明挖基础施工中的围堰设计

明挖基础施工中的围堰设计

1机械开挖和沉井基础开挖ws挖掘基础工程通常地质条件好，需要将基础埋在岩石上。如果是干地，则采用机械直接开挖；在水深不超过7m时，一般是采用围堰抽干水后，再进行基础开挖；当桥跨度较大（80～90m跨）时，也有采用沉井基础的。下面介绍围堰施工方法及沉井施工方法：1.1围堰花溪桥段围堰方法可分为草土围堰和土石围堰，要根据现场实际情况及材料来源决定。草土围堰使用的材料上粘土的稻草（杂草）。草土围堰的优点是，渗漏量小，容易抽干水。具备的条件是：施工现场附近有足够的粘土，水深不超过7m，地面线坡度较平坦，坡度不大于2%，草土围堰的施工方法是：先将稻草（杂草）用麻绳编织成长2m宽1.5m厚0.1m的草排。围堰坝头从岸边开始，根据围堰设计的宽度，将草排一字排列，草排与草排搭接0.3～0.5m，然后往草面上倒上0.3～0.4m厚的粘土，再铺上一层草排，再倒上一层粘土，如此反复，直至草排及沉到水底地面；当堰体有一定重量后，缆绳自然会绷紧，当太紧时就要及时松动缆绳，随着草土渐渐的下沉，不断的加草排铺粘土，直至露出水面，然后分层铺散草分层铺上粘土。围堰向前进展时，在水下是先形成斜坡体，在斜坡体上分层铺草排分层铺粘。围堰向前进占时，堰体高于水面0.3～0.5m为宜。围堰合拢后，要及时加高堰体，增加堰体的重量，将浸于水中的堰体压密实；在围堰过程中，堰体也会不断的沉降停止。围堰合拢后，堰体经过几天的自然沉降后，就可以进行抽水。抽水时水位下降的速度不能太快，因堰体没有完全密实，重量还没达到设计的重量，快速抽水，在水压力的作用下，很容易塌堰。抽水的速度宜掌握在0.2m/h，当抽干水后，堰体还会有沉降，这时，堰体仍需要加高加重，增加堰体的稳定。为了增加堰体的抗滑动安全，宜在围堰内侧堰脚抛填片石护脚，抛片石宽度及高根据水深而定，一般当水深为6～7米时，护脚为2×1.5m（宽高）。围堰设计计算方法：按挡水结构物校核抗倾复抗滑动的安全系数，基底抗滑动磨擦系数视基底地质情况选用，堰体容重按抽干水时的容重，一般选用1.3t/m3,荷载按抽干水时堰体外侧水深计算最大水压力，有波浪时还要计算波浪压力。1.2沉井开挖和苗木开挖该方法适用于土质较软弱，岩层埋藏深，周围有建筑物，或在岸坡上。该方法的优点是：土方开挖时少，不造成邻近建筑物的坍塌。缺点：因沉井是采用钢筋砼结构，造价高，施工时间长。沉井的施工方法是：先用土筑岛填平地面，将沉井准确测量放样，并铺上枕木，在枕木上安装刃脚及钢筋，然后安装沉井内外模板浇注砼；拆除模板，养护几天后；人工下到沉井内开挖土方，用机械将土提出沉井外弃土；开挖时先从沉井中心挖深而后往沉井周围扩挖；分层往下开挖；沉井在自重作用下往下沉；当沉井下沉停止后，将沉井接高，每节一般3～4m高；沉井接高后，再继续往下开挖，这样沉下一节再接高一节挖下去，一直沉到设计标高，然后灌注砼封底，沉井内回填砂或片石，封顶浇注砼，然后在沉井项上施工墩（台）。沉井开挖下沉过程中还会遇到水渗漏进来，这样不需要进行抽水。