橋梁工程機(jī)械化施工

第七章

橋梁工程機(jī)械化施工

§7一1概述建筑物上面無填土或填土在1米以內(nèi)承受集中荷載的，不論跨度大小，都稱為橋梁，上面填土雖在1米以上，承受均布荷載，但孔徑大于6米的，也稱橋梁；除此之外的建筑物叫涵洞。梁式橋梁由上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩大部分組成。上部結(jié)構(gòu)是墩臺以上各部分的總稱，也叫橋跨結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)包括橋墩、橋臺及其基礎(chǔ)等。

每個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)兩端點(diǎn)之間的距離為該橋跨結(jié)構(gòu)的全長（l)，兩端支座中心間的距離叫做計(jì)算跨度（lj）。每個(gè)橋跨沿著它的計(jì)算水位（高水位）量出的墩臺之間的水平凈距叫做凈跨度（lg），各橋跨凈跨度的總和叫做這座橋的孔徑。橋梁的全長是指橋臺擋碴墻之間的長度。橋長超過500米的叫特大橋，在100-500米之間的叫大橋，在20-100米之間的叫中橋，20米以下的叫小橋。

從橋跨結(jié)構(gòu)的底部到計(jì)算水位（對通航的河流為計(jì)算航行水位）以及相鄰兩墩臺間的空間叫做橋下凈空。橋下凈空是按排泄洪水的要求和船只或車輛（對跨線橋）能安全通過的要求確定的。橋梁施工包括基礎(chǔ)和墩臺的修建以及橋跨結(jié)構(gòu)的制造、運(yùn)輸、安裝或架設(shè)。一、橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工基礎(chǔ)是橋梁極為重要的組成部分，它承受著橋墩及通過橋墩傳來的全部重量和各種外力，并把這些重量和外力傳遞到地基中去。橋梁基礎(chǔ)工程根據(jù)橋梁基礎(chǔ)工程的形式，大致可以歸納為擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁和管柱基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)和組合基礎(chǔ)幾大類。對于結(jié)構(gòu)形式，高度不大的中小橋墩（臺）身，通常采用傳統(tǒng)的方法立?，F(xiàn)澆施工。高橋墩施工多采用纜索吊機(jī)進(jìn)行水平和豎向運(yùn)輸，少量工地采用了置于墩身旁和空心墩內(nèi)的井架進(jìn)行施工。

二、橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工上部結(jié)構(gòu)的常用施工方法有預(yù)制安裝施工法、現(xiàn)場澆注施工法和頂推施工法。1、預(yù)制安裝法分為預(yù)制梁整孔安裝和預(yù)制節(jié)段式塊件拼裝兩種類型。預(yù)制梁整孔安裝方法有：架橋機(jī)安裝法、跨墩龍門安裝法、自行式吊車安裝法和浮運(yùn)整孔架設(shè)法。預(yù)制節(jié)段式塊件拼裝法有：懸臂拼裝法、逐孔拼裝法、扒桿拼裝法、纜索吊裝法和提升法。2、現(xiàn)場澆注法包括腳手架法、懸臂澆注法、造橋機(jī)逐孔澆注法。3、頂推施工法沿橋軸方向，在橋臺后面開辟預(yù)制場地，分節(jié)段預(yù)制梁身并用縱向應(yīng)力鋼筋將各節(jié)段連成整體，然后通過水平液壓千斤頂施力，并借助不銹鋼板與聚四氟乙烯模壓板組成的滑動(dòng)裝置，將梁段向?qū)Π锻七M(jìn)。

隨著現(xiàn)代高速公路尤其是高速鐵路的發(fā)展，人們對橋梁的要求越來越高，橋跨結(jié)構(gòu)正在向高剛度、大跨度方向發(fā)展，其質(zhì)量和尺寸已不可同日而語，如秦沈鐵路客運(yùn)專線的雙線混凝土箱梁每片長度達(dá)32m，質(zhì)量竟達(dá)750t，其制造、吊裝、運(yùn)輸和架設(shè)已成為橋梁施工面臨的最重要的課題之一。橋梁機(jī)械分為橋梁下部施工機(jī)械和橋梁上部施工機(jī)械兩部分。橋梁下部施工機(jī)械主要是為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工、樁與管柱施工、沉井基礎(chǔ)施工和地下連續(xù)墻基礎(chǔ)施工等服務(wù)的機(jī)械。橋梁上部施工機(jī)械是為橋墩臺施工、現(xiàn)澆混凝土梁施工、裝配式鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋施工、斜拉橋施工等服務(wù)的機(jī)械。

