情境2(單元5 圍堰法施工工藝)

1、情境二 天然地基上淺基礎(chǔ)施工1. 掌握明挖法基坑開挖的方法與各種基坑支護(hù)的施工工藝。2. 掌握基坑檢驗(yàn)與地基局部處理的方法。3. 掌握圍堰法施工的基本要求與施工工藝。4. 掌握剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工工藝。5. 掌握獨(dú)立基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)施工工藝。6. 掌握筏形基礎(chǔ)施工工藝。7. 掌握地下連續(xù)墻施工工藝。 一、一、 圍堰工程概述圍堰工程概述 圍堰是位于河流或淺灘中的橋梁在施工過(guò)程中作為臨時(shí)擋水的建筑物。其作用是進(jìn)行施工導(dǎo)流，圍護(hù)施工中的基坑，保證橋梁工程能采用旱地上的施工工藝，或在靜水條件下進(jìn)行水下開挖基坑作業(yè)，并繼續(xù)其他工序。在導(dǎo)流任務(wù)完成以后，為了不影響河流的防汛與通航，應(yīng)予以拆除。 1. 1. 圍堰

2、的分類圍堰的分類 （1 1） 按圍堰的組成材料分為：按圍堰的組成材料分為：土石圍堰，土袋圍堰，鋼板樁圍堰，木籠（竹籠）或鉛絲籠（鋼筋籠）圍堰，膜袋圍堰。 （2 2） 按圍堰與水流方向的相對(duì)位置分為：按圍堰與水流方向的相對(duì)位置分為：橫向圍堰和縱向圍堰。 一、一、 圍堰工程概述圍堰工程概述 圍堰是位于河流或淺灘中的橋梁在施工過(guò)程中作為臨時(shí)擋水的建筑物。其作用是進(jìn)行施工導(dǎo)流，圍護(hù)施工中的基坑，保證橋梁工程能采用旱地上的施工工藝，或在靜水條件下進(jìn)行水下開挖基坑作業(yè)，并繼續(xù)其他工序。在導(dǎo)流任務(wù)完成以后，為了不影響河流的防汛與通航，應(yīng)予以拆除。 1. 1. 圍堰的分類圍堰的分類 （1 1） 按圍堰的組成材

3、料分為：按圍堰的組成材料分為：土石圍堰，土袋圍堰，鋼板樁圍堰，木籠（竹籠）或鉛絲籠（鋼筋籠）圍堰，膜袋圍堰。 （2 2） 按圍堰與水流方向的相對(duì)位置分為：按圍堰與水流方向的相對(duì)位置分為：橫向圍堰和縱向圍堰。 2. 2. 圍堰的基本功能要求圍堰的基本功能要求（1） 應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、防沖性和一定的強(qiáng)度。 （2） 構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)合理，便于修建、維護(hù)和拆除。 （3） 圍堰的布置應(yīng)力求使水流平順，不發(fā)生嚴(yán)重的局部沖刷。 （4） 圍堰的接頭盒與岸邊的聯(lián)結(jié)應(yīng)安全可靠，不致因集中滲漏等破壞作用而引起圍堰失事。 （5） 在必要時(shí)，應(yīng)設(shè)置防止冰凌、船筏沖擊的設(shè)施。 3. 3. 影響圍堰形式的選用因素圍

4、堰形式的選用與下列因素有關(guān)：影響圍堰形式的選用因素圍堰形式的選用與下列因素有關(guān)： （1） 工程項(xiàng)目的規(guī)模、工期和開工時(shí)間； （2） 施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、工程地質(zhì)與工程水文條件； （3） 施工期間的通航要求； （4） 施工單位的施工能力與技術(shù)水平； （5） 基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； （6） 圍堰的基本功能要求。 4. 4. 圍堰的基本參數(shù)與一般要求圍堰的基本參數(shù)與一般要求（1） 堰頂高度：宜高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（包括浪高）5070 cm。 （2） 圍堰形狀：設(shè)置圍堰后，河流斷面減小會(huì)引起水流流速增大，應(yīng)考慮由此而導(dǎo)致水流對(duì)圍堰、河床的沖刷及影響通航、導(dǎo)流等因素。 （3） 堰內(nèi)面積：應(yīng)滿足坑壁放坡和

