基礎工程在橋梁的設計與施工中占有極為重要的地位,我們常見的擴大基礎就是為了能夠讓橋梁上部結構的荷載傳遞至較淺支撐地基的一種基礎形式。今天就和大家一起來學習橋梁擴大基礎都有哪些施工工序吧。
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一、橋梁工程常用基礎
擴大基礎、樁基礎、管柱基礎、沉井基礎、地下連續牆基礎。
二、擴大基礎構造
擴大基礎是将橋墩或橋台及上部結構傳來的荷載由其直接傳遞至較淺支承地基的一種基礎形式,橋梁擴大基礎荷載通過逐步擴大的基礎直接傳到土質較好的天然地基上,它的尺寸按地基承載力所承受的荷載決定。基礎埋置深度與寬度相比很小,屬于淺基礎範疇。
由于埋深淺,結構形式簡單,施工方法簡便,造價也較低,因此是建築物最常用的基礎類型。
擴大基礎的特點:
1)、由于能在現場用眼睛确認支承地基的情況下進行施工,施工質量可靠;
2)、施工的噪聲、振動和對地下污染等建設公害較小;
3)、與其它類型的基礎相比,施工所需的操作空間較小;
4)、在多數情況下,比其它類型的基礎造價省、工期短;
5)、易受凍脹和沖刷産生的惡劣影響;
三、施工工序
1、基礎的定位放樣
1)、基坑:為建築基礎而開挖的臨時性坑井。屬臨時性工程。
作用:提供一個空間,使基礎的砌築作業得以按照設計的位置進行。
2基坑開挖
基坑開挖類型
1)、陸(旱)地基坑開挖
(1)、坑壁不加支撐的基坑
a、一般規定
(1) 基坑尺寸應滿足施工要求。當基坑為滲水的土質基底,坑底尺寸應根據排水要求(包括排水溝、集水井、排水管網等)和基礎模闆設計所需基坑大小而定。一般基底應比基礎的平面尺寸增寬0.5~1.0m。當不設模闆時,可按基礎底的尺寸開挖基坑。
(2) 基坑坑壁坡度應按地質條件、基坑深度、施工方法等情況确定。
(3) 如土的濕度有可能使坑壁不穩定而引起坍塌時,基坑坑壁坡度應緩于該濕度下的天然坡度。
(4) 當基坑有地下水時,地下水位以上部分可以放坡開挖;地下水位以下部分,若土質易坍塌或水位在基坑底以上較高時,應采用加固或降地下水位等方法開挖。
b、适用條件
(1)在幹涸無水的河灘、河溝中,或有水經改河或築堤能排除地表水的河溝中;
(2)在地下水位低于基底,或滲透量小,不影響坑壁的質量;
(3)基礎埋置不深,施工期較短,挖基坑時不影響鄰近建築物安全的施工場所。
c、形式:垂直坑壁、斜坡坑壁、階梯坑壁
△無支撐基坑開挖模式
d、施工方式 :
人力施工方法(鍬、鎬)
機械施工:挖土機、傳送帶、爬坡車、抓泥鬥
(2)坑壁有支撐的基坑
a、适用條件:
(1)基坑坑壁不易穩定并有地下水滲入(土松 、水大);
(2)放坡開挖場地受到限制(場地窄);
(3)基坑較深、放坡開挖工程數量較大,不符合技術經濟要求時(坑深、土方量大 );
b、支撐結構
擋闆支撐基坑開挖較深(大于5m),坑壁不易穩定,并有地下水影響或放坡受到限制時。
噴射混凝土及錨杆支護1)當基坑受條件的限制,開挖深度大,隻能垂直或大坡度開挖,在地基土質較好、滲水量較小的情況下,可用噴射混凝土或錨杆(錨索)挂網噴射混凝土加固基坑坑壁,逐層開挖,逐層加固。2)當基坑為不穩定的強風化岩質地基或淤泥質粘土時,可用錨杆挂網噴射混凝土護坡。基坑開挖深度小于10m 的較完整風化基岩,可直接噴射素混凝土。
鋼闆樁支護 基坑開挖深度不宜大于4m、在滲水量不大的情況下。
c、支撐形式:
直襯闆式、橫襯闆式坑壁支撐、框架式支撐、其他形式支撐(錨樁式、錨杆式、錨碇闆式、斜撐式)。
其他支撐形式:
竹闆支護:
鋼闆支撐基坑:
鋼管樁及噴射混凝土支撐基坑:
