明挖基礎(chǔ)施工（高速鐵路橋涵施工）

3.1基礎(chǔ)類(lèi)型與特點(diǎn)CONTENTS目錄1基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件2明挖基礎(chǔ)特點(diǎn)PART01基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件淺置基礎(chǔ)與深置基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)與管柱基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)組合基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件淺置基礎(chǔ)與深置基礎(chǔ)橋梁基礎(chǔ)根據(jù)埋置深度分為淺置基礎(chǔ)和深置基礎(chǔ)兩類(lèi)。淺置基礎(chǔ)深置基礎(chǔ)埋深一般小于5m剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、明挖基礎(chǔ),指采用敞坑放坡開(kāi)挖基坑，砌筑圬工的擴(kuò)大基礎(chǔ)。一般只宜于無(wú)水、少水或淺水河流的基礎(chǔ)工程。埋深大于5m采用樁（管柱）基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)，特殊橋位也可能采用其他大型基礎(chǔ)或組合形式。有水時(shí)，稱(chēng)為水中基礎(chǔ)。一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件基礎(chǔ)的類(lèi)型橋梁基礎(chǔ)的類(lèi)型一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)：將樁尖下至土層深處，再在樁頂灌注混凝土承臺(tái)，使基樁與承臺(tái)形成整體結(jié)構(gòu)，然后在承臺(tái)上砌筑墩臺(tái)身。一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件管柱基礎(chǔ)：采用大直徑預(yù)制管樁的樁基礎(chǔ),一般適用于深水、有覆蓋層或無(wú)覆蓋層、巖面起伏較大的情況。管柱基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件區(qū)別區(qū)別：在制造和下沉施工階段，管柱基礎(chǔ)是管形構(gòu)件，在運(yùn)營(yíng)階段以柱的形式受力。管柱基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件區(qū)別樁基礎(chǔ)圓管柱基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)：在墩臺(tái)位置灌好的開(kāi)口重型混凝土或鋼筋混凝土井筒，然后在井內(nèi)挖土，使井筒靠自重下沉，待沉至要求深度后依次在井內(nèi)進(jìn)行封底、填充及封頂，最后在頂蓋上建造墩臺(tái)身。一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件由于井壁有防水、擋土作用，施工時(shí)無(wú)需另設(shè)護(hù)壁支撐，施工機(jī)具亦較簡(jiǎn)單且不受地形的限制。但沉井不宜用于不排水開(kāi)挖的漂石層或傾斜巖層。若遇深水時(shí)可改用浮運(yùn)鋼沉井或薄壁鋼絲網(wǎng)混凝土沉井。沉井基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件沉井基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)埋置深度大，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，能承受較大的垂直荷載和水平荷載；沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)擋土和圍水的結(jié)構(gòu)物，施工工藝不復(fù)雜。