墩臺與基礎 道路與橋隧工程.ppt

,道路與橋隧工程,-閔濤,第十章 墩臺與基礎,了解涵洞類型、結構組成,學習要求,能進行各種涵洞施工,了解涵洞的類型及組成,掌握各類涵洞的施工方法,熟悉施工規(guī)范,熟悉各類涵洞的構造與施工工藝,橋墩、橋臺為橋梁的下部結構，是橋梁的重要組成部分之一。 橋梁墩臺的主要作用是承受上部結構傳來的荷載,并將它及本身自重傳給地基。 橋墩支承相鄰的兩孔橋跨，居于橋梁的中間部位。 橋臺居于全橋的兩端，它的前端支承橋跨,后端與路基銜接，起著支擋臺后路基填土并把橋跨與路基連接起來的作用。,一、墩臺的作用與要求,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,橋梁墩臺除承受上部結構的作用力外，橋墩還受到風力、流水壓力及可能發(fā)生的冰壓力、船只和漂流物的撞擊力，橋臺還需承受臺背填土及填土上車輛荷載產生的附加側壓力。 因此，橋梁墩臺不僅本身應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，而且對地基的承載能力沉降量、地基與基礎之間的摩阻力等也都提出一定的要求。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,二、墩臺的組成,橋梁墩(臺)主要由墩(臺)帽、墩(臺)身和基礎三部分組成。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,三、橋墩構造,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,1重力式橋墩 重力式橋墩由墩帽、墩身和基礎三部分組成。墩身的平面形狀，在河中可以做成圓端形或尖端形，在無水岸墩或高架橋也可做成矩形，在水流與橋梁斜交時，可做成圓形。,2鋼筋混凝土薄壁橋墩 由于重力式橋墩重力大，當?shù)鼗临|條件較差時，為了減輕地基的應力，可考慮采用鋼筋混凝土薄壁橋墩。,3V形橋墩和Y形橋墩 大跨徑橋梁，當上部結構為連續(xù)梁時，為了縮短橋梁的跨徑，橋墩結構可采用V形橋墩和Y形橋墩。由于這種橋墩能縮短上部結構的跨徑，所以上部結構所產生的彎矩比用其他形式的橋墩減少很多。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,V形橋墩,Y形橋墩,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,4柱式橋墩和樁柱式橋墩 柱式橋墩和樁柱式橋墩是公路橋梁采用較多的橋墩形式之一，它能減輕墩身的重力，節(jié)約圬工材料，外形又較美觀。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,5柔性排架樁墩 柔性排架樁墩是有成排打入的鋼筋混凝土樁構成的，一般在墩高小于57m，跨徑小于13m的橋梁上使用。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,四、橋臺構造,1.重力式橋臺,重力式橋臺也稱實體式橋臺，它主要靠自重來平衡臺后的土壓力。橋臺臺身多用石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并采用就地建造施工方法，適合于砂石料來源豐宮的橋梁工點選用。,它的形狀簡單，施工方便，但工程量大，目前已較少采用。當填土不高、橋跨較小且橋面不寬時可考慮采用。,U形橋臺,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,2.鋼筋混凝土薄壁橋臺,鋼筋混凝土薄壁橋臺是由扶壁式擋土墻和兩側的薄壁側墻所構成。這種橋臺比重力式U形橋臺可減少圬工體積4050，同時還因自身重力輕而減小對地基的壓力。