鑽(挖)孔樁基坑圍護:
2)岩石基坑開挖
岩石地基開挖,坑壁坡度如表所述,硬質岩可以垂直向下,一般設計開挖深度為風化層厚度。新鮮基岩、微風化或弱風化岩層即可做基礎持力層。開挖一般采用人工開挖,必要時可進行松動爆破,但要嚴格控制爆破深度和用藥量,防止過量爆破引起持力層松動破壞。根據岩層的風化程度、節裡、傾向及發育情況,采用适當方法進行坑壁防護。挖出渣石必須運至設計指定地點,不能對施工安全或周圍群衆生産、生活、環境造成危害。
3)水中基礎的基坑開挖
橋梁墩台基礎大多位于地表水位以下,有時水流還比較大,施工時都希望在無水或靜止水條件下進行。
橋梁水中基礎最常用的施工方法是圍堰法。
(1)圍堰作用
防水和圍水,有時還起着支撐施工平台和基坑坑壁的作用。
(2)對圍堰的要求
a圍堰高度應高出施工期間可能出現的最高水位(包括浪高)0.5~0.7m。用于防禦地下水的圍堰宜高出水位0.2-0.4m 。
b圍堰外形應考慮河流斷面被壓縮後,流速增大引起水流對圍堰、河床的集中沖刷及影響通航、導流等因素,并應滿足堰身強度和穩定的要求。堰内平面尺寸應滿足基礎施工的需要。
c圍堰要求防水嚴密,減少滲漏。
(3)圍堰形式及适用條件
土、石圍堰、草(麻)袋圍堰、鋼闆樁圍堰、鋼筋混凝土闆樁圍堰、套箱圍堰和木(竹)鉛絲籠圍堰。
(4)圍堰形式及使用條件
土、石圍堰、草(麻)袋圍堰、鋼闆樁圍堰、鋼筋混凝土闆樁圍堰、套箱圍堰和木(竹)籠圍堰。
d鋼筋混凝土闆樁圍堰
适用于粘性土、砂類土、碎石土河床,除用于基坑擋土防水以外,還可不拔除做為建築結構物的一部分。通常闆寬50~60cm,厚10~30cm。為使其合攏及企口接縫,插打闆樁時,應從上遊開始按順序進行直至下遊合攏。
e套箱圍堰
适用于埋置不深的水中基礎,也可以修建樁基承台。無底套箱用木闆、鋼闆或鋼絲水泥制成,内部設鋼木支撐。下沉套箱之前清除河床表面障礙物,若套箱設置在岩層上時,應整平岩面;如果基岩岩面傾斜,應将套箱底部做成與岩面相同的傾斜度以增加套箱的穩定并減少滲漏。
鋼套箱:
4)基坑施工過程中的注意事項
① 滿足基礎施工時工程結構尺寸、工程質量、操作需要的要求。
②應經常注意坑邊緣頂面土有無裂縫,坑壁有無松散塌落現象,保證施工時的安全。
③ 基坑頂面應設置防止地面水流入基坑的設施,基坑頂有動荷載時,坑頂邊與
動荷載間應留有不小于1m 寬的護道,如動荷載過大宜增寬護道或采用加固措施。基坑頂有靜荷載時,坑頂邊與靜荷載間應留有不小于0.5m 寬的護道。
④基坑坑壁坡度不易穩定并有地下水影響,或放坡開挖場地受到限制,或放坡
開挖工程量大,應根據設計要求進行支護。設計無要求時,應結合實際情況選擇适宜的支護方案。
⑤挖基施工宜安排在枯水或少雨季節進行,基坑開挖直至基礎完成,應連續施工。
⑥應避免超挖。如超挖,應将松動部分清除。機械開挖,應保留10cm—20cm厚底層,在澆築前用人工挖至設計标高。
⑦挖至标高的土質基坑不得長期暴露、擾動或浸泡,并應及時檢查基坑尺寸、高程、基底承載力,符合要求後,應立即進行基礎施工。
⑧基礎的軸線、邊線位置及基底标高應精确測定,檢查無誤後方可施工。
⑨ 在附近有其他結構物時,應有可靠的防護措施。
⑩挖基廢方應按指定的位置處治,不得妨礙施工。棄土的坡腳到坑頂緣的距離
不宜小于基坑深度。宜放于下遊位置,不得污染環境,阻塞河道,影響洩洪。
3、基坑排水
基坑坑底一般多位于地下水位以下,地下水會經常滲進坑内,因此必須設法把坑内的水排除,随挖随排,抽水設備的排水能力應大于滲水量的1.5~2.0倍。以便利施工。排水應不影響基坑安全,應不影響農田和周邊環境。要排除坑内滲水,首先要估算湧水量,方能選用适當的排水設備。