5、基礎(chǔ)施工的要求。 （4） 圍堰斷面：應(yīng)滿足本身強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。 （5） 圍堰施工時(shí)間：宜安排在枯水時(shí)期施工。 二、二、 圍堰的基本形式、構(gòu)造與施工要點(diǎn)圍堰的基本形式、構(gòu)造與施工要點(diǎn) 1. 1. 土石圍堰土石圍堰（1） 土石圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn) 土石圍堰是利用自重維持其穩(wěn)定性，故又稱重力式圍堰，堰身斷面大，主要是防地面水，適用于水深1.5 m以內(nèi)，流速0.5 m/s以內(nèi)，河床土質(zhì)滲水性較小且滿足泄洪要求的情況下。其構(gòu)造如圖2.5.1所示。圖圖2.5.1圍堰圍堰 (a) 土圍堰；（土圍堰；（b） 土石圍堰土石圍堰 土石圍堰的頂面高程應(yīng)高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（包括浪高）0.50.7 m。 土

6、石圍堰的外形尺寸應(yīng)考慮河流斷面被壓縮后流速增大導(dǎo)致水流對(duì)圍堰本身和河床的集中沖刷，以及對(duì)河道泄洪、通航和導(dǎo)流的影響等不利因素。堰頂寬一般為12 m，堰外邊坡視填土在水中的自然坡度而定，一般為1213；堰內(nèi)邊坡一般為11.511。坡腳距基坑邊緣距離根據(jù)河床土質(zhì)及基坑深度而定，但不得小于1 m。 堰內(nèi)的平面尺寸應(yīng)滿足基礎(chǔ)施工作業(yè)的需要。 （2 2） 土石圍堰的施工要點(diǎn)土石圍堰的施工要點(diǎn) 圍堰的填筑應(yīng)分層進(jìn)行，減少滲漏，并應(yīng)滿足堰身強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求。 堰頂?shù)膶挾纫烁鶕?jù)施工需要確定；邊坡的坡度應(yīng)根據(jù)圍堰的位置、高度及基坑開挖深度等條件確定。 在筑堰之前，應(yīng)將堰底河床處的樹根、石塊及其他雜物清除干凈。

7、筑堰材料宜采用黏性土或砂夾黏土，填筑應(yīng)自上游開始至下游合龍，注意不要直接向水中傾卸填土，而應(yīng)沿著已出水面的填土坡面往下倒，填土超出水面之后應(yīng)進(jìn)行夯實(shí)。 堰外坡面有受水流沖刷的危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)采用合適的材料對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，一般在外坡面用草皮、柴排、片石或內(nèi)填砂土的草袋加以防護(hù)。 2. 2. 土袋圍堰土袋圍堰 （1 1） 土袋圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn)土袋圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn) 用草袋、麻袋、玻璃纖維袋等裝土再碼疊而成的圍堰統(tǒng)稱土袋圍堰。土袋圍堰也是利用自重維持其穩(wěn)定性，是重力式圍堰的另一種形式。 土袋圍堰適用于水深在3 m以內(nèi)，流速在1.5 m/s以內(nèi)，河床土質(zhì)滲水性較小且滿足泄洪要求的情況下。其構(gòu)造如圖2.5.2所示