但其構造復雜，鋼筋用量也比較多，適用于在軟土地基上建造的橋梁。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,3.埋置式橋臺,埋置式橋臺是將臺身埋在錐形護坡中，只露出臺帽，以安放支座和上部結構。埋置式橋臺利用臺前錐坡產生的土壓力來抵消臺后的主動土壓力，可以增加橋臺的穩(wěn)定性，橋臺的尺寸也相應減小。但埋置式橋臺的錐坡?lián)跛娣e大，對橋孔下的過水面積有所壓縮。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,4.組合式橋臺,組合式橋臺由臺身和后座兩部分組成(如圖2-5-7)。臺身基礎承受豎向力，一般采用樁基礎。拱的水平推力則主要由后座基底摩阻力及臺后的土側向壓力來平衡。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,五、基礎,1.淺基礎,橋梁基礎根據(jù)埋置深度分為淺基礎和深基礎。一般將埋置深度較淺(一般在數(shù)米以內)，且施工簡單的基礎稱為淺基礎；由于淺層土質不良，需將基礎置于較深的良好土層上,剛性擴大基礎,單獨和聯(lián)合基礎,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,2.樁基礎,樁基礎是由設置在土中或部分置于土中的樁和承臺連接而成的深基礎，樁基礎由樁和承臺兩個部分組成，如圖所示。樁在平面排列上可成為一排或幾排，樁頂由承臺聯(lián)成整體并傳遞荷載。在承臺上再修筑橋墩或橋臺以及上部結構，樁身可全部或部分埋入地基土中，當樁身外露在地面以上較高時，在樁之間應加設橫系梁，以加強各樁的橫向聯(lián)系。,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,3.沉井基礎,沉井是井筒狀的結構物。它是以井內挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設計高程，然后經過混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺或其它結構的基礎,沉井下沉示意圖,沉井基礎,10.1 橋梁墩臺及其基礎構造,淺基礎淺平基明挖（擴大）基礎,樁基礎 沉井（沉箱基礎） 管柱基礎 地下連續(xù)墻,深基礎,預制樁、就地灌筑樁；沉入樁、鉆（挖）孔樁,10.2 橋梁基礎施工,一、旱地基礎的基坑開挖, 坑壁不加固的基坑,垂直開挖,土質濕度正常，結構均勻 深度,松軟土0.75m，中密1.25m,密實2.0m,10.2 橋梁基礎施工,放坡開挖,基坑坑壁坡度表,注：坡度坡的高度與坡的水平距離之比,10.2 橋梁基礎施工,基坑開挖 注意： 邊坡穩(wěn)定 不中斷,人工或機械施工,棄土、動載,開挖、砌筑、回填、夯實,防水 反坡、截水溝,10.2 橋梁基礎施工, 坑壁加固的基坑,使用條件：坑深、土方量大 、場地窄 、土 松 、水大。 加固方式：擋板支撐、噴射混凝土 、混凝土圍圈等 。,橫擋板支撐,豎擋板支撐,10.2 橋梁基礎施工,框架式,10.2 橋梁基礎施工,大面積基坑支撐,10.2 橋梁基礎施工,噴射混凝土,構造與施工要求：,現(xiàn)澆混凝土圍圈,基坑垂直開挖，自上 而下，逐段立模灌筑 混凝土，壁厚815cm， 每層高1.01.5m，24h拆模,10.2 橋梁基礎施工,二、水中基礎的基坑開挖,圍堰要求：,滿足基礎施工要求；防水性好； 滿足強度和穩(wěn)定要求；堰頂在 水位以上0.5m；對河床斷面壓縮小,圍堰形式：,土、石圍堰、草（麻）袋圍堰、鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土板樁圍堰、套箱圍堰和木（竹）籠圍堰。