2磨损桩和承接桩的适用条件该方案是在地质情况复杂，水又深，在无法进行明挖扩大基础施工的情况下而采用的方法。桩基础又分为磨擦桩和支承桩。磨擦桩和支承桩的适用条件：磨擦桩适用条件:水深、地持复杂，地持钻擦资料显示五六十米深都没有遇见岩层，桩底只能以砂层作为持力层，只能以桩周的磨擦力来核算承载力。支承桩适用条件：水深、地质复杂，地质钻擦资料显示有岩石持力层，桩底嵌岩至弱风化层2.5～3.5m，岩层单轴承载力不小于800kpa，并以岩层的容许承载力来核算桩的承载力。2.1灌下桩孔的施工桩基钻孔一般常采用的机械有延旋钻机和冲击机，这两种机械都是将泥砂、岩石打粉碎，然后利用泥浆循环的方法，将废碴清出桩孔外。施工方法:(1)搭设钻机平台，搭设的标高高于设计施工水位以上，不能因水位变化浸泡机械影响正常钻孔。一般是采钢桩钢平台。(2)打钢护筒，钢护筒直径要大于桩径10cm～20cm，钢护筒底要嵌入强风化岩层并穿过软弱层，钢护筒顶标高要高于设计施工水位。钢护筒焊缝要焊牢固不能有裂纹漏水，钢护筒钢板厚度一般用8mm～10mm。钢护筒的作用：墩桩位置定位，钻孔导向，桩孔内外隔开，不复水位变化影响钻孔施工（孔内水位要高于孔外水位），泥浆循环从钢护筒顶部流回泥浆池内，当钢护筒漏水或桩孔孔壁漏水，泥浆就不能循环，废碴清不出孔外，桩孔就钻不下去；桩基灌注砼时，砼面要露出水面才能干地接桩，从水底地面至水面这段，钢护筒作为模板使用。留在水下不拔出来。(3)机械钻孔：钻机平台搭好后，将钻机安装在平台上，将钻机准确就位，钻机的钻头或冲锤的中心线必须与桩孔的中心偏位。然后启动钻机钻孔。(4)循环泥浆清碴：一般配备高压泥浆泵，泥浆泵将泥浆池的泥浆通过泥浆压力管道压至桩孔内底部，泥浆将废碴粘住形成悬浮物，泥浆泵不停运转，不断给孔底施加压力，当施加的压力大于桩孔内泥浆废碴的自重时，泥浆从钢护筒顶部满出来，泥浆经过溜槽流回泥浆池内。溜槽内泥浆流速要慢，给泥浆有一定的沉淀时间，这样废碴大部份沉淀于溜槽内，人工将滞留于溜槽内的沉碴捞出槽外，使流回泥浆池的泥浆含碴率要少。泥浆的作用一般选用粘性好的土粉碎稀释，其浓度要根据实际情况，要以能将沉碴悬浮起来为宜，太浓了，在溜槽内不易沉淀不方便清碴，太稀了沉碴悬浮不起来。泥浆的另一作用，钻机钻头的立动，将泥浆中的粘土粘固于桩孔孔壁上，起到固结孔壁，防止桩孔内的泥浆水渗漏出桩孔外，能保持桩孔内的水位高于孔外水位，泥浆的比重大于桩孔外清水的比重，形成桩孔内的水压力大于孔外的水压力，这样就不容易塌孔；如果钢护筒漏水，当桩孔外水位变化，孔内外水压力相摩时，必然会塌孔，塌孔的情况很复杂，处理塌孔的方法也很麻烦，在此不作用论述。(5)桩孔清孔：钻孔到达设计桩底标高后即可终孔。终孔后桩孔内沉碴较多，泥浆浓度较大，泥浆含砂率很高，这时，就需要清孔，泥浆含砂及稠度必须达到《规范》要求，一般办法是：更换好的粘土泥浆，利用泥浆泵将桩孔内的旧泥浆置换出来，含砂率不大于4%后，再加清水降低泥浆稠度。(6)安装钢筋笼：清孔结束后，即可安装桩基钢筋笼。一般使用汽车吊或钻机主机吊装，分节吊下桩孔分节焊接，预埋检测管也要随钢筋笼同时接好安装。