8、。圖圖2.5.2 2.5.2 土袋圍堰土袋圍堰 土袋圍堰的頂面高程應(yīng)高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（包括浪高）0.50.7 m。 土袋圍堰的堰頂寬度一般為12 m，有黏土芯墻時(shí)為22.5 m。堰外邊坡視水深及流速而定，一般為1110.5；堰內(nèi)坡度一般為10.510.2。內(nèi)坡腳距基坑邊緣距離不小于1 m。 （2 2） 土袋圍堰的施工要點(diǎn)土袋圍堰的施工要點(diǎn) 土袋圍堰的袋內(nèi)填土宜采用黏性土，裝填量宜為60%，裝土過(guò)多，堆碼不平穩(wěn)且袋間空隙多，易滲漏；袋口應(yīng)縫合；水流流速較大時(shí)，在過(guò)水面及迎水面，袋內(nèi)可裝填粗砂或卵石。堆碼時(shí)土袋的上下層和內(nèi)外層應(yīng)相互錯(cuò)縫，搭接長(zhǎng)度宜為1/21/3，堆碼應(yīng)密實(shí)平整。 土

9、袋圍堰的中心部分可填筑黏土及黏性土芯墻，此時(shí)也可用砂土裝袋。在水中堆碼土袋，可用帶鉤的桿子鉤送就位。 3. 3. 鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰 （1 1） 鋼板樁圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn)鋼板樁圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn) 鋼板樁圍堰一般適用于砂類土、碎卵石類土、半干硬性黏土和風(fēng)化巖等地層，它具有材料強(qiáng)度高，防水性能好，穿透土層能力強(qiáng)，堵水面積最小，修建和拆除可以高度機(jī)械化，回收率高并可多次重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。因此當(dāng)水深超過(guò)5 m或土質(zhì)較硬時(shí)，可選用這種圍堰。但鋼板樁一次投資大，配備一套（包括沉樁設(shè)備）如只偶然使用幾次，就顯得很不經(jīng)濟(jì)，所以只有較大的工程單位才擁有這種設(shè)備。 橋梁工程常用的兩種鋼板樁形式如圖2.5.3所示。 當(dāng)

10、圍堰較深時(shí)，由于承受土、水壓力較大，圍堰應(yīng)根據(jù)計(jì)算，安設(shè)由多層木、鋼木或型鋼組成的支撐，常稱圍囹，如圖2.5.4所示。圖圖2.5.3 2.5.3 鋼板樁鋼板樁圖圖2.5.4 2.5.4 鋼板樁圍鋼板樁圍堰堰 鋼板樁成品長(zhǎng)度有多種規(guī)格，最長(zhǎng)20 m，并可根據(jù)需要接長(zhǎng)，但相鄰的接縫要錯(cuò)開2 m以上。鋼板樁頂端要有圓孔，便于起吊。 （2 2） 鋼板樁圍堰的施工要點(diǎn)鋼板樁圍堰的施工要點(diǎn) 鋼板樁的材質(zhì)、性能和尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品的相應(yīng)規(guī)定。鋼板樁在存放、搬運(yùn)和起吊時(shí)，應(yīng)采取措施防止其變形及鎖口損壞。經(jīng)過(guò)整修或焊接后的鋼板樁，應(yīng)采用同類型的短樁進(jìn)行鎖口通過(guò)試驗(yàn)，合格者方可繼續(xù)使用。 鋼板樁施打前應(yīng)設(shè)置測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)

11、，控制其施打的部位。 鋼板樁在施打前應(yīng)在鎖口處采用止水材料捻縫，防止在使用過(guò)程中漏水。常用的止水材料，其質(zhì)量比為黃油瀝青干鋸末干黏土粉=1110.5。 鋼板樁施打順序應(yīng)按既定的施工技術(shù)方案進(jìn)行，并宜從上游開始分兩頭向下游方向合龍。插打鋼板樁，一般先將全部鋼板逐根或逐組插打到穩(wěn)定深度，然后再依次打入到設(shè)定高程；在能保證鋼板樁垂直沉入的條件下，每根或每組鋼板樁也可一次打到設(shè)計(jì)深度。 鋼板樁的沉樁方法有錘擊、振動(dòng)和射水等，但在黏土中不宜使用射水下沉的方法。 施打鋼板樁應(yīng)有導(dǎo)向裝置，應(yīng)能保證樁的位置準(zhǔn)確。在開始沉入幾根或幾組鋼板樁時(shí)，施打時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查其平面位置是否正確，樁身是否垂直，如發(fā)現(xiàn)傾斜應(yīng)立即糾