缺點(diǎn)工期較長(zhǎng)，對(duì)細(xì)砂及粉砂類(lèi)土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過(guò)程中遇到大孤石或井底巖層表面傾斜過(guò)大，均會(huì)給施工帶來(lái)一定困難。一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件沉井基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件組合基礎(chǔ)組合基礎(chǔ)：指由一些常見(jiàn)基礎(chǔ)通過(guò)組合而形成的深水基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。雙壁鋼圍堰加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工步驟PART02明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)的形狀明挖基礎(chǔ)的分類(lèi)明挖基礎(chǔ)的材料明挖基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)明挖基礎(chǔ)施工的主要內(nèi)容二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)的形狀明挖基礎(chǔ)的平面形狀常為矩形，也有其他形式(視墩臺(tái)身底面的形狀而定)；立面形狀可為單層或多層臺(tái)階擴(kuò)大形式，其與地基承載力及上部荷載大小有關(guān)?；A(chǔ)埋深一般不超過(guò)5m。二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)的分類(lèi)剛性基礎(chǔ)A柔性基礎(chǔ)B二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)的材料混凝土片石混凝土漿砌片石二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)穩(wěn)定性好，施工簡(jiǎn)便，取材容易，能承受較大荷載，是橋梁的首選基礎(chǔ)形式。優(yōu)點(diǎn)自重大，在持力層為軟弱土?xí)r，由于基礎(chǔ)面積不能無(wú)限擴(kuò)大，需要對(duì)地基進(jìn)行處理或加固后才能采用。所以對(duì)于荷載較大、上部結(jié)構(gòu)對(duì)沉降變形較為敏感、持力層土質(zhì)較差且較厚的情況，不宜采用明挖基礎(chǔ)。缺點(diǎn)二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)高速鐵路橋梁明挖基礎(chǔ)材料為高性能混凝土，類(lèi)型為剛性基礎(chǔ)。明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)平面、立面圖二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)施工主要內(nèi)容基坑定位放樣A修筑圍堰B基坑開(kāi)挖C坑壁支撐和排水D地基檢驗(yàn)與處理E砌筑基礎(chǔ)及基坑回填F二、明挖基礎(chǔ)的特點(diǎn)明挖基礎(chǔ)施工主要內(nèi)容如在水中修建基礎(chǔ)，基坑開(kāi)挖前還要修筑圍堰。明挖基礎(chǔ)的施工程序與主要工作內(nèi)容如下：施工程序定位放樣修筑圍堰基坑開(kāi)挖坑壁支撐和排水地基檢驗(yàn)和處理砌筑基礎(chǔ)基坑回填主要工作內(nèi)容根據(jù)地質(zhì)情況定出坡率，按中樁逐步接近法或斷面法放出邊框依水深和流速大小確定圍堰類(lèi)型，尺寸及修筑方法，圍堰施工邊坡的掌握及開(kāi)挖坑壁支撐的類(lèi)型、計(jì)算及施工、滲水量的計(jì)算及排水作業(yè)檢查平面位置、尺寸、標(biāo)高及地基容許承載力；基底處層面的處理排水、砌筑基礎(chǔ)，掌握基礎(chǔ)質(zhì)量回填和夯實(shí)CONTENTS目錄1基礎(chǔ)的類(lèi)型與適用條件2明挖基礎(chǔ)特點(diǎn)3.2陸地明挖基礎(chǔ)施工CONTENTS目錄1陸地基坑開(kāi)挖2淺水基礎(chǔ)施工