吊装钢筋笼时一定要垂直，避免割碰桩孔护壁，避免造成塌孔。(7)水下灌注砼：一根桩的质量好坏，关键在水下灌注砼时如何操作。灌浆导管安装进桩孔内后，还要利用灌浆导管再次清孔，原因是，在安装钢筋笼及灌浆导管时需要五、六个小时才能完成，桩孔内的泥浆已停止五、六个小时不循环，必须产生沉淀沉于桩底，一直清到没有沉积物为止。混凝土浆如果直接倒下水去，必然会产生水泥浆流失，砂碎石沉下水底的现象。要使灌下桩孔内的砼浆不离析，必须采用特殊的装置特殊的方法施工。这特殊装置是由导管、装砼浆的料斗，料斗与导管连接，料斗内安装有一个开关。水下灌注砼原理是：导管及料斗安装好后，将导管底部放至桩孔底，然后将导管往上提起0.3m；料斗内装满砼浆，准备好几立方砼浆后，用卷扬机将料斗内的开关打开，砼浆一下子沿着导管，将导管内的泥浆水挤下桩底排出导管外，砼浆从高处往低处下落，自由落体运动所产生的能量，冲击力将桩底的泥浆及沉碴托离孔底，并由砼浆占据桩底，在冲击力的作用下，又将砼浆沿着桩孔往上抬高，并将导管底部埋没，这时导管内及桩底都是砼浆，没有泥浆水。后续的砼源源不断输进导管内，桩孔内的砼浆也随着抬高，桩也内的泥浆水也随着抬高直至排出桩孔外。水下灌注砼操作是很关键的：(1)导管是由无数节(每节约2.5～3.0m)接起来的，接头必须用橡胶垫螺栓拧紧，不能漏水。(2)第一斗浆下到桩孔底必须即导管埋没的深度不小于1.0～1.5m接桩径计算出料斗的容积，料斗的容积需要多大，桩长超过20m时，经验数据料斗容积不小于4m3。(3)为了使料斗内的砼浆一下子快速下到桩底，料斗的形状及料斗的摩擦力都要充分考虑，尽可能减小摩擦力。(4)灌注过程中导管反插提升的高度不能太高，要严格控制砼埋管深度不小于6m。(5)随着桩孔内砼的高度增加，导管要往上提，到一定程度要拆去一两节，拆管顺序是从上往下拆。每次提升拆管后，要控制埋管的深度不小于6m。(6)随时要调整导管置于桩孔中心，不要刮到钢筋笼提不起导管。(7)随时检测导管埋管深度，经常上下插动，预防卡管。(8)随时控制好砼坍落度,一般控制在20～23cm。(9)估算灌注一根桩的时间，计算每盘砼浆掺缓凝外加剂的用量。(10)每次拆导管，要视察导管内是否进水，每次拆管要做好记录，记拆管长度、导管埋深尺寸，砼面到达标高等施工记录。3合理布置规模吊装装置每座桥的施工环境都不一样,要根据实际情况，并要考虑到施工过程环境的污染影响，合理布置砼拌和站的位置，根据吊装设备及地形、场地的情况，合理布置梁板预制场的位置，考虑采用什么手段吊装，预制件采用什么运输方式。定出合理的吊装方案和运输方案。4后张法预应力钢梁的施工预应力梁板可分为:先张法预应力和后张法预应力。一般16～20m梁采用先张法预应力，30～50m梁采用后张法预应力。采用先张法预应力的梁，预制场建设比较复杂，要配套多条张拉线，每条张拉线由张拉台座、张拉横梁，台座支撑当及松锚砂箱。后张法预应力当是梁预制完成后，砼标号达到100%后，利用梁两端作为台座，梁体作为支撑梁进行钢铰线张拉，不需要建造张拉台座。