,10.2 橋梁基礎施工,主橋墩采用28m直徑雙壁鋼圍堰加16根直徑3m鉆孔灌注樁基礎，具有較高的防船舶撞擊能力。,黃石長江大橋,橋梁基礎施工 6.2 水中基礎的開挖,三、基坑排水 排水方法：集水排水、井點法降水 集水排水法 抽水設備：滲水量約1.52.0倍 優(yōu)點：設備簡單，費用低； 缺點：黏聚力小的土中易涌沙,10.2 橋梁基礎施工,井點降水法,類型:,抽水:,輕型井點、噴射井點 、射流泵井點 、深井泵井點,真空泵、離心泵、多級離心泵或獨立泵,水中挖基,抓土斗、空氣吸泥機、水力吸泥機,10.2 橋梁基礎施工,施工工序,四、沉入樁基礎,10.2 橋梁基礎施工,混凝土樁的預制,10.2 橋梁基礎施工,方法,錘擊,振動,射水,靜壓,沉管 灌注,施工方法,10.2 橋梁基礎施工,單打汽錘,10.2 橋梁基礎施工,震動打樁機,10.2 橋梁基礎施工,水中樁基的施工,（1）鋼板樁 圍堰法,（2）吊箱 圍堰法,（3）打樁船法,（4）套箱式模板 修筑承臺,先圍堰后沉樁，先沉樁后圍堰順序：搭設平臺 打鋼板樁 裝支撐 水中挖土 沉樁 水下混凝土封底 抽水 筑承臺。,有底套箱,10.2 橋梁基礎施工,施工主要工序： 準備工作 場地準備 旱地 ： 淺水： 深水：,平整 、 夯實場地,圍囹法,筑島,場地準備,埋設護筒,制備泥漿,鉆孔,清孔,鋼筋籠入孔,灌注水下混凝土等,五、鉆孔樁基礎,10.2 橋梁基礎施工,（2）埋設護筒,護筒的 作用,護筒的 埋置深度,固定樁位、導向頭 、 隔離地面水 、保護孔口 、提高水位。,黏土、 粉土,砂土,土島,護筒頂,護筒厚度,鋼48mm,鋼筋混凝土： 810cm,地下1.0m,地下2.0m,河床底面 以下1.0m,高出施工水位2.0m, 地面以上0.5m,10.2 橋梁基礎施工,護壁套筒,10.2 橋梁基礎施工,（3）泥漿制備,護壁 機理,其它 作用,土質,化學 處理劑,凈化,孔壁土體液態(tài)支撐；形成泥皮穩(wěn)定孔壁,懸浮鉆渣、潤滑鉆具 、正循環(huán)排渣。,膨潤土，水的PH值78之間，不含雜質,重力沉淀法；振動篩凈孔法。,無機：純堿等。促使顆粒分散、防止凝聚下沉 有機：丹寧液、拷膠液等降低粘度,10.2 橋梁基礎施工,泥漿池,10.2 橋梁基礎施工,沖擊法,沖抓法,旋轉法,鉆孔,鉆 孔,10.2 橋梁基礎施工, 沖擊鉆機鉆孔,鉆頭,十字形,管形,10.2 橋梁基礎施工,十字鉆頭,10.2 橋梁基礎施工,孔徑0.82.0m；孔深80m,孔徑1.22.5m；孔深80m,10.2 橋梁基礎施工,沖擊鉆孔的施工要點,鄰孔混凝土達2.5MPa后開鉆；開孔小沖程；孔深為鉆頭高加沖程后正常沖擊。,中、低沖程：12m,中等沖程：23m,高沖程： 35m,分級 擴鉆,粘性土、風化層、礫砂石等,砂卵石等,基巖、漂石和密實卵石層,十字形鉆頭鉆 1.5m以上孔徑分2級 管形鉆頭0.7m以上孔分24級,10.2 橋梁基礎施工, 沖抓鉆機鉆孔,10.2 橋梁基礎施工, 旋轉鉆機鉆孔,類型,人工推鉆、機械推鉆或螺旋鉆、正循環(huán)旋轉、反循環(huán)旋轉鉆、潛水鉆等。,10.2 橋梁基礎施工,正循環(huán)鉆結構示意圖,10.2 橋梁基礎施工,10.2 橋梁基礎施工,反循環(huán)鉆結構示意圖,10.2 橋梁基礎施工,常見事故：坍孔、鉆孔漏 漿、彎孔、糊鉆、縮孔、梅花孔、卡鉆和掉鉆。,鉆孔事故,10.2 橋梁基礎施工, 清孔、鋼筋籠入孔 及澆筑水下混凝土,目的和方法,目的,方法,減薄沉淀，提高孔底承載力 沉渣厚度：柱7cm；摩擦柱30cm。,抽渣法，吸泥法，換漿法。,及時清孔防泥漿沉淀；補充清水和新泥漿，保持水位。柱樁灌注前，應射水沖孔35min，水壓0.05MPa。,清孔,施工要點,10.2 橋梁基礎施工,鋼筋籠入孔,10.2 橋梁基礎施工, 了解樁的承載力大??；樁的質量是否符合要求。