12、正或拔起重新施打。施打完成后所有鋼板樁的鎖口均應(yīng)閉合。 同一圍堰內(nèi)采用不同類型的鋼板樁時(shí)，宜將不同類型樁的各半拼焊成一根異形鋼板樁，分別與相鄰樁進(jìn)行連接。接長(zhǎng)的鋼板樁，其相鄰樁的接頭位置應(yīng)相互錯(cuò)開。 拔除鋼板樁之前，應(yīng)向堰內(nèi)注水，使堰內(nèi)外的水位保持平衡。拔樁應(yīng)從下游側(cè)開始逐步向上游側(cè)進(jìn)行，拔除的鋼板樁應(yīng)對(duì)其鎖口進(jìn)行檢修并涂油，堆碼妥善保存。 鋼板樁達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，樁頂?shù)钠矫嫖恢闷?，在水上打樁時(shí)不得大于20 cm，在陸上打樁時(shí)不得大于10 cm。 4. 4. 竹籠、木籠、鉛絲籠及鋼籠圍堰竹籠、木籠、鉛絲籠及鋼籠圍堰 （1 1） 竹籠、木籠、鉛絲籠及鋼籠圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn)竹籠、木籠、鉛絲籠及鋼籠圍

13、堰的構(gòu)造與特點(diǎn) 竹（鉛絲）籠圍堰是在籠內(nèi)填筑土、石，依靠本身重力抵抗水流沖擊的圍堰，是重力式圍堰的又一種形式。竹（鉛絲）籠圍堰可做成單層或雙層。雙層圍堰如圖2.5.5所示。 木籠、鋼籠一般做成套箱，故亦稱為套箱圍堰。套箱是一種無(wú)底的圍套，內(nèi)設(shè)木、鋼支撐組成支架。木板套箱在支架外面釘裝兩層企口板，用油灰捻縫以防漏水；無(wú)底鋼套箱采用焊接或鉚合而成的鋼板外壁。套箱圍堰如圖2.5.6所示。 竹籠、木籠、鉛絲籠圍堰適用于水深在4 m以內(nèi)，流速較大，且能滿足泄洪要求的情況下；當(dāng)水深超過(guò)4 m時(shí)，宜采用鋼籠圍堰。圖圖2.5.62.5.6套箱圍堰套箱圍堰1 1套箱支架；套箱支架；2 2套箱外壁；套箱外壁；3

14、3土袋護(hù)腳土袋護(hù)腳圖圖2.5.5雙層竹籠圍堰雙層竹籠圍堰1對(duì)拉鉛絲；對(duì)拉鉛絲；2填石；填石；3橫木橫木 圍堰的層數(shù)宜根據(jù)水深、流速、基坑大小及防滲要求等因素確定；圍堰的寬度宜為水深的1.01.5倍；籠子直徑視水深及流速而定，一般為80100 cm。 鋼套箱分無(wú)底鋼套箱和有底鋼套箱兩種。有底鋼套箱圍堰和雙壁鋼圍堰適用于樁基礎(chǔ)的承臺(tái)施工。 （2 2） 竹籠、木籠、鉛絲籠及鋼籠圍堰的施工要點(diǎn)竹籠、木籠、鉛絲籠及鋼籠圍堰的施工要點(diǎn) 竹（鉛絲）籠圍堰一般先用竹或鉛絲編織成有底的圓籠，然后按圍堰的位置將籠子放入水中，投入卵石或片石，直到穩(wěn)定在河床上。竹籠必須制作牢固，應(yīng)用鋼筋、螺栓、鐵絲等連接加固，以防填

