市政工程-桥梁工程机械化施工

第七章

桥梁工程机械化施工

§7一1概述建筑物上面无填土或填土在1米以内承受集中荷载的，不论跨度大小，都称为桥梁，上面填土虽在1米以上，承受均布荷载，但孔径大于6米的，也称桥梁；除此之外的建筑物叫涵洞。梁式桥梁由上部结构和下部结构两大部分组成。上部结构是墩台以上各部分的总称，也叫桥跨结构。下部结构包括桥墩、桥台及其基础等。

每个桥跨结构两端点之间的距离为该桥跨结构的全长（l)，两端支座中心间的距离叫做计算跨度（lj）。每个桥跨沿着它的计算水位（高水位）量出的墩台之间的水平净距叫做净跨度（lg），各桥跨净跨度的总和叫做这座桥的孔径。桥梁的全长是指桥台挡碴墙之间的长度。桥长超过500米的叫特大桥，在100-500米之间的叫大桥，在20-100米之间的叫中桥，20米以下的叫小桥。

从桥跨结构的底部到计算水位（对通航的河流为计算航行水位）以及相邻两墩台间的空间叫做桥下净空。桥下净空是按排泄洪水的要求和船只或车辆（对跨线桥）能安全通过的要求确定的。桥梁施工包括基础和墩台的修建以及桥跨结构的制造、运输、安装或架设。一、桥梁下部结构的施工基础是桥梁极为重要的组成部分，它承受着桥墩及通过桥墩传来的全部重量和各种外力，并把这些重量和外力传递到地基中去。桥梁基础工程根据桥梁基础工程的形式，大致可以归纳为扩大基础、桩和管柱基础、沉井基础、地下连续墙基础和组合基础几大类。对于结构形式，高度不大的中小桥墩（台）身，通常采用传统的方法立模现浇施工。高桥墩施工多采用缆索吊机进行水平和竖向运输，少量工地采用了置于墩身旁和空心墩内的井架进行施工。

二、桥梁上部结构的施工上部结构的常用施工方法有预制安装施工法、现场浇注施工法和顶推施工法。1、预制安装法分为预制梁整孔安装和预制节段式块件拼装两种类型。预制梁整孔安装方法有：架桥机安装法、跨墩龙门安装法、自行式吊车安装法和浮运整孔架设法。预制节段式块件拼装法有：悬臂拼装法、逐孔拼装法、扒杆拼装法、缆索吊装法和提升法。2、现场浇注法包括脚手架法、悬臂浇注法、造桥机逐孔浇注法。3、顶推施工法沿桥轴方向，在桥台后面开辟预制场地，分节段预制梁身并用纵向应力钢筋将各节段连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，并借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板组成的滑动装置，将梁段向对岸推进。

随着现代高速公路尤其是高速铁路的发展，人们对桥梁的要求越来越高，桥跨结构正在向高刚度、大跨度方向发展，其质量和尺寸已不可同日而语，如秦沈铁路客运专线的双线混凝土箱梁每片长度达32m，质量竟达750t，其制造、吊装、运输和架设已成为桥梁施工面临的最重要的课题之一。桥梁机械分为桥梁下部施工机械和桥梁上部施工机械两部分。桥梁下部施工机械主要是为明挖扩大基础施工、桩与管柱施工、沉井基础施工和地下连续墙基础施工等服务的机械。桥梁上部施工机械是为桥墩台施工、现浇混凝土梁施工、装配式钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥施工、斜拉桥施工等服务的机械。

§7一2明挖基础包括定位、基坑开挖、基底处理与基础砌筑筹工作。如果是在有水的处所修建基础，则在基坑开挖前，还要修筑挡水的围堰。

1．基坑开挖―开挖基坑时，应采取措施，防止基坑侧壁坍塌。基坑应根据土的性质，采用直立边坡、斜坡或直坡支衬板加固。如果坑底在地下水面以下，应采用板桩支撑。当基坑深度在5一6米以内时，多用木板桩，再深的就要用钢板桩，。钢板桩强度大、防渗性能好，能打入硬土、卵石层或软质岩层，能多次周转使用，应用广泛。

2．围堰工程所谓围堰，是预先在基坑的周围修筑的一道挡水围墙，使堰内的水变成死水，以便在堰内排干水进行开挖，或采用水下挖土。利用围堰不但可以修筑浅平基，也可以修筑桩基或管柱基础。在水较浅（2.5米以内）用土围堰或草袋（或麻袋）、流速较慢（1.5米／秒以内）,基底土不渗水的情况下，可采围堰。