,強度要求；無夾層斷樁；無混凝土離析樁底高程；樁底沉淀層厚度要求。,混凝土試件檢測；檢測 管超聲波檢測；鉆孔取芯樣 檢測。動力試樁case法檢 測承載力,墩臺施工方法,現(xiàn)場就地澆筑與砌筑,現(xiàn)場拼裝預制（混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土）塊件,墩臺施工過程,模板工程,混凝土工程,砌體工程,墩臺施工基本要求：,保證其位置、高程、各部分尺寸與材料強度均符合設計的規(guī)定。,10.3 橋梁墩臺施工,一、墩臺模板類型與構造,模板是保證橋梁墩臺施工精度的基礎。,模板的構造要求,（1） 尺寸準確，構造簡單，便于制作、安裝和拆卸；,（2） 具有足夠的強度和剛度，能承受各種荷載；,（3） 結構緊密不漏漿，外表面模板平整、光滑；,（4） 便于混凝土澆筑。,10.3 橋梁墩臺施工,模板制作的允許偏差,模板安裝的允許偏差,模板的類型,類型,拼裝式模板,常備式組合鋼模板,滑升模板,整體吊裝模板,10.3 橋梁墩臺施工,（1） 拼裝模板,板扇劃分原則：,類型少，尺寸符合墩臺和起吊要求,板扇劃分示意圖（mm） (a) 圓端形橋墩 (b)圓形橋墩,10.3 橋梁墩臺施工,模板骨架,10.3 橋梁墩臺施工,鋼模,墩身帽梁,10.3 橋梁墩臺施工,木模,10.3 橋梁墩臺施工,10.3 橋梁墩臺施工,（2） 整體吊裝模板,10.3 橋梁墩臺施工,墩身模板及澆注-1,10.3 橋梁墩臺施工,墩身模板及澆注-2,10.3 橋梁墩臺施工,二、混凝土澆筑,為防止墩臺基礎的第一層混凝土中的水分被基底吸收或基底水分滲入混凝土，應滿足以下要求：, 如果為濕土時，應在基底設計高程下鋪填一層1015cm厚片石或碎石層。, 基底為非粘性土或干土時，應將其濕潤。, 如為巖石時，應將其濕潤，鋪一層厚23cm水泥漿，然后在漿凝結前澆筑混凝土。,10.3 橋梁墩臺施工,墩臺是大體積圬工，為避免水化熱過高，導致混凝土因內外溫差引起裂縫，可采取如下措施：,改善集料級配、降低水灰比,采用C3A、C3S含量小、水化熱低的水泥,減小澆筑層的厚度，加快混凝土散熱速度,用料避免太陽曝曬,混凝土內埋置冷卻管通水冷卻,10.3 橋梁墩臺施工,水化熱產生的裂縫,10.3 橋梁墩臺施工,（1）石料：,石料及砂漿,類型：,漂石、片石、塊石、粗料石、半細料石及細料石。,強度等級：,70mm立方體的抗壓極限強度MU10MU120。,（2）砂漿：,強度等級：,70.7mm立方體的抗壓極限強度M10M20。,三、砌體墩臺施工,10.3 橋梁墩臺施工,（1）掛線砌筑或配料設計圖,砌筑施工要點：,橋墩配料大樣圖 a）橋墩I-I剖面 b）橋墩II-II剖面,10.3 橋梁墩臺施工,（2）坐漿或不坐漿,（3）砌石順序：,角石鑲面石腹石,（4）允許偏差：,10.3 橋梁墩臺施工,本章小結,橋梁墩臺與基礎是橋梁工程的重要組成部分，主要由墩(臺)帽、墩(臺)身和基礎三部分組成。公路橋梁上常用的墩、臺形式大體上可以歸納為兩大類：梁橋墩臺和拱橋墩臺。梁橋橋墩按其構造可分為實體橋墩、空心橋墩、柱式排架樁墩、柔性墩和框架墩等五種類型；拱橋橋墩按其構造可分為重力式橋墩、樁柱式橋墩和單向推力墩。梁橋橋臺按其構造可分為重力式U形橋臺、鋼筋混凝土薄壁橋臺、埋置式橋臺、輕型橋臺、枕梁式橋臺等五種類型；拱橋橋臺按其構造可分為重力式U形橋臺、組合式橋臺、空腹L形橋臺、輕型橋臺、履齒式橋臺、屈膝式橋臺等類型。 橋梁基礎根據(jù)埋置深度分為淺基礎和深基礎。淺基礎主要有剛性擴大基礎、單獨和聯(lián)合基礎和條形基礎；深基礎主要由樁基礎和沉井基礎組成。淺基礎基礎施工時要重點考慮基坑開挖情況，要根據(jù)地基、地下水位等情況確定開挖的方法和支護方案，水中開挖還需要進行圍堰。樁基礎施工時要根據(jù)地層情況選擇合適的施工機械，采用打入或鉆孔的方法進行施工。沉井施工要根據(jù)