15、土石時(shí)被脹壞。采用鉛絲籠時(shí)也應(yīng)采用鋼筋加固。 相鄰籠子之間要緊靠密排，分內(nèi)外兩圈，兩圈籠子之間填以黏土，以防滲水。內(nèi)外籠之間設(shè)對(duì)拉鉛絲，外圍的水平方向，用鋼筋或竹材通過(guò)鐵絲捆扎，使內(nèi)外兩圈形成一個(gè)整體。 木套箱采用浮運(yùn)就位，然后加重下沉。下沉套箱前，應(yīng)清除河床覆蓋層并整平巖層。 鋼套箱圍堰的施工應(yīng)符合下列規(guī)定： a. 對(duì)有底鋼套箱，除應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算和驗(yàn)算外，尚應(yīng)針對(duì)套箱內(nèi)抽干水后的工況進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。鋼套箱采取懸吊方式安裝時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算懸吊裝置及吊桿的強(qiáng)度是否滿足受力要求。 b. 鋼套箱應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的起吊能力和移運(yùn)能力確定采用整體式或裝配式制作，制作時(shí)應(yīng)采取防止接縫滲漏的措施。 c. 鋼套箱下沉

16、就位時(shí)，在下沉過(guò)程中應(yīng)保持平穩(wěn)，當(dāng)采用多個(gè)千斤頂?shù)醴艜r(shí)，應(yīng)使各千斤頂?shù)男谐掏?，且宜設(shè)置導(dǎo)向裝置或利用已成樁作為導(dǎo)向的承力結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。鋼套箱就位后應(yīng)對(duì)其平面位置和高程進(jìn)行精確調(diào)整，并應(yīng)及時(shí)予以固定；當(dāng)水流速度過(guò)大會(huì)使套箱的位置發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)具有穩(wěn)定套箱的可靠措施。 d. 有底鋼套箱在澆筑封底混凝土之前，應(yīng)采用適宜的止水裝置或材料對(duì)底板與樁基之間的縫隙進(jìn)行封堵。 e. 鋼套箱內(nèi)的排水應(yīng)在封底混凝土符合設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%及以上時(shí)方可進(jìn)行，排水不應(yīng)過(guò)快，并應(yīng)在排水過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)套箱情況變化的監(jiān)測(cè)；對(duì)有底鋼套箱，必要時(shí)可設(shè)反壓裝置抵抗過(guò)大的浮力。 f. 鋼套箱側(cè)壁兼作承臺(tái)模板時(shí)

17、，其位置的允許偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。 為了防止堰底滲漏和河床被水沖刷，宜在堰底或套箱箱腳外圍填以黏土或用土袋拋填護(hù)腳。 雙壁鋼圍堰的施工應(yīng)符合下列規(guī)定： a. 圍堰的雙壁間距應(yīng)根據(jù)下沉?xí)r需要克服的浮力、土層摩阻力及基底抗力等經(jīng)計(jì)算確定，并應(yīng)在雙壁之間分設(shè)多個(gè)對(duì)稱的、橫向互不相通的隔水艙。 b. 雙壁鋼圍堰兼作鉆孔平臺(tái)時(shí)，應(yīng)將鉆孔施工產(chǎn)生的全部荷載及各種工況加入到圍堰結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合中進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。鋼圍堰需度訊或度凌施工時(shí)，應(yīng)制訂穩(wěn)定和防撞擊、防沖刷的可靠方案，并應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算。 c. 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)的制作宜在工廠按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，各節(jié)、塊應(yīng)按預(yù)定的順序?qū)ΨQ組裝拼焊，制作完成后應(yīng)進(jìn)行焊接質(zhì)量