4.1钢绞线张拉及张拉先张法预应力梁的施工，是先将钢绞线穿于钢横梁，预制场两端均有台座和钢横梁，一端横梁布置有松花江锚砂箱，张拉千斤顶在另一端横梁上张拉钢绞线。按设计要求的预拉应力，对每根钢绞线按控制应力的20%、30%、50%、80%、100%，即将一条张拉线的全部钢绞线都拉至20%后，再进行30%张拉，如此反复张拉至100%，最后进行一次超张拉锚固松出千斤顶。钢绞线张拉时，预制场内要做好防护措施，预防钢绞线被拉断产生伤人事故。钢绞线张拉过程中及张拉完成后，预制场内不允许电焊，因为这时钢绞线变为地线，会产生火花将钢绞烧伤烧断。钢绞线张拉完成后,即可进行梁板的预制当梁板砼的标号达到100%，即可进行松张，松张的方法是:将砂箱内的砂缓慢放出来，即可消除加于钢横梁的预加应力，最后用切割机切断每根梁的钢绞线，预制梁即完成，就右起吊外立存放。4.2预应力张拉及千斤顶张拉梁的钢筋安装完成后，安装波放管，将钢绞线来穿进波纹管，安装锚板，然后安模浇注砼，养护砼标号达100%后，按设计的预拉应力，在梁两端同时采用张拉千斤顶张拉每束钢绞线，同样按控制应力的20%、30%、50%、80%、100%交错张拉完成，最后张拉锚固，松出千斤顶。张拉完成后，采用高压压水泥浆灌满波纹管，将钢绞线固结。再养护几天，梁即可吊运。5对清洗水的加标整理一座大桥的质量好坏，关键在砼的生产系统，要保证砼标号一直保持稳定，这就需要有一套配料控制系统，砼所使用的砂、碎石、水泥、水，现在都采用微机控制重量，然后通过系统送进搅拌机拌和，避免了因人工秤料不准造成砼标号不稳定的因素。6龙门吊和架桥机吊装的技术难点大跨度的箱形拱桥的拱箱吊装，一般采用塔架缆索吊装，技术复杂，目前采用最多的是20～40料跨的预应力梁板桥，一般采用龙门吊配合架桥机吊装，架桥机、龙门吊的设计复杂，在此不作介绍。7弯矩钢绞线孔道一般是按简支梁预制，在预制过程中先予埋钢筋，预留负弯矩钢绞线孔道。梁吊装上桥后，将梁与梁之间预埋的钢筋焊接，浇注接头湿缝砼养护标号达到100%后，穿多弯矩钢绞线，张拉钢绞线、压浆、即完成了连续梁的施工。8联系风构肋安装中承式桥一般为大跨度桥梁，桥面梁板是由钢索悬挂起来的。施工等程序是:先施工墩(台)，预制拱肋，然后采用塔架缆索吊装拱肋，拱肋合拢后，现浇横向联系风构肋；悬挂横梁预制，采用缆索吊装，每根横梁均用钢索悬挂于拱肋上，将每根横梁按设计要求调整到预定的标高。悬挂横梁全部安装完成后，以横梁作为支承点，安装底模板，安装纵向梁板钢筋，然后连续浇注砼，将纵向梁板与悬挂横梁(横梁板预埋有钢筋)联成整体;桥面施工完成后，按设计要求，重新调整每根钢索，使桥面相应断面的高度达到设计要求；最后将钢索两端头封锚。9多箱箱梁结构目前斜拉桥技术复杂，施工难度很大，多在特大桥中采用的桥型，要求索塔基础的地基承载力很高。这种桥型的桥面梁是多箱箱梁。箱梁的施工方法有两种：一种是预制的预应力箱梁，每跨分多段预制，预埋梁段连接钢板，预留钢绞线管理体制道。另一种方法是采用挂篮分段现浇。9.1梁段吊段的吊段箱梁段从预制场通知滑道装上船，船将梁段运至相应安装位置的水面上，然后采用安装在桥面