墩臺(tái)與基礎(chǔ) 道路與橋隧工程.pptVIP

,道路與橋隧工程,-閔濤,第十章 墩臺(tái)與基礎(chǔ),了解涵洞類型、結(jié)構(gòu)組成,學(xué)習(xí)要求,能進(jìn)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(gòu)造與施工工藝,橋墩、橋臺(tái)為橋梁的下部結(jié)構(gòu)，是橋梁的重要組成部分之一。 橋梁墩臺(tái)的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)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(tái)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(tái)后路基填土并把橋跨與路基連接起來的作用。,一、墩臺(tái)的作用與要求,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,橋梁墩臺(tái)除承受上部結(jié)構(gòu)的作用力外，橋墩還受到風(fēng)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(tái)還需承受臺(tái)背填土及填土上車輛荷載產(chǎn)生的附加側(cè)壓力。 因此，橋梁墩臺(tái)不僅本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(chǔ)之間的摩阻力等也都提出一定的要求。,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,二、墩臺(tái)的組成,橋梁墩(臺(tái))主要由墩(臺(tái))帽、墩(臺(tái))身和基礎(chǔ)三部分組成。,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,三、橋墩構(gòu)造,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,1重力式橋墩 重力式橋墩由墩帽、墩身和基礎(chǔ)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(shí)，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(dāng)?shù)鼗临|(zhì)條件較差時(shí)，為了減輕地基的應(yīng)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(dāng)上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁時(shí)，為了縮短橋梁的跨徑，橋墩結(jié)構(gòu)可采用V形橋墩和Y形橋墩。由于這種橋墩能縮短上部結(jié)構(gòu)的跨徑，所以上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的彎矩比用其他形式的橋墩減少很多。,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,V形橋墩,Y形橋墩,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)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(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)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(gòu)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(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,四、橋臺(tái)構(gòu)造,1.重力式橋臺(tái),重力式橋臺(tái)也稱實(shí)體式橋臺(tái)，它主要靠自重來平衡臺(tái)后的土壓力。橋臺(tái)臺(tái)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(diǎn)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(dāng)填土不高、橋跨較小且橋面不寬時(shí)可考慮采用。,U形橋臺(tái),10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,2.鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái),鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)是由扶壁式擋土墻和兩側(cè)的薄壁側(cè)墻所構(gòu)成。這種橋臺(tái)比重力式U形橋臺(tái)可減少圬工體積4050，同時(shí)還因自身重力輕而減小對地基的壓力。但其構(gòu)造復(fù)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(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,3.埋置式橋臺(tái),埋置式橋臺(tái)是將臺(tái)身埋在錐形護(hù)坡中，只露出臺(tái)帽，以安放支座和上部結(jié)構(gòu)。埋置式橋臺(tái)利用臺(tái)前錐坡產(chǎn)生的土壓力來抵消臺(tái)后的主動(dòng)土壓力，可以增加橋臺(tái)的穩(wěn)定性，橋臺(tái)的尺寸也相應(yīng)減小。但埋置式橋臺(tái)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(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,4.組合式橋臺(tái),組合式橋臺(tái)由臺(tái)身和后座兩部分組成(如圖2-5-7)。臺(tái)身基礎(chǔ)承受豎向力，一般采用樁基礎(chǔ)。拱的水平推力則主要由后座基底摩阻力及臺(tái)后的土側(cè)向壓力來平衡。,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,五、基礎(chǔ),1.淺基礎(chǔ),橋梁基礎(chǔ)根據(jù)埋置深度分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。一般將埋置深度較淺(一般在數(shù)米以內(nèi))，且施工簡單的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)；由于淺層土質(zhì)不良，需將基礎(chǔ)置于較深的良好土層上,剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ),10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,2.樁基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)是由設(shè)置在土中或部分置于土中的樁和承臺(tái)連接而成的深基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)由樁和承臺(tái)兩個(gè)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(tái)聯(lián)成整體并傳遞荷載。