18、檢驗(yàn)，并應(yīng)進(jìn)行水密試驗(yàn)。 d. 圍堰應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的水文、地質(zhì)和通航等情況，設(shè)置可靠的定位系統(tǒng)和導(dǎo)向裝置。其浮運(yùn)、下沉、定位等工序的施工及允許偏差應(yīng)符合本教材情境五沉井基礎(chǔ)的相關(guān)規(guī)定。 e. 圍堰下沉至設(shè)計(jì)高程，在灌注封底混凝土之前，應(yīng)對(duì)河床面進(jìn)行清理和整平。圍堰置于巖面上時(shí)，宜將巖面整平；基巖巖面傾斜或凹凸不平時(shí)，宜將圍堰底部制作成與巖面相應(yīng)的異形刃腳，增加其穩(wěn)定性并減少滲漏。 5. 5. 膜袋圍堰膜袋圍堰 （1 1） 膜袋圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn)膜袋圍堰的構(gòu)造與特點(diǎn) 膜袋圍堰的構(gòu)造與受力特點(diǎn)類似土袋圍堰。 膜袋圍堰適用于水深在5 m以內(nèi)，流速在3 m/s以內(nèi)，且河（湖、海）床較平緩時(shí)。 膜袋圍堰的其他

19、構(gòu)造要求均同土袋圍堰。 （）（） 膜袋圍堰的施工要點(diǎn)膜袋圍堰的施工要點(diǎn) 在筑堰之前，應(yīng)將堰底河床處的樹根、石塊及其他雜物清除干凈，并應(yīng)將河（湖、海）床的陡坎整平。 填筑應(yīng)自上游開始至下游合龍，堆碼時(shí)膜袋的上下層和內(nèi)外層應(yīng)相互錯(cuò)縫，搭接長(zhǎng)度宜為1/21/3，堆碼應(yīng)密實(shí)平整。 堰外坡面有受水流沖刷的危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)采用合適的材料對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，一般在外坡面用草皮、柴排、片石或內(nèi)填砂土的草袋加以防護(hù)。 膜袋的縫口應(yīng)牢固嚴(yán)密，袋內(nèi)可采用砂或水泥固化土材料填充，填充后應(yīng)采取有效措施降低膜袋內(nèi)的水分。 圍堰沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行基坑的排水，排水時(shí)應(yīng)控制水位的下降速度。三、 圍堰的防滲與防沖圍堰的防滲和防沖是保證圍堰正

20、常工作的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)土石圍堰來(lái)說(shuō)尤為突出。一般土石圍堰在流速超過(guò)3.0 m/s時(shí)，會(huì)發(fā)生沖刷現(xiàn)象，尤其在采用分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，若圍堰布置不當(dāng)，在束窄河床段的進(jìn)、出口和沿縱向會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的渦流，淘刷圍堰及其基礎(chǔ)，以致導(dǎo)致圍堰失事。 1. 圍堰的防滲土石圍堰的防滲一般采用斜墻、斜墻帶水平鋪蓋、垂直防滲墻或灌漿帷幕等措施，如圖2.5.7所示。圖圖2.5.72.5.7土石圍堰的類型與防滲方法土石圍堰的類型與防滲方法（a a） 斜墻式；（斜墻式；（b b） 斜墻帶水平鋪蓋式；（斜墻帶水平鋪蓋式；（c c） 垂直防滲墻式；（垂直防滲墻式；（d d） 灌漿灌漿帷幕式帷幕式1 1堆石體；堆石體；2 2黏土斜墻、鋪蓋黏土斜墻、鋪蓋；3 3反濾層；反濾層；4 4護(hù)面；護(hù)面；5 5隔水層；隔水層；6 6覆蓋層；覆蓋層；7 7垂直防滲墻；垂直防滲墻；8 8灌漿帷幕；灌漿帷幕；9 9黏土芯墻黏土芯墻 2. 圍堰的防沖圍堰遭到?jīng)_刷在很