摘 要:桥梁通常由上部结构和下部结构两大部分组成。上部结构是墩台以上各部分的总称,也叫桥跨结构。下部结构包括桥墩、桥台及其基础等。本文主要介绍了桥梁结构工程中上下部结构如墩台、基础及上部施工的环节和方法。
随着现代高速公路尤其是高速铁路的发展,人们对桥梁的要求越来越高,桥跨结构正在向高刚度、大跨度方向发展,其质量和尺寸已不可同日而语,其制造、吊装、运输和架设已成为桥梁施工面临的最重要的课题之一。
一、桥梁下部结构的施工
基础是桥梁极为重要的组成部分,它承受着桥墩及通过桥墩传来的全部重量和各种外力,并把这些重量和外力传递到地基中去。桥梁基础工程由于在地面以下或在水中,涉及水和岩土的问题,从而增加了它的复杂程度,使桥梁基础的施工无法采用统一的模式。但是根据桥梁基础工程的形式大致可以归纳为扩大基础、桩和管柱基础、沉井基础、地下连续墙基础和组合基础几大类[1]。
对于结构形式,高度不大的中小桥墩(台)身,通常采用传统的方法立模现浇施工。高桥墩施工多采用缆索吊机进行水平和竖向运输,少量工地采用了置于墩身旁和空心墩内的井架进行施工。
1.明挖基础
明挖基础包括定位、基坑开挖、基底处理与基础砌筑筹工作。如果是在有水的处所修建基础,则在基坑开挖前,还要修筑挡水的围堰。
1)基坑开挖
开挖基坑时,应采取措施,防止基坑侧壁坍塌。基坑应根据土的性质,采用直立边坡、斜坡或直坡支衬板加固。如果坑底在地下水面以下,应采用板桩支撑。当基坑深度在5 一6 米以内时,多用木板桩,再深的就要用钢板桩,。钢板桩强度大、防渗性能好,能打入硬土、卵石层或软质岩层,能多次周转使用,应用广泛。
2.围堰工程
所谓围堰,是预先在基坑的周围修筑的一道挡水围墙,使堰内的水变成死水,以便在堰内排干水进行开挖,或采用水下挖土。利用围堰不但可以修筑浅平基,也可以修筑桩基或管柱基础[2]。在水较浅(2.5 米以内)用土围堰或草袋(或麻袋)、流速较慢(1.5 米/秒以内), 基底土不渗水的情况下,可采围堰。
3.水下开挖
当抽水开挖基坑困难时,可采用水下开挖。水下挖土所用的机械,有各种形式的抓斗和各种类型的吸泥机。抓斗能在干的基坑里挖土,也能在水中挖土。吸泥机是使土连同水一起(即泥浆)排出的机械,用它来排除淤泥和砂性土最为有效,如果土质稍含粘性,则可在吸泥的同时,辅以高压射水把土冲松。常用的吸泥机有离心式吸泥机、空气吸泥机和水力吸泥机等。
4.基底处理
基坑挖到设计标高后,应检查和处理基底,使其承载能力和稳定性等符合设计要求。基底处理一般包括清除岩面上的松碎石块及杂物、整平基底面或把基底面凿成台阶、堵塞或排除泉眼、在基底面上铺垫碎石层或稠的水泥砂浆层等内容。水下开挖的基坑,先采用灌注水下混凝土的方法进行封底[3],然后才能把围堰里的水抽干,砌筑基础。
5.桩基础
桩基础是由沉入土中的桩和使桩顶端连成一个整体的承台所组成的,桥墩台上的荷载,通过承台分配到每二根桩上,再从桩传到桩周和桩尖处的地基土里去。桥梁基础用的是钢筋混凝土桩,这种桩有预制和就地灌注两种。常用的预制桩是普通钢筋混凝土管桩和预应力钢筋混凝土管桩,其直径有40 厘米和55 厘米两种。普通钢筋混凝土管桩每节的长度为6 米、8 米;每节预应力钢筋混凝土管桩的标准长度为8 米和10 米,另外还有短节桩,两个短节桩的长度之和等于一个标准节的长度。桩基的施工程序是,把桩下沉到设计位置;在桩的顶端砌筑混凝土或钢筋混凝土承台;然后在承台上面接筑桥墩或桥台。沉桩的施工方法,有打入法沉桩、振动沉桩、桩尖爆扩桩、钻孔灌注桩等。
6.沉井基础是一种深基础(深度一般为8 一30 米),当坚硬土层埋藏较深,上面的覆盖层很松软时,如果采用桩基,则所需的桩数会很多,不便于布置,在这种情况下往往采用沉井基础。
7.管柱基础
管柱基础是介于沉井基础与桩基之间的一种基础型式。可用在比较复杂的地质条件,尤其在桥梁工程中,当水深达30-40 米以上,河床的覆盖层很薄,岩面又不平整的时候,采用沉井或桩基,都会遇到很大困难,这时宜采用管柱基础。管柱基础的主要受力构件是沉入地基中的薄壁(壁厚10 - 14 厘米)大直径(直径1.5-6.0米)钢筋混凝上管柱,管柱里面有填混凝土的或空心的,管柱的底部沉入土层中,或者嵌入岩层 [1] [2] [3] 下一页
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