§7一2明挖基礎(chǔ)包括定位、基坑開挖、基底處理與基礎(chǔ)砌筑籌工作。如果是在有水的處所修建基礎(chǔ)，則在基坑開挖前，還要修筑擋水的圍堰。

1．基坑開挖―開挖基坑時(shí)，應(yīng)采取措施，防止基坑側(cè)壁坍塌?；討?yīng)根據(jù)土的性質(zhì)，采用直立邊坡、斜坡或直坡支襯板加固。如果坑底在地下水面以下，應(yīng)采用板樁支撐。當(dāng)基坑深度在5一6米以內(nèi)時(shí)，多用木板樁，再深的就要用鋼板樁，。鋼板樁強(qiáng)度大、防滲性能好，能打入硬土、卵石層或軟質(zhì)巖層，能多次周轉(zhuǎn)使用，應(yīng)用廣泛。

2．圍堰工程所謂圍堰，是預(yù)先在基坑的周圍修筑的一道擋水圍墻，使堰內(nèi)的水變成死水，以便在堰內(nèi)排干水進(jìn)行開挖，或采用水下挖土。利用圍堰不但可以修筑淺平基，也可以修筑樁基或管柱基礎(chǔ)。在水較淺（2.5米以內(nèi)）用土圍堰或草袋（或麻袋）、流速較慢（1.5米／秒以內(nèi)）,基底土不滲水的情況下，可采圍堰。

3．水下開挖當(dāng)抽水開挖基坑困難時(shí)，可采用水下開挖。水下挖土所用的機(jī)械，有各種形式的抓斗和各種類型的吸泥機(jī)。抓斗能在干的基坑里挖土，也能在水中挖土。常用的抓斗有雙瓣式和多瓣式（一般用四瓣式的）。雙瓣式有帶齒和不帶齒的兩種，帶齒抓斗適用于抓取緊密的土，帶齒抓斗適用于軟質(zhì)粘土及沙土。吸泥機(jī)是使土連同水一起（即泥漿）排出的機(jī)械，用它來排除淤泥和砂性土最為有效，如果土質(zhì)稍含粘性，則可在吸泥的同時(shí)，輔以高壓射水把土沖松。常用的吸泥機(jī)有離心式吸泥機(jī)、空氣吸泥機(jī)和水力吸泥機(jī)等。

4．基底處理基坑挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)檢查和處理基底，使其承載能力和穩(wěn)定性等符合設(shè)計(jì)要求。

基底處理一般包括清除巖面上的松碎石塊及雜物、整平基底面或把基底面鑿成臺階、堵塞或排除泉眼、在基底面上鋪墊碎石層或稠的水泥砂漿層等內(nèi)容。水下開挖的基坑，先采用灌注水下混凝土的方法進(jìn)行封底，然后才能把圍堰里的水抽干，砌筑基礎(chǔ)。

§7一3樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)是由沉入土中的“樁”和使樁頂連成一個(gè)整體的“承臺”所組成的。樁基所承受的荷載通過承臺分配到每根樁上，再通過樁把荷載傳遞到樁側(cè)和樁尖以下的地基土中去，當(dāng)承載能力較高的土層埋藏較深，其上為松軟土層所覆蓋，不能采用明挖基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)時(shí)，宜采用樁基。樁基礎(chǔ)是由沉入土中的樁和使樁頂端連成一個(gè)整體的承臺所組成的，橋墩臺上的荷載，通過承臺分配到每二根樁上，再從樁傳到樁周和樁尖處的地基土里去。這就是說，作用在樁上的荷載是由樁周的摩擦阻力和樁尖處的支承反力來平衡的。這兩種力的大小隨樁所在的位置和土質(zhì)而定。如果是摩擦阻力起主導(dǎo)作用，則稱之為摩擦樁；如果是樁尖處支承反力起主導(dǎo)作用，則叫柱樁；介乎兩者之間的叫中間型樁。