确保在混凝土澆築過程中,應保證基坑底面無積水。
排水方法:集水排水、井點法降水、帷幕法排水
1)集水坑排水法
方法:基坑開挖中,在坑底基礎範圍之外設置集水坑并沿坑底周圍開挖排水溝,使水流入集水坑内,排出坑外。
位置 :集水坑宜設在上遊,尺寸視滲水的情況而定。集水坑坑底應低于基坑底面,集水坑深度應大于吸水龍頭的高度。
抽水設備:能力宜大于總滲水量的1.5~2.0 倍。
優點:設備簡單,費用低;
缺點:黏聚力小的土中易湧沙
适用範圍:除嚴重流沙外,一般情況下均可采用
集水坑排水法:
2)井點降水法
類型:輕型井點、噴射井點、射流泵井點、電滲井點法、管井井點法、深井泵法
适用範圍:适用于粉、細砂、地下水位較高、有承壓水、挖基較深、坑壁不易穩定的土質基坑,在無砂的粘質土中不宜使用。井點類别的選擇,宜按照土壤的滲透系數、要求降低水位深度以及工程特點而定,見下表。
方法:在基坑開挖前,先在基坑四周埋設一定數量的井點管和濾水管,挖方前和挖方過程中利用抽水設備,通過井點管抽出地下水,使地下水位降至坑底以下。
抽水設備:真空泵、離心泵、多級離心泵或獨立泵
井點降水法:
使用井點法排水時應注意下列事項
①降低土層中地下水位時,應盡可能将濾水管埋設在透水性較好的土層中;井點管的下端濾水長度應考慮滲水土層的厚度,但不得小于1m。
②井管的成孔可根據土質分别用射水成孔、沖擊鑽機、旋轉鑽機及水壓鑽探機成孔。井點降水曲線至少應深于基底設計标高0.5m。
③井點的布置應随基坑形狀與大小、土質、地下水位高低與流向、降水深度等要求而定。
④應做好沉降及邊坡位移觀測,确保水位降低區域内建築物的安全。必要時應采取防護措施。
⑤降水過程中應加強井點降水系統的維護和檢修,保證降水效果,确保基坑表面無集水。
3)帷幕法排水
帷幕法是在基坑邊線外設置一圈隔水幕,用以隔斷水源,減少滲流水量,防止流砂、突湧、管湧、潛蝕等地下水的作用。
方法有深層攪拌樁隔水牆、壓力注漿、高壓噴射注漿、凍結圍幕法等,采用時均應進行具體設計并符合有關規定。
4)水中基坑挖基
對于排水挖基有困難或具有水中挖基的設備時,可采用下列水中挖基方法:
①水力吸泥機:适用于砂類土及礫卵石類土,不受水深限制,其出土效率可随水壓、水量的增加而提高
②空氣吸泥機:适用于水深5m以上的砂類土或夾有少量碎卵石的基坑,淺水基坑不宜采用;在粘土層使用時,應與射水配合進行,以破壞粘土結構;吸泥時應向基坑内注水,使基坑内水位高于河水位約1.0米,以防止流砂或湧泥。
③挖掘機水中挖基:适用于各種土質,但開挖時不要破壞基坑邊坡的穩定,可采用反鏟挖掘和吊機配抓泥鬥挖掘。
4、基底檢驗與處理
1)基底檢驗
(1)檢驗目的:确定地基的容許承載力大小,基坑位置與标高是否與設計文件相符,以确保基礎的強度、穩定、不滑移。
(2)檢驗方法:
按橋涵大小、地基土質複雜(如溶洞、斷層、軟弱夾層、易溶岩等)情況及結構對地基有無特殊要求,可采用以下檢查方法:
(1)小橋涵的地基檢驗:可采用直觀或觸探方法,必要時可進行土質試驗。
(2)大、中橋和地基土質複雜、結構對地基有特殊要求的地基檢驗,一般采用觸探和鑽探(鑽深至少4m)取樣做土工試驗,或按設計的特殊要求進行荷載試驗。
(3)檢驗内容
① 檢查基底平面位置、尺寸大小、基底标高;
(a.平面周線位置不小于設計要求;
b.基底标高:土質 ±50mm ;石質 50mm -200mm)。
② 檢查基底地質情況和承載力是否與設計資料相符;
③ 檢查基底處理和排水情況是否符合規範要求;
④ 檢查施工記錄及有關試驗資料等。
2)基底處理