3基底檢驗(yàn)和處理4基礎(chǔ)施工PART01陸地基坑基坑放樣與開(kāi)挖坑壁支護(hù)基坑排水一、陸地基坑開(kāi)挖基坑放樣與開(kāi)挖基坑定位放樣1基坑放樣2基坑開(kāi)挖方法3不加支護(hù)開(kāi)挖4基坑開(kāi)挖前根據(jù)基礎(chǔ)底面尺寸及埋置深度、土質(zhì)及地下水位等情況確定基坑開(kāi)挖的尺寸基坑底面尺寸和坑壁坡度確定后，根據(jù)基礎(chǔ)縱、橫向十字線方向和基底的設(shè)計(jì)標(biāo)高，用橫斷面測(cè)量的方法放出基坑的開(kāi)挖邊樁機(jī)械開(kāi)挖人工開(kāi)挖垂直開(kāi)挖放坡開(kāi)挖支撐加固其他加固垂直坑壁斜坡坑壁階梯坑壁上層斜坡下層垂直坑壁一、陸地基坑開(kāi)挖基坑放樣與開(kāi)挖在基坑頂緣四周適當(dāng)距離處設(shè)置截水溝，防止地表水沖刷坑壁；基礎(chǔ)頂緣有荷載時(shí)，則坑壁邊緣應(yīng)留有護(hù)道，靜荷載距坑邊緣不小于0.5m，動(dòng)荷載不小于1.0m。棄土不得妨礙基坑施工，或影響坑壁穩(wěn)定，一般棄土堆距基坑頂緣至少應(yīng)等于基坑深度。一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)當(dāng)基坑深度較大、放坡開(kāi)挖危及鄰近建筑物安全時(shí)；或土質(zhì)松軟無(wú)法保持邊坡穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)支撐維持坑壁穩(wěn)定。1）擋板支撐2）噴射混凝土護(hù)壁工型鋼樁襯板支承一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)1）擋板支撐當(dāng)基坑較小、較淺，且地下水面在坑底以下時(shí)，可以采用擋板支撐。擋板支撐一般采用橫放擋板或直立擋板，用立木、頂撐等使擋板緊貼在坑壁上擋土。當(dāng)基坑深度大于3m時(shí)，可用鋼木結(jié)合支撐。當(dāng)基坑尺寸較大時(shí)，也可用斜撐式，如錨桿式支撐。工型鋼樁襯板支承一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)錨桿式支撐是通過(guò)錨桿錨入土層或巖體來(lái)加固土層或圍巖承載能力而起支護(hù)作用的。特點(diǎn)：支撐能力強(qiáng)，使用簡(jiǎn)便，節(jié)省材料，少占空間，施工干擾小，開(kāi)挖與支護(hù)結(jié)合緊密。當(dāng)其與噴射混凝土結(jié)合成為噴錨支護(hù)時(shí)，其優(yōu)越性更加明顯。一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)錨桿式支撐也可由拉桿和錨碇樁或錨碇板組成，叫做錨樁式支撐，如左圖所示。一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)2）噴射混凝土護(hù)壁噴射混凝土護(hù)壁適于滲水量不大的粘性土、粉細(xì)砂及卵石地層?；娱_(kāi)挖前，在地面處設(shè)混凝土環(huán)或棄土護(hù)圈，防止地表水或雜物掉入坑內(nèi)。一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)混凝土的噴射順序3對(duì)于集中的股水，可從無(wú)水或水小處開(kāi)始，逐步向水大處噴護(hù)，最后用導(dǎo)管將集中的股水引出2對(duì)于滲水坑壁，則由上向下進(jìn)行，以免新噴混凝土層流淌1對(duì)于無(wú)水的坑壁，由下向上依次進(jìn)行一、陸地基坑開(kāi)挖坑壁支護(hù)井口防護(hù)圈一、陸地基坑開(kāi)挖基坑排水在基坑內(nèi)基礎(chǔ)范圍外低處挖匯水井，并在基礎(chǔ)外周?chē)谶厹?，使水沿邊溝流入?yún)R水井，然后采用離心水泵等抽水機(jī)進(jìn)行抽水。匯水井井壁要加以支護(hù)，井底鋪一層粗砂或碎石層，以免井底土在抽水時(shí)被帶走。1）匯水井排水一、陸地基坑開(kāi)挖基坑排水匯水井排水法設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。但當(dāng)?shù)鼗鶠榉?