1、桥梁施工技术培训讲义桥梁工程一、桥梁的组成、分类及主要施工技术1、桥梁的组成 桥梁一般由桥墩、桥台和基础这几个部分组成。通常称桥跨结构为桥梁的上部结构，称桥墩或桥台为桥梁的下部结构。 1)净跨径梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距。对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。 2)总跨径是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径，它反映了桥下宣泄洪水的能力。 3)计算跨径对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，用l表示。拱圈(或拱肋)各截面形心点的连线称为拱轴线，计算跨径为拱轴线两端点之间的水平距离。 4)桥梁全长简称桥长，是桥梁两端两个桥台的侧墙
2、或八字墙后端点之间的距离，以上表示。对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。 5)桥梁高度简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或为桥面与桥下线路路面之间的距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。 6)桥下净空高度是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，以H表示，它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。 7)建筑高度是桥上行车路面(或轨顶)标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。公路(或铁路)定线中所确定的桥面(或轨顶)标高，对通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。桥梁的建筑高度
3、不得大于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。 8)净矢高是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下线最低点之连线的垂直距离，以f0表示；计算矢高是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离，以表示。 9)矢跨比是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高f与计算跨径l之比(f/l)，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的二个重要指标。 涵洞是用来宣泄路堤下水流的构造物。通常在建造涵洞处路堤不中断。为了区别于桥梁，公路工程技术标准(TJT 0011997)中规定，凡是多孔跨径的全长不到8m和单孔跨径不到5m的结构物，均称为涵洞。 2 桥梁的分类 (1)桥梁的基本体系 桥梁工程的受力构件，总离不开拉、压
4、、弯三种基本的受力方式，可以归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合。 1)梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力(恒载和活载)的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系比，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯能力强的材料(钢、木、钢筋混凝土等)来建造。 2)拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋。在竖向荷载的作用下，桥墩和桥台将承受水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小的多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土等)、钢筋混凝土、钢材来建造。为了确保
5、拱桥能安全使用，下部结构和地基必须能经受住很大水平推力的不利作用。 3)吊桥用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。吊桥也是具有水平反力(拉力)的结构。 4)组合体系桥由几个不同体系的结构组合而成。斜拉桥也是一种主梁与斜缆相结合的组合体系，悬挂在塔柱上的被张紧的斜缆将主梁吊住，使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作，这样既发挥了高强材料的作用，又显著减少了主梁截面，使结构减轻而能跨越很大的跨径。 (2)桥梁的其他分类简述 1)按用途划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡
6、槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。 2)按桥梁全长和跨径的不同，分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。 3)按主要承重结构所用的材料划分，有圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。 4)按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥(立体交叉)、高架桥和栈桥。 5)按上部结构的行车道位置，分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。3 桥梁基础分类及适用条件 (1)桥梁基础分类：刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等，其中桩基础又包括沉人桩、灌注桩。 (2)适用条件 1)刚性基础：适用于各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。 2)桩基础：按施
7、工方法可分为沉桩、钻孔桩、挖孔桩，其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。 沉桩：锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土，桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油机锤、液压锤等，可根据土质情况选用适用的桩锤；振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土；射水沉桩法适用在密实砂土，碎石土的土层中，用锤击法或振动法沉桩有困难时，可用射水法配合进行；静力压桩法在标准贯入度N20kPa的黏质土、粉质土、饱和黄 土等地基；振冲密实法适用于黏粒含量小于10的细砂以至砾砂的松散地基。 粉体喷射搅拌法：利用缩空气，把水泥、生石灰粉等固化材料，通过专用深层搅拌机 空心钻
8、杆的喷灰口喷出，喷射于地基深处已被螺旋翼强制切削、搅动的天然湿度地基，使固化材料与地基土发生物理、化学变化，形成具有整体性、水稳性和强度较高的地基。 高压喷射注浆法：利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定深度后，用高 压泥浆泵等发生装置，使浆液或水成为20MPa左右的高压喷射流，从注浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定的速度徐徐提升，不断以强力冲击切削土体，除一小部分细小土粒随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌 混合，并按一定的浆土比例有规律的重新排列，浆液经过一段时间固结后即在土中形成一个 固结体，达到地基加固的目的。 化学液体加固法：利用液
9、压、气压或者电化学原理，通过注液管把化学浆液均匀地注 入地层中浆液以填充、渗透和挤密等方式置换土颗粒或岩石缝隙中水分和空气，经过化学反 应后一段时间，浆液可将原来松散的土粒或缝隙胶结成一个强度大、防水、防渗的结构体，达到地基加固的目的。 (2)沉人桩施工方法 1)沉桩施工工序 陆地上整平地面；浅水地区，围堰、排水、挖基；水中，设置木笼或围囹导框井定位一布设脚手架及桩架走道一立桩架或安设吊机和导向设备一整备并布置好沉桩机具及起吊设备+移桩架就位一吊装+插桩一锤击或振动沉桩+最后阶段锤击或于振一必要时，进行冲击试 验，静压试验，静推试验一必要时，管桩内进行填充一切除桩头修筑承台。 2)吊装方法 根
10、据桩长及桩自身的强度可以采用一个吊点、二个吊点、三个吊点、四个吊点。 3)锤击沉桩施工要点 沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、设水管路、电缆等主要部件进行检查。 用柴油锤沉直桩前，应将桩架导杆调成垂直。 一般开锤后，应控制锤击的动能，应坚持由小到大的原则，视桩的入土情况，逐渐加 大冲击动能，直到桩的人工深度和贯人度都符合设计要求为止。 接桩宜在下节桩顶露出地面或者水面以上至少1Om时进行。 沉桩工作应一次沉到设计标高中途不得停顿。 蒸汽锤蒸汽压力应不小于07MPa。 沉桩施工应逐日受听气象预报，随时注意气候变化，如遇暴雨和大风应停止沉桩作 业，并对所有的设备进行检查和防护。 4)振动沉桩的施工
11、沉桩开始时可仅由桩的自重和射水下沉。 吊装振动锤和桩帽(机座)与桩顶法兰盘连接牢固。 沉桩至距设计标高适当距离时，提高射水管，使射水嘴缩人桩内，停止射水立即进行干振，将桩沉至设计标高。 一个基础内的桩全部下沉完毕后，应将全部的全部基桩再复振一次，使达到合格要求。 每根桩的下沉应一次合成，不可中途停顿或较长时间间歇，以免桩周土恢复，继续下 沉困难，振动锤与桩头法兰盘连接螺栓必须拧紧，不得有间隙或松动，否则振动力不能充分 向下传递，影响管桩下沉，接头也易破坏。 5)射水沉桩的施工 按照计算长度配好射水管，将各接头连接牢固，装上弯管，并与输水胶管接通，进行 通水试验。 射水管装上导向环插入即将起吊的