在承臺(tái)上再修筑橋墩或橋臺(tái)以及上部結(jié)構(gòu)，樁身可全部或部分埋入地基土中，當(dāng)樁身外露在地面以上較高時(shí)，在樁之間應(yīng)加設(shè)橫系梁，以加強(qiáng)各樁的橫向聯(lián)系。,10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,3.沉井基礎(chǔ),沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物。它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)高程，然后經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(tái)或其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),沉井下沉示意圖,沉井基礎(chǔ),10.1 橋梁墩臺(tái)及其基礎(chǔ)構(gòu)造,淺基礎(chǔ)淺平基明挖（擴(kuò)大）基礎(chǔ),樁基礎(chǔ) 沉井（沉箱基礎(chǔ)） 管柱基礎(chǔ) 地下連續(xù)墻,深基礎(chǔ),預(yù)制樁、就地灌筑樁；沉入樁、鉆（挖）孔樁,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,一、旱地基礎(chǔ)的基坑開挖, 坑壁不加固的基坑,垂直開挖,土質(zhì)濕度正常，結(jié)構(gòu)均勻 深度,松軟土0.75m，中密1.25m,密實(shí)2.0m,10.2 橋梁基礎(chǔ)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(chǔ)施工,基坑開挖 注意： 邊坡穩(wěn)定 不中斷,人工或機(jī)械施工,棄土、動(dòng)載,開挖、砌筑、回填、夯實(shí),防水 反坡、截水溝,10.2 橋梁基礎(chǔ)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(chǔ)施工,框架式,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,大面積基坑支撐,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,噴射混凝土,構(gòu)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(chǔ)施工,二、水中基礎(chǔ)的基坑開挖,圍堰要求：,滿足基礎(chǔ)施工要求；防水性好； 滿足強(qiáng)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(chǔ)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(chǔ)，具有較高的防船舶撞擊能力。,黃石長江大橋,橋梁基礎(chǔ)施工 6.2 水中基礎(chǔ)的開挖,三、基坑排水 排水方法：集水排水、井點(diǎn)法降水 集水排水法 抽水設(shè)備：滲水量約1.52.0倍 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，費(fèi)用低； 缺點(diǎn)：黏聚力小的土中易涌沙,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,井點(diǎn)降水法,類型:,抽水:,輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn) 、射流泵井點(diǎn) 、深井泵井點(diǎn),真空泵、離心泵、多級(jí)離心泵或獨(dú)立泵,水中挖基,抓土斗、空氣吸泥機(jī)、水力吸泥機(jī),10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,施工工序,四、沉入樁基礎(chǔ),10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,混凝土樁的預(yù)制,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,方法,錘擊,振動(dòng),射水,靜壓,沉管 灌注,施工方法,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,單打汽錘,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,震動(dòng)打樁機(jī),10.2 橋梁基礎(chǔ)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(tái),先圍堰后沉樁，先沉樁后圍堰順序：搭設(shè)平臺(tái) 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(tái)。,有底套箱,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,施工主要工序： 準(zhǔn)備工作 場地準(zhǔn)備 旱地 ： 淺水： 深水：,平整 、 夯實(shí)場地,圍囹法,筑島,場地準(zhǔn)備,埋設(shè)護(hù)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(chǔ),10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,（2）埋設(shè)護(hù)筒,護(hù)筒的 作用,護(hù)筒的 埋置深度,固定樁位、導(dǎo)向頭 、 隔離地面水 、保護(hù)孔口 、提高水位。,黏土、 粉土,砂土,土島,護(hù)筒頂,護(hù)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(chǔ)施工,護(hù)壁套筒,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,（3）泥漿制備,護(hù)壁 機(jī)理,其它 作用,土質(zhì),化學(xué) 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(zhì),重力沉淀法；振動(dòng)篩凈孔法。,無機(jī)：純堿等。促使顆粒分散、防止凝聚下沉 有機(jī)：丹寧液、拷膠液等降低粘度,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,泥漿池,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,沖擊法,沖抓法,旋轉(zhuǎn)法,鉆孔,鉆 孔,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工, 沖擊鉆機(jī)鉆孔,鉆頭,十字形,管形,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,十字鉆頭,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,孔徑0.82.0m；孔深80m,孔徑1.22.5m；孔深80m,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,沖擊鉆孔的施工要點(diǎn),鄰孔混凝土達(dá)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(jí) 擴(kuò)鉆,粘性土、風(fēng)化層、礫砂石等,砂卵石等,基巖、漂石和密實(shí)卵石層,十字形鉆頭鉆 1.5m以上孔徑分2級(jí) 管形鉆頭0.7m以上孔分24級(jí),10.2 橋梁基礎(chǔ)施工, 沖抓鉆機(jī)鉆孔,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工, 旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔,類型,人工推鉆、機(jī)械推鉆或螺旋鉆、正循環(huán)旋轉(zhuǎn)、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆、潛水鉆等。