、?xì)砂等透水性小且黏聚力也小的土層時(shí)，用匯水井排水將會(huì)困難且不安全，易出現(xiàn)“管涌”或“涌砂”現(xiàn)象，此時(shí)只能采用井點(diǎn)法降水或水下施工。1）匯水井排水一、陸地基坑開(kāi)挖基坑排水在基坑的周?chē)裨O(shè)端部帶孔的金屬管作為井管，并將這些井管連接到一個(gè)總管上，采用抽水泵從井內(nèi)不斷抽水。分為輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、射流泵井點(diǎn)、深井泵井點(diǎn)。2）井點(diǎn)法降水PART02淺水基礎(chǔ)施工土圍堰草袋圍堰鋼板樁圍堰二、淺水基礎(chǔ)施工土圍堰當(dāng)水深在2m以內(nèi)，流速0.3m/s以內(nèi)，無(wú)沖刷作用，且河床土質(zhì)滲水較小時(shí)宜采用土圍堰，土圍堰宜用粘性土填筑。當(dāng)流速增大時(shí)，臨水面邊坡可用片石、草袋、竹籠等加以防護(hù)。二、淺水基礎(chǔ)施工草袋圍堰草袋圍堰施工簡(jiǎn)便，取材較易，其適用范圍比土圍堰廣。通常用于水深2.5m以內(nèi)、流速1.5m／s以內(nèi)的水流，且河床為透水小的土壤。草袋圍堰一般采用雙墻圍堰，內(nèi)外墻之間夾填粘性土，其厚度約為0.5～1.0m，以便更好地起隔水作用。二、淺水基礎(chǔ)施工草袋圍堰堰頂寬度根據(jù)水深來(lái)考慮，一般不小于2m，需存放機(jī)械時(shí)還要適當(dāng)加寬。圍堰的內(nèi)外兩側(cè)需設(shè)置一定的坡度，使圍堰保持穩(wěn)定，其內(nèi)側(cè)底部距基坑邊緣應(yīng)不小于1.0m。二、淺水基礎(chǔ)施工鋼板樁圍堰適用范圍：一般適用于水深4～8m、流速大、覆蓋層較厚的砂類(lèi)土、半干硬黏土、碎石類(lèi)土及風(fēng)化巖等土層中。沖擊打入01振動(dòng)打入02靜力壓入03打入方式二、淺水基礎(chǔ)施工鋼板樁圍堰施工簡(jiǎn)單、快捷、成本較低優(yōu)點(diǎn)①整體剛度較小，抗水流及沖刷能力差②不宜于在水位較高的情況下使用③不宜灌注封底混凝土缺點(diǎn)PART03基底檢驗(yàn)和處理基底檢驗(yàn)基底處理三、基底檢驗(yàn)和處理基底檢驗(yàn)基底質(zhì)量是墩臺(tái)穩(wěn)定的關(guān)鍵，且基底在基礎(chǔ)圬工修建后即被掩蓋，屬于隱蔽工程，應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收簽證后，再進(jìn)行砌筑基礎(chǔ)圬工。應(yīng)對(duì)基底土質(zhì)、基坑尺寸、基底高程和基底處理結(jié)果分別進(jìn)行檢驗(yàn)。三、基底檢驗(yàn)和處理基底處理1）未風(fēng)化的巖石基底全部開(kāi)挖到新鮮巖面。巖面傾斜時(shí)，應(yīng)鑿平或鑿成臺(tái)階，使承重面與墩臺(tái)壓力線垂直。巖面上的淤泥、苔蘚及松碎石塊應(yīng)清除干凈。三、基底檢驗(yàn)和處理基底處理2）風(fēng)化巖基底巖石的風(fēng)化程度對(duì)其承載力影響很大，應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)、地質(zhì)人員分析判斷能否滿足設(shè)計(jì)承載力要求，并注意基底各部位的風(fēng)化程度是否相同。3）碎石土或砂土基底將基底修理平整并夯實(shí)，砌筑基礎(chǔ)圬工時(shí)，先鋪一層2cm厚的水泥砂漿。三、基底檢驗(yàn)和處理基底處理4）粘土基底基坑分兩階段開(kāi)挖，先挖到距設(shè)計(jì)標(biāo)高20～30cm處，大致整平，搞好排水和砌筑圬工的準(zhǔn)備工作后，再開(kāi)挖到基底并鏟平。5）泉眼泉眼應(yīng)用堵塞或?qū)Я鞯姆椒ㄌ幚?。PART04基礎(chǔ)施工四、基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)砌筑分為干地基上砌筑、排水砌筑和水下混凝土封底后再排水砌筑三種方式。