桥梁扩大基础设计方案的细节问题

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基础工程在桥梁结构物的设计与施工中,占有极为重要的地位,它对结构物的安全使用和工程造价有很大的影响,根据资料记载,建筑失事的70%~80%都是由基础失败而引起的。

一、桥梁工程常用基础

扩大基础、桩基础、管柱基础、沉井基础、地下连续墙基础。

二、扩大基础(浅基础、明挖扩大基础)构造

扩大基础是将桥墩或桥台及上部结构传来的荷载由其直接传递至较浅支承地基的一种基础形式,桥梁扩大基础荷载通过逐步扩大的基础直接传到土质较好的天然地基上,它的尺寸按地基承载力所承受的荷载决定。基础埋置深度与宽度相比很小,属于浅基础范畴。

由于埋深浅,结构形式简单,施工方法简便,造价也较低,因此是建筑物最常用的基础类型。

三、特点:

1)、由于能在现场用眼睛确认支承地基的情况下进行施工,施工质量可靠;

2)、施工的噪声、振动和对地下污染等建设公害较小;

3)、与其它类型的基础相比,施工所需的操作空间较小;

4)、在多数情况下,比其它类型的基础造价省、工期短;

5)、易受冻胀和冲刷产生的恶劣影响;

四、施工工序

基础定位放样、基坑的开挖、基坑排水、基坑检验与处理、基础砌筑及基坑回填。

1、基础的定位放样

1)、基坑:为建筑基础而开挖的临时性坑井。属临时性工程。

作用:

提供一个空间,使基础的砌筑作业得以按照设计的位置进行。

2基坑开挖

基坑开挖类型:

1)、陆(旱)地基坑开挖

(1)、坑壁不加支撑的基坑

a一般规定

(1) 基坑尺寸应满足施工要求。当基坑为渗水的土质基底,坑底尺寸应根据排水要求(包括排水沟、集水井、排水管网等)和基础模板设计所需基坑大小而定。一般基底应比基础的平面尺寸增宽0.5~1.0m。当不设模板时,可按基础底的尺寸开挖基坑。

(2) 基坑坑壁坡度应按地质条件、基坑深度、施工方法等情况确定。

(3) 如土的湿度有可能使坑壁不稳定而引起坍塌时,基坑坑壁坡度应缓于该湿度下的天然坡度。

(4) 当基坑有地下水时,地下水位以上部分可以放坡开挖;地下水位以下部分,

若土质易坍塌或水位在基坑底以上较高时,应采用加固或降地下水位等方法开挖。

b适用条件

(1)在干涸无水的河滩、河沟中,或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中;

(2)在地下水位低于基底,或渗透量小,不影响坑壁的质量;

(3)基础埋置不深,施工期较短,挖基坑时不影响邻近建筑物安全的施工场所。

c形式

垂直坑壁、斜坡坑壁、阶梯坑壁

d、施工方式 :

人力施工方法(锹、镐)

机械施工:挖土机、传送带、爬坡车、抓泥斗

(2)坑壁有支撑的基坑

a适用条件

(1)基坑坑壁不易稳定并有地下水渗入(土松 、水大);

(2)放坡开挖场地受到限制(场地窄);

(3)基坑较深、放坡开挖工程数量较大,不符合技术经济要求时(坑深、土方量大 );

b支撑结构

挡板支撑基坑开挖较深(大于5m),坑壁不易稳定,并有地下水影响或放坡受到限制时。

喷射混凝土及锚杆支护1)当基坑受条件的限制,开挖深度大,只能垂直或大坡度开挖,在地基土质较好、渗水量较小的情况下,可用喷射混凝土或锚杆(锚索)挂网喷射混凝土加固基坑坑壁,逐层开挖,逐层加固。2)当基坑为不稳定的强风化岩质地基或淤泥质粘土时,可用锚杆挂网喷射混凝土护坡。基坑开挖深度小于10m 的较完整风化基岩,可直接喷射素混凝土。

钢板桩支护 基坑开挖深度不宜大于4m、在渗水量不大的情况下。

c支撑形式

直衬板式、横衬板式坑壁支撑、框架式支撑、其他形式支撑(锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式)。