橋梁基礎(chǔ)礎(chǔ)用的是是鋼筋混混凝土樁樁，這種種樁有預(yù)預(yù)制和就就地灌注注兩種。。常用的的預(yù)制樁樁是普通通鋼筋混混凝土管管樁和預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋混凝凝土管樁樁，其直直徑有40厘厘米和55厘厘米兩種種。普通通鋼筋混混凝土管管樁每節(jié)節(jié)的長度度為6米米、8米；；每節(jié)預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋混凝凝土管樁樁的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)長度為為8米米和10米，，另外還還有短節(jié)節(jié)樁，兩兩個(gè)短節(jié)節(jié)樁的長長度之和和等于一一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)節(jié)的長長度。樁基的施施工程序序是，把把樁下沉沉到設(shè)計(jì)計(jì)位置；；在樁的的頂端砌砌筑混凝凝土或鋼鋼筋混凝凝土承臺臺；然后后在承臺臺上面接接筑橋墩墩或橋臺臺。沉樁樁的施工工方法，，有打入入法沉樁樁、振動(dòng)動(dòng)沉樁、、樁尖爆爆擴(kuò)樁、、鉆孔灌灌注樁等等。§7一一4沉沉井基礎(chǔ)礎(chǔ)沉井是一一種井筒筒形的建建筑物，，其施工工順序以以混凝土土沉井為為例。在在施工場場地上預(yù)預(yù)先制成成一段井井筒1，，然后后以井筒筒作為擋擋水擋土土的結(jié)構(gòu)構(gòu)，在井井內(nèi)不斷斷將土挖挖出，使使井筒依依靠其本本身的重重量，克克服井壁壁與土的的摩阻力力而逐漸漸下沉2。當(dāng)當(dāng)下沉到到井頂露露出土面面不多時(shí)時(shí)，再接接筑一段段井筒，，并繼續(xù)續(xù)挖土使使其下沉沉3，，這樣一一直下沉沉到設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)高為為止4。。當(dāng)井井內(nèi)的土土挖盡后后，用混混凝土進(jìn)進(jìn)行沉井井的封底底5并并向井孔孔內(nèi)回填填污工（（或者不不回填））,最最后灌筑筑井頂混混凝土或或鋼筋混混凝土蓋蓋板6。?？梢娨姡辆谑┕すみ^程中中，是一一個(gè)擋上上、擋水水的圍壁壁，修成成以后，，沉井本本身也就就成為基基礎(chǔ)的一一個(gè)主要要部分。。沉井基礎(chǔ)礎(chǔ)是一種種深基礎(chǔ)礎(chǔ)（深度度一般為為8一一30米米），，當(dāng)堅(jiān)硬硬土層埋埋藏較深深，上面面的覆蓋蓋層很松松軟時(shí)，，如果采采用樁基基，則所所需的樁樁數(shù)會很很多，不不便于布布置，在在這種情情況下往往往采用用沉井基基礎(chǔ)。§7一一5管管柱柱基礎(chǔ)管柱基礎(chǔ)礎(chǔ)是介于于沉井基基礎(chǔ)與樁樁基之間間的一種種基礎(chǔ)型型式。管管柱基礎(chǔ)礎(chǔ)的主要要受力構(gòu)構(gòu)件是沉沉入地基基中的薄薄壁（壁壁厚10-14厘厘米））大直徑徑（直徑徑1.5-6.0米米）鋼鋼筋混凝凝上管柱柱，管柱柱里面有有填混凝凝土的或或空心的的，管柱柱的底部部沉入土土層中，，或者嵌嵌入巖層層。各管管柱的頂頂部用鋼鋼筋混凝凝土承臺臺把它們們連成一一體。這這種基礎(chǔ)礎(chǔ)的受力力情況與與樁基很很相似，，但是如如果管柱柱的直徑徑很大，，一個(gè)基基礎(chǔ)只需需一根管管柱時(shí)，，它又相相當(dāng)于一一個(gè)薄壁壁沉井了了。管管柱基基礎(chǔ)可用用在比較較復(fù)雜的的地質(zhì)條條件，尤尤其在橋橋梁工程程中，當(dāng)當(dāng)水深達(dá)達(dá)30-40米米以上上，河床床的覆蓋蓋層很薄薄，巖面面又不平平整的時(shí)時(shí)候，采采用沉井井或樁基基，都會會遇到很很大困難難，這時(shí)時(shí)宜采用用管柱基基礎(chǔ)。管柱分鋼鋼筋混凝凝土管柱柱、預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土管柱柱和鋼管