天然地基上的基礎是直接靠基底土壤來承擔荷載的,故基底土壤狀态的好壞,對基礎及墩台、上部結構的影響極大,不能僅檢查土壤名稱與容許承載力大小,還應為土壤更有效的承擔荷載創造條件,即要進行基底處理工作。地基處理的範圍至少應寬出基礎之外0.5m。
無水或淺水中的擴大基礎挖基施工尚應符合下列規定:
1 基礎底為非粘性土或幹土時,應将其潤濕,再澆築一層厚200~300mm 的混凝土墊層,墊層頂面不得高于基礎底面設計高程。
2 基坑面為岩石時,應加以潤濕,鋪一層厚20~30mm 的水泥砂漿,然後在水泥砂漿凝結前澆築擴大基礎混凝土。
3)基底加固
我國地域遼闊,自然地理環境不同,土質強度、壓縮性和透水性等性質有很大的差别。其中,有不少是軟弱土或不良土,諸如淤泥質土、濕陷性黃土、膨脹土、季節性凍土以及土洞、溶洞等。當橋涵位置處于這類土層上時,除可采用樁基、沉井等深基礎外,也可視具體情況采用相應的地基加固措施,以提高其承載能力,然後在其上修築擴大基礎,以求獲得縮短工期、節省投資的效果。
對于一般軟弱地基土層加固處理方法可歸納為四種類型:
(1)換填土法:将基礎下軟弱土層全部或部分挖除,換填力學物理性質較好的土。
(2)擠密土法:用重錘夯實或砂樁、石灰樁、砂井、塑料排水闆等方法,使軟弱土層擠壓密實或排水固結。
(3)膠結土法:用化學漿液灌入或粉體噴射攪拌等方法,使土壤顆粒膠結硬化,改善土的性質。
(4)土工聚合物法:用土工膜、土工織物、土工格栅與土工合成物等加筋土體,以限制土體的側向變形,增加土的周壓力,有效提高地基承載力。
四、擴大基礎施工
1)基礎類型:漿砌片石、漿砌塊石、片石混凝土、混凝土、鋼筋混凝土
2)施工程序與工藝流程
①施工程序 開工申請報告→測量定位→開挖基坑→基底檢查處理報驗→安裝模闆→綁紮鋼筋→基礎砼澆築→脫模養生。
②工藝流程:
3)模闆
(1)模闆的設計與使用原則
①模闆可采用鋼材、膠合闆、塑料闆和其他符合設計要求的材料制作。宜優先使用膠合闆和鋼模闆。
②在計算荷載作用下,對模闆結構應按受力工況分别驗算其強度和剛度。
③模闆闆面之間應平整,接縫嚴密,不漏漿,保證結構物外露面美觀,線條流暢。
④ 結構宜簡單,制作、裝拆方便。
⑤ 澆築混凝土之前,模闆應塗刷脫模劑,外露面混凝土模闆的脫模劑應采用同
一品種,不得使用廢機油等油料,且不得污染鋼筋及混凝土的施工縫處。
⑥ 重複使用的模闆、支架應經常檢查、維修。
(2)模闆制作
采用有足夠強度的材料制作模闆,加上符合要求的支撐,以确保模闆的強度和剛度,以保證在混凝土澆注和搗實過程中,模闆不緻發生明顯的撓曲;
模闆的制作須使模闆在拆除時,不會使混凝土受到撞擊和振動;
模闆的連接處必須安裝緊密,防止水泥漿流失。在施工縫處,模闆必須牢牢地夾緊已經澆注的混凝土,以避免造成接縫外露面的高低不平。
(3)模闆安裝
① 模闆與鋼筋安裝工作應配合進行,妨礙綁紮鋼筋的模闆應待鋼筋安裝完畢後
安設。模闆不應與腳手架聯接(模闆與腳手架整體設計時除外),避免引起模闆變形。
②安裝側模闆時,應防止模闆移位和凸出。基礎側模可在模闆外設立支撐固定,澆築在混凝土中的拉杆,應按拉杆拔出或不拔出的要求,采取相應的措施。對小型結構物,可使用金屬線代替拉杆。
③模闆安裝完畢後,應對其平面位置、頂部标高、節點聯系及縱橫向穩定性進行檢查,簽認後方可澆築混凝土。澆築時,發現模闆有超過允許偏差變形值的可能時,應及時糾正。
④ 模闆在安裝過程中,必須設置防傾覆設施。
4)鋼筋
(1)一般規定
① 鋼筋混凝土中的鋼筋和預應力混凝土中非預應力鋼筋必須符合現行