,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,正循環(huán)鉆結(jié)構(gòu)示意圖,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,反循環(huán)鉆結(jié)構(gòu)示意圖,10.2 橋梁基礎(chǔ)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(chǔ)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(shí)清孔防泥漿沉淀；補(bǔ)充清水和新泥漿，保持水位。柱樁灌注前，應(yīng)射水沖孔35min，水壓0.05MPa。,清孔,施工要點(diǎn),10.2 橋梁基礎(chǔ)施工,鋼筋籠入孔,10.2 橋梁基礎(chǔ)施工, 了解樁的承載力大小；樁的質(zhì)量是否符合要求。,強(qiáng)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(dòng)力試樁case法檢 測承載力,墩臺(tái)施工方法,現(xiàn)場就地澆筑與砌筑,現(xiàn)場拼裝預(yù)制（混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土）塊件,墩臺(tái)施工過程,模板工程,混凝土工程,砌體工程,墩臺(tái)施工基本要求：,保證其位置、高程、各部分尺寸與材料強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)的規(guī)定。,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,一、墩臺(tái)模板類型與構(gòu)造,模板是保證橋梁墩臺(tái)施工精度的基礎(chǔ)。,模板的構(gòu)造要求,（1） 尺寸準(zhǔn)確，構(gòu)造簡單，便于制作、安裝和拆卸；,（2） 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受各種荷載；,（3） 結(jié)構(gòu)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(tái)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(tái)施工,（1） 拼裝模板,板扇劃分原則：,類型少，尺寸符合墩臺(tái)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(tái)施工,模板骨架,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,鋼模,墩身帽梁,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,木模,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,（2） 整體吊裝模板,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,墩身模板及澆注-1,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,墩身模板及澆注-2,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,二、混凝土澆筑,為防止墩臺(tái)基礎(chǔ)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(yīng)滿足以下要求：, 如果為濕土?xí)r，應(yīng)在基底設(shè)計(jì)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?xí)r，應(yīng)將其濕潤。, 如為巖石時(shí)，應(yīng)將其濕潤，鋪一層厚23cm水泥漿，然后在漿凝結(jié)前澆筑混凝土。,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,墩臺(tái)是大體積圬工，為避免水化熱過高，導(dǎo)致混凝土因內(nèi)外溫差引起裂縫，可采取如下措施：,改善集料級(jí)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(nèi)埋置冷卻管通水冷卻,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,水化熱產(chǎn)生的裂縫,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,（1）石料：,石料及砂漿,類型：,漂石、片石、塊石、粗料石、半細(xì)料石及細(xì)料石。,強(qiáng)度等級(jí)：,70mm立方體的抗壓極限強(qiáng)度MU10MU120。,（2）砂漿：,強(qiáng)度等級(jí)：,70.7mm立方體的抗壓極限強(qiáng)度M10M20。,三、砌體墩臺(tái)施工,10.3 橋梁墩臺(tái)施工,（1）掛線砌筑或配料設(shè)計(jì)圖,砌筑施工要點(diǎn)：,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(tái)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(tái)施工,本章小結(jié),橋梁墩臺(tái)與基礎(chǔ)是橋梁工程的重要組成部分，主要由墩(臺(tái))帽、墩(臺(tái))身和基礎(chǔ)三部分組成。公路橋梁上常用的墩、臺(tái)形式大體上可以歸納為兩大類：梁橋墩臺(tái)和拱橋墩臺(tái)。梁橋橋墩按其構(gòu)造可分為實(shí)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(gòu)造可分為重力式橋墩、樁柱式橋墩和單向推力墩。梁橋橋臺(tái)按其構(gòu)造可分為重力式U形橋臺(tái)、鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)、埋置式橋臺(tái)、輕型橋臺(tái)、枕梁式橋臺(tái)等五種類型；拱橋橋臺(tái)按其構(gòu)造可分為重力式U形橋臺(tái)、組合式橋臺(tái)、空腹L形橋臺(tái)、輕型橋臺(tái)、履齒式橋臺(tái)、屈膝式橋臺(tái)等類型。 橋梁基礎(chǔ)根據(jù)埋置深度分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)主要有剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)；深基礎(chǔ)主要由樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)組成。淺基礎(chǔ)基礎(chǔ)施工時(shí)要重點(diǎn)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(hù)方案，水中開挖還需要進(jìn)行圍堰。樁基礎(chǔ)施工時(shí)要根據(jù)地層情況選擇合適的施工機(jī)械，采用打入或鉆孔的方法進(jìn)行施工。沉井施工要根據(jù)