3．水下开挖当抽水开挖基坑困难时，可采用水下开挖。水下挖土所用的机械，有各种形式的抓斗和各种类型的吸泥机。抓斗能在干的基坑里挖土，也能在水中挖土。常用的抓斗有双瓣式和多瓣式（一般用四瓣式的）。双瓣式有带齿和不带齿的两种，带齿抓斗适用于抓取紧密的土，带齿抓斗适用于软质粘土及沙土。吸泥机是使土连同水一起（即泥浆）排出的机械，用它来排除淤泥和砂性土最为有效，如果土质稍含粘性，则可在吸泥的同时，辅以高压射水把土冲松。常用的吸泥机有离心式吸泥机、空气吸泥机和水力吸泥机等。

4．基底处理基坑挖到设计标高后，应检查和处理基底，使其承载能力和稳定性等符合设计要求。

基底处理一般包括清除岩面上的松碎石块及杂物、整平基底面或把基底面凿成台阶、堵塞或排除泉眼、在基底面上铺垫碎石层或稠的水泥砂浆层等内容。水下开挖的基坑，先采用灌注水下混凝土的方法进行封底，然后才能把围堰里的水抽干，砌筑基础。

§7一3桩基础桩基础是由沉入土中的“桩”和使桩顶连成一个整体的“承台”所组成的。桩基所承受的荷载通过承台分配到每根桩上，再通过桩把荷载传递到桩侧和桩尖以下的地基土中去，当承载能力较高的土层埋藏较深，其上为松软土层所覆盖，不能采用明挖基础、沉井基础时，宜采用桩基。桩基础是由沉入土中的桩和使桩顶端连成一个整体的承台所组成的，桥墩台上的荷载，通过承台分配到每二根桩上，再从桩传到桩周和桩尖处的地基土里去。这就是说，作用在桩上的荷载是由桩周的摩擦阻力和桩尖处的支承反力来平衡的。这两种力的大小随桩所在的位置和土质而定。如果是摩擦阻力起主导作用，则称之为摩擦桩；如果是桩尖处支承反力起主导作用，则叫柱桩；介乎两者之间的叫中间型桩。

桥梁基础用的是钢筋混凝土桩，这种桩有预制和就地灌注两种。常用的预制桩是普通钢筋混凝土管桩和预应力钢筋混凝土管桩，其直径有40厘米和55厘米两种。普通钢筋混凝土管桩每节的长度为6米、8米；每节预应力钢筋混凝土管桩的标准长度为8米和10米，另外还有短节桩，两个短节桩的长度之和等于一个标准节的长度。

桩基的施工程序是，把桩下沉到设计位置；在桩的顶端砌筑混凝土或钢筋混凝土承台；然后在承台上面接筑桥墩或桥台。沉桩的施工方法，有打入法沉桩、振动沉桩、桩尖爆扩桩、钻孔灌注桩等。

§7一4沉井基础

沉井是一种井筒形的建筑物，其施工顺序以混凝土沉井为例。在施工场地上预先制成一段井筒1，然后以井筒作为挡水挡土的结构，在井内不断将土挖出，使井筒依靠其本身的重量，克服井壁与土的摩阻力而逐渐下沉2。当下沉到井顶露出土面不多时，再接筑一段井筒，并继续挖土使其下沉3，这样一直下沉到设计标高为止4。当井内的土挖尽后，用混凝土进行沉井的封底5并向井孔内回填污工（或者不回填）,最后灌筑井顶混凝土或钢筋混凝土盖板6。可见，沉井在施工过程中，是一个挡上、挡水的围壁，修成以后，沉井本身也就成为基础的一个主要部分。沉井基础是一种深基础（深度一般为8一30米），当坚硬土层埋藏较深，上面的覆盖层很松软时，如果采用桩基，则所需的桩数会很多，不便于布置，在这种情况下往往采用沉井基础。

§7一5管柱基础

管柱基础是介于沉井基础与桩基之间的一种基础型式。管柱基础的主要受力构件是沉入地基中的薄壁（壁厚10-14厘米）大直径（直径1.5-6.0米）钢筋混凝上管柱，管柱里面有填混凝土的或空心的，管柱的底部沉入土层中，或者嵌入岩层。各管柱的顶部用钢筋混凝土承台把它们连成一体。这种基础的受力情况与桩基很相似，但是如果管柱的直径很大，一个基础只需一根管柱时，它又相当于一个薄壁沉井了。

管柱基础可用在比较复杂的地质条件，尤其在桥梁工程中，当水深达30-40米以上，河床的覆盖层很薄，岩面又不平整的时候，采用沉井或桩基，都会