《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》(GB13013)、《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499)、《冷軋帶肋鋼筋》(GB13788)的規定。
② 鋼筋必須按不同鋼種、等級、牌号、規格及生産廠家分批驗收,分别堆存,
不得混雜,且應設立識别标志。鋼筋在運輸過程中,應避免鏽蝕和污染。鋼筋宜堆置在倉庫(棚)内,露天堆置時,應墊高并加遮蓋。鋼筋表面上的油漬、漆污和錘擊能剝落的浮皮、鐵鏽應清除幹淨。
③鋼筋應具有出廠質量證明書和試驗報告單。對橋涵所用的鋼筋應抽取試樣做
力學性能試驗。
(2)鋼筋制作與連接鋼筋加工一般要經過四道工序:鋼筋除鏽;鋼筋調直;鋼筋切斷;鋼筋成型。
①鋼筋表面應潔淨,粘着的油污、泥土、浮鏽使用前必須清理幹淨。②盤條鋼筋盡量采用機械調直機,也可采用絞磨拉直或電動卷揚機拉直,粗鋼筋調直使用機械調直機。經調直後的鋼筋不得有局部彎曲、死彎、小波浪型,其表面傷痕不大于鋼筋截面的5%。③鋼筋切斷應根據鋼筋号、直徑、長度和數量、長短搭配,先斷長料後斷短料,盡量減少和縮短鋼筋短頭,以節約鋼材。
a鋼筋彎鈎或彎曲 鋼筋彎鈎形式有三種,分别為半圓彎鈎、直彎鈎及斜彎鈎。鋼筋彎曲後,彎曲處内皮收縮,外皮延長,軸線長度不變,彎曲處形成圓弧,彎起後尺寸大于下料尺寸,彎曲調整值見下表:
用R235 鋼筋制作的箍筋,其末端應做彎鈎,彎鈎的彎曲直徑應大于受力主
鋼筋的直徑,且不小于箍筋直徑的2.5 倍。彎鈎平直部分的長度,一般結構不宜小于箍筋直徑的5 倍,有抗震要求的結構,不應小于箍筋直徑的10 倍。彎鈎的形式,如設計無要求時,
可按圖4.2.3a)b)加工;有抗震要求的結構,應按圖4.2.3c)加工。
鋼筋下料長度應根據構件尺寸、混凝土保護層厚度、鋼筋彎曲調整值和彎鈎增加長度等規定綜合考慮。a、 直鋼筋下料長度=構件長度 - 保護層厚度 彎鈎增加長度 b、 彎起鋼筋下料長度=直段長度 斜彎長度 - 彎曲調整值 彎鈎增加長度 c、 箍筋下料長度=箍筋内周長 箍筋調整值 彎鈎增加長度。
b鋼筋焊接與綁紮
綁紮 ⑴鋼筋網(篩底)的綁紮,四周兩行鋼筋交叉點應每點紮牢,中間部分每隔一根相互成梅花式紮牢,雙向主筋的鋼筋,必須将全部鋼筋相互交點紮牢,注意相鄰綁紮點的鐵線扣要成八字形綁紮(左右扣綁紮)。
⑵基礎底闆采用雙層鋼筋網時,在上層鋼筋網下面設置鋼筋撐腳(凳仔)或混凝土撐腳,以保證上、下層鋼筋位置的正确和兩層之間距離。
⑶有180度彎鈎的鋼筋彎鈎應向上,不要倒向一邊;但雙層鋼筋網的上層鋼筋彎鈎應朝向下。
焊接 :
(1)軸心受拉和小偏心受拉杆件中的鋼筋接頭,不宜綁接。普通混凝土中直徑大于25mm 的鋼筋,宜采用焊接。
(2)鋼筋焊接前,必須根據施工條件進行試焊,合格後方可正式施焊。焊工必須持焊工考試合格證上崗。
(3) 鋼筋接頭采用搭接或幫條電弧焊時,宜采用雙面焊縫。雙面焊縫困難時,可采用單面焊縫。
(4) 鋼筋接頭采用搭接電弧焊時,兩鋼筋搭接端部應預先折向一側,使兩接合鋼筋軸線一緻。接頭雙面焊縫的長度不應小于5d,單面焊縫的長度不應小于10d(d 為鋼筋直徑)。
(5)鋼筋接頭采用幫條電弧焊時,幫條應采用與主筋同級别的鋼筋,其總截面面積不應小于被焊鋼筋的截面積。幫條長度,如用雙面焊縫不應小于5d,如用單面焊縫不應小于10d(d 為鋼筋直徑)。
(6) 焊接時,對施焊場地應有适當的防風、雨、雪、嚴寒設施。
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