12、管桩，然后在桩顶接上钢道桩。 吊插管桩，插正立稳后，压上桩帽及桩锤，吊装钢丝绳暂不解下，即开启水阀，开始射水冲刷桩尖下的土层，使桩靠自重下沉。 初期应控制桩身不使下沉过快，以免阻塞水嘴，并随时控制和校正桩的方向。 下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击，下沉转快，停止锤击。 桩下沉一定深度(810m)桩身稳定后，可解下吊桩钢丝绳，并逐步加大水压和锤的 冲击功能，加大进桩速度。 接管接桩停水时，应防止停水导致泥砂涌入桩内堵塞或卡住射水嘴。 桩下沉至设计标高约1m时，即停止射水，拔出射水管，用锤击或振动沉桩法使桩下 沉到设计要求为止。 一般在砂类卵石层或坚硬土层中以射水为主，锤击振动为辅，在亚黏土中或黏土中
13、射水沉桩时，以锤击或振动为主，射水为辅。 射水沉桩的注意事项： 射水设备在正式使用前应加以试验检查，以免中途发生故障。 水泵应尽量靠近桩位，减少水头损失。 沉桩中不能任意停水，如因停水射水管或管桩被堵塞，可将射水管提起几十厘米， 再强力冲射疏通水管。 细砂质土中用射水沉桩时，注意不要下沉过快，造成射水堵塞或扭坏。 射水管的进水管应设安全阀，以防射水管万一被堵塞时，使水泵设备损坏。 6)静力压桩施工要点 用桩架吊装时因压桩架底盘较宽，必须将桩运至底盘前然后起吊。 吊桩竖直后用撬棍将桩稳住并推至底盘插桩口缓缓落下，离地面10cm左右，再用几 根撬棍协助拨位，对准桩位插桩。 用两台卷扬机同时启动，放
14、下压梁、桩帽套住桩顶顺势下压。 多节桩施工时，接桩面应距地面1m以上，便于操作。 压桩沉人深度是以标高或静压力值控制，因此装在压梁柱上的压力表应经常检查。 压桩时应避免中途停歇。 施工过程中，应密切注意压桩力是否与桩轴线符合，压梁导轮和龙口的接触是否正 常，有无卡住现象。 7)沉管灌注桩施工 沉管灌注桩是将底部套有预制的钢筋混凝土桩尖或装有活瓣桩尖的钢管，用锤击或 振动下沉至要求的入土深度后，在钢管内安放钢筋笼、灌注混凝土、拔出钢管而成。 施工方法有：单打法、反插法、复打法。 8)深水沉桩施工 先围堰后沉桩，建有便桥的围堰和沉桩方法：在建成的便桥上安装好桩架，并在围堰 位置的外围和便桥成正交两
15、边打桩搭设脚手架平台，然后把桩架移到平台上打围堰钢板桩。 打好钢板桩装好支撑后，就可以在水中挖土，然后沉桩。 先围堰后沉桩，未建有便桥的围堰和沉桩方法：可采用围笼建筑围堰，其施工程序 是：先在铁驳船上拼装围笼，运至墩位后，再用起重机吊入水中，待围笼沉至设计位置并定好位后，则用定位装桩固定围笼的位置。这时可利用围笼作为导向架打四周钢板桩和堰内 沉桩。 先沉桩后围堰施工方法：先将特制的导向笼架运至墩位后，用锚船或锚固定，用浮运 打桩机将桩插入导向笼架桩位内，并沉至设计标高。一个墩位的全部基桩沉完后，将导向笼 架拆除，移作墩沉桩用。将简易的围笼运来，沉放在定位桩上，固定其位置，沿围笼外围打钢板桩。进
16、行水下挖土，直至承台底面为止，灌注水下混凝土封底。待封底混凝土凝固后，抽水浇筑承台混凝土。 用吊箱建筑桩基：利用悬吊在水中的有底钢套箱，作为沉桩时的导向定位，沉桩完成 后，在吊箱内灌注水下混凝土封底，待封底混凝土凝固后，抽水浇筑承台混凝土。 用打桩船建筑桩基：将桩架直接安装在木驳船或铁驳船上进行沉桩，或者使用专用 打桩船进行沉桩。 (3)钻(挖)孔灌注桩施工方法 1)钻(挖)孔桩的适用范围 螺旋钻：适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于30，粒径小于 lOcm)的土；孔径对于长螺旋为4080cm，短螺旋为150300cm；孔深对于长螺旋为1230m，短螺旋为4080m。 正循环回旋
17、钻：适用于黏性土、粉砂、细、中、粗砂、含少量砂砾石、卵石(含量少于20)的土、软岩；孔径为80250cm；孔深为30100m。 反循环回旋钻：适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于20，粒径小于钻杆直径23)的土；孔径为80300cm；孔深对于真空泵25m，用空气吸泥机可达65m，用气举式可达120m。 潜水钻：适用于淤泥、腐殖土、黏性土、稳定的砂类土，单轴极限抗压强度小于20MPa的软岩；孔径对于非扩孔型为80300cm，扩孔型为80655cm；孔深为50150m。 冲爪钻：适用于淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石、卵石；孔径为100 200cm；孔深为20m，超过20m则进度较慢。 冲击钻：实心锥适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔心锥适用于黏性土、砂类土、砾石、松散卵石；孔径对于实心锥为80200cm，空心锥为60150cm；孔深宜 控制在50m以内。钻斗钻：适用于填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石、碎石的地层；孔径为100300cm；孔深为78m以内。 挖孔：适用于各种土石；断面为方形或圆