2)岩石基坑开挖

岩石地基开挖,坑壁坡度如表所述,硬质岩可以垂直向下,一般设计开挖深度为风化层厚度。新鲜基岩、微风化或弱风化岩层即可做基础持力层。开挖一般采用人工开挖,必要时可进行松动爆破,但要严格控制爆破深度和用药量,防止过量爆破引起持力层松动破坏。根据岩层的风化程度、节里、倾向及发育情况,采用适当方法进行坑壁防护。挖出渣石必须运至设计指定地点,不能对施工安全或周围群众生产、生活、环境造成危害。

3)水中基础的基坑开挖

桥梁墩台基础大多位于地表水位以下,有时水流还比较大,施工时都希望在无水或静止水条件下进行。

桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。

(1)围堰作用

防水和围水,有时还起着支撑施工平台和基坑坑壁的作用。

(2)对围堰的要求

a围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5~0.7m。用于防御地下水的围堰宜高出水位0.2-0.4m。

b围堰外形应考虑河流断面被压缩后,流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通航、导流等因素,并应满足堰身强度和稳定的要求。堰内平面尺寸应满足基础施工的需要。

c围堰要求防水严密,减少渗漏。

(3)围堰形式及适用条件

土、石围堰、草(麻)袋围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰、套箱围堰和木(竹)铅丝笼围堰。

(4)围堰形式及使用条件

土、石围堰、草(麻)袋围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰、套箱围堰和木(竹)笼围堰。

d钢筋混凝土板桩围堰

适用于粘性土、砂类土、碎石土河床,除用于基坑挡土防水以外,还可不拔除做为建筑结构物的一部分。通常板宽50~60cm,厚10~30cm。为使其合拢及企口接缝,插打板桩时,应从上游开始按顺序进行直至下游合拢。

e套箱围堰

适用于埋置不深的水中基础,也可以修建桩基承台。无底套箱用木板、钢板或钢丝水泥制成,内部设钢木支撑。下沉套箱之前清除河床表面障碍物,若套箱设置在岩层上时,应整平岩面;如果基岩岩面倾斜,应将套箱底部做成与岩面相同的倾斜度以增加套箱的稳定并减少渗漏。

4)基坑施工过程中的注意事项

① 满足基础施工时工程结构尺寸、工程质量、操作需要的要求。

②应经常注意坑边缘顶面土有无裂缝,坑壁有无松散塌落现象,保证施工时的安全。

③ 基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的设施,基坑顶有动荷载时,坑顶边与

动荷载间应留有不小于1m 宽的护道,如动荷载过大宜增宽护道或采用加固措施。基坑顶有静荷载时,坑顶边与静荷载间应留有不小于0.5m 宽的护道。

④基坑坑壁坡度不易稳定并有地下水影响,或放坡开挖场地受到限制,或放坡

开挖工程量大,应根据设计要求进行支护。设计无要求时,应结合实际情况选择适宜的支护方案。

⑤挖基施工宜安排在枯水或少雨季节进行,基坑开挖直至基础完成,应连续施工。

⑥应避免超挖。如超挖,应将松动部分清除。机械开挖,应保留10cm—20cm厚底层,在浇筑前用人工挖至设计标高。

⑦挖至标高的土质基坑不得长期暴露、扰动或浸泡,并应及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力,符合要求后,应立即进行基础施工。

⑧基础的轴线、边线位置及基底标高应精确测定,检查无误后方可施工。

⑨ 在附近有其他结构物时,应有可靠的防护措施。

⑩挖基废方应按指定的位置处治,不得妨碍施工。弃土的坡脚到坑顶缘的距离

不宜小于基坑深度。宜放于下游位置,不得污染环境,阻塞河道,影响泄洪。

⑾ 基坑的回填应分层压实,施工要求应符合本规范第15 章中的相关规定。

3、基坑排水

基坑坑底一般多位于地下水位以下,地下水会经常渗进坑内,因此必须设法把坑内的水排除,随挖随排,抽水设备的排水能力应大于渗水量的1.5~2.0倍。以便利施工。排水应不影响基坑安全,应不影响农田和周边环境。要排除坑内渗水,首先要估算涌水量,方能选用适当的排水设备。

确保在混凝土浇筑过程中,应保证基坑底面无积水。

排水方法:集水排水、井点法降水、帷幕法排水

1)集水坑排水法

方法:基坑开挖中,在坑底基础范围之外设置集水坑并沿坑底周围开挖排水沟,使水流入集水坑内,排出坑外。

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