CONTENTS目錄1陸地基坑開(kāi)挖2淺水基礎(chǔ)施工3基底檢驗(yàn)和處理4基礎(chǔ)施工3.3圍堰施工CONTENTS目錄1深水基礎(chǔ)特點(diǎn)2深水圍堰施工PART01深水基礎(chǔ)特點(diǎn)樁基礎(chǔ)管柱基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)組合基礎(chǔ)一、深水基礎(chǔ)特點(diǎn)我國(guó)橋梁深水基礎(chǔ)的發(fā)展20世紀(jì)50年代管柱及混凝土樁基礎(chǔ)(武漢長(zhǎng)江大橋的管柱基礎(chǔ))20世紀(jì)60年代沉井和鉆孔樁基礎(chǔ)(南京長(zhǎng)江大橋的鋼筋混凝土沉井和鋼沉井)20世紀(jì)70年代復(fù)合基礎(chǔ)（九江長(zhǎng)江大橋的雙壁鋼圍堰加鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ)）一、深水基礎(chǔ)特點(diǎn)主要類(lèi)型組合基礎(chǔ)D特殊基礎(chǔ)E樁基礎(chǔ)A管柱基礎(chǔ)B沉井基礎(chǔ)C一、深水基礎(chǔ)特點(diǎn)樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)是由承臺(tái)將一組樁連接在一起的基礎(chǔ)，在深水基礎(chǔ)中最為經(jīng)濟(jì)。深水樁基礎(chǔ)按承臺(tái)高度分為水上高承臺(tái)樁基礎(chǔ)、水下高承臺(tái)樁基礎(chǔ)、低承臺(tái)樁基礎(chǔ)、高低雙層承臺(tái)樁基礎(chǔ)。按成樁方法分為打入樁、鉆孔灌注樁和鉆孔埋設(shè)預(yù)制樁。樁基的結(jié)構(gòu)形式一、深水基礎(chǔ)特點(diǎn)管柱基礎(chǔ)通常將采用大直徑預(yù)制管柱的樁基礎(chǔ)稱(chēng)為管柱基礎(chǔ)。按承臺(tái)高度分為低承臺(tái)管柱基礎(chǔ)、漫水高承臺(tái)管柱基礎(chǔ)、出水高承臺(tái)管柱基礎(chǔ)。一、深水基礎(chǔ)特點(diǎn)沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)剛度大，能承受較大彎矩，且具有較大的承載面積。深水浮運(yùn)的沉井：帶臨時(shí)井底的沉井、雙壁浮運(yùn)沉井、帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井。一、深水基礎(chǔ)特點(diǎn)組合基礎(chǔ)在水深很深且有非常厚的覆蓋層或地質(zhì)條件較復(fù)雜的情況下，施工技術(shù)無(wú)法將單一形式的基礎(chǔ)下沉到達(dá)預(yù)期深度，此時(shí)可以采用兩種不同形式的基礎(chǔ)，以接力的方法來(lái)修整深水基礎(chǔ)，稱(chēng)為深水組合基礎(chǔ)。九江長(zhǎng)江大橋正橋采用的雙壁鋼圍堰加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工步驟PART02深水圍堰施工鋼板樁圍堰雙壁鋼圍堰鋼吊箱圍堰二、深水圍堰施工鋼板樁圍堰鋼板樁強(qiáng)度大，防水性能好，打入土層時(shí)穿透能力強(qiáng)。一般適用于水深4~8m、流速大、覆蓋層較厚的砂類(lèi)土、半干硬黏土、碎石類(lèi)土及風(fēng)化巖等土層中。鋼板樁是輾壓成型的，斷面形式多種多樣。我國(guó)常用拉森式槽型鋼板樁，如下圖所示。拉森型鋼板樁截面形式二、深水圍堰施工鋼板樁圍堰插打鋼板樁的次序：1）圓形圍堰-應(yīng)自上游開(kāi)始，經(jīng)兩側(cè)至下游合攏；2）矩形圍堰-從上游一角開(kāi)始，至下游合攏。鋼板樁圍堰在合攏處往往形成上窄下寬的狀態(tài)。板樁圍堰平面示意圖二、深水圍堰施工鋼板樁圍堰二、深水圍堰施工雙壁鋼圍堰大型深水基礎(chǔ)圍堰根據(jù)水深和水流速度可做成單壁或雙壁。單、雙壁的構(gòu)造主要是考慮鋼圍堰下沉的需要而設(shè)計(jì)，由于鋼圍堰重量輕，在需要入土較深的情況下僅靠自重難以下沉，需灌注配重混凝土，因此必須設(shè)置雙壁結(jié)構(gòu)。二、深水圍堰施工雙壁鋼圍堰如果下沉較淺，借自重可以下沉，可設(shè)計(jì)為單壁結(jié)構(gòu)；如在滿足下沉需要的前提下，又要節(jié)省材料，可設(shè)計(jì)成單、雙壁組合式結(jié)構(gòu)。二、深水圍堰施工雙壁鋼圍堰雙壁鋼圍堰施工