中桥课程设计

一、工程概况（一）北京附近某工厂新建铁路专用线一条，在专用线DK1+146处由于水利灌溉，需要开挖人工河—马村河。

故在该专用线施工时此处修建中桥一座。

建桥工期为某年2月至同年6月底。

该桥由北京铁路局某工程段施工。

（二）该桥设计为3*12m低高度钢筋混凝土梁、墩台均为钻孔桩基础，每个墩台有直径1.25m钻孔桩四根。

建桥处地质大部分为砂粘土，中间夹一层软塑粘土，地下水位在现有地面下0.8m，钢筋混凝土梁在现场桥位旁预制后人工架设。

各全桥总投资为34.8万元，主要材料数量为：水泥248.8t、木材19.4m3、钢材79.5t、砂子436m3，碎石667m3。

二、施工方案（一）钻孔桩基础施工图如下：1.各墩台钻孔桩施工顺序为：0号台、1号墩、2号墩、3号台。

2.埋设护筒：护筒采用厚度为2mm~6mm的钢板焊接成接成整节式护筒，焊接要牢固不漏水，护筒高度为2.5~3.0。

全桥制作3个护筒，埋设时顶面要高出地面0.2~0.5m。

埋设方法：采用直接开挖的方法埋设，四周用粘土夯实以防漏水，埋设前要作好桩位测量工作。

埋设要求：(1).护筒是用混凝土、钢板或钢筋混凝土制作的圆形长筒，埋设在桩位上；(2).其作用是固定桩位，保护孔口不致坍塌，将地面水隔离于孔外，使得孔内泥浆面高出施工水位，保证孔内水头压力，稳固孔壁以防坍孔；(3).护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于5cm；(4).护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5~2m；(5).对砂性土应将护筒周围0.5~1.0m范围内挖除，夯填粘土至护筒底0.5m以下；(6).下埋式和上埋式护筒挖坑不宜太大，护筒四周应以粘土分层回填夯实，以防漏水。

3.钻孔(1).钻孔采用红星300型旋转式钻机施工，其工作原理是：旋转式钻机是依靠钻头的压力和旋转而进行钻孔，利用泥浆的流动使钻渣浮起而排除孔外，钻井直径为0.65~1.5m，钻进深度为50m。

(2).钻孔过程中需注意以下几点:1).钻机钻架的位置要安装正确，不倾斜；2).一般情况下钻孔过程中能停钻，必须停钻时应将钻头提出孔外、钻孔加盖；3).作好每根钻孔过程的施工记录，对每段土质都应取样；4).保证泥浆配备质量，泥浆应用不含杂质的粘土拌制而成，应满足塑性指数等的要求。

泥浆比重在1.1~1.5范围内，当发现坍孔时应立即加大泥浆比重。

(3).钻孔事故的原因及预防和处理：1).坍孔产生的原因一般是孔内静水压力小，水头不稳定，泥浆稠度小，起不到加固孔壁的作用；护筒埋设不良，埋设深度不够，四周填土质量差，容易引起护筒底附近坍孔；操作不当，钻头、抽渣筒起落不稳，碰撞、冲击孔壁；停钻时间过长，泥渣沉淀，泥浆稠度不够，再钻时未重新调配适当，清孔、抽渣措施不当，吸泥时风量过大。

预防和处理方法：如果孔口坍塌，则回填粘土，重埋护筒，重新钻孔。

若果孔内发生坍塌，应查明坍孔原因、位置，然后进行处理。

坍孔不严重时，可投掷粘土以加大泥浆比重，提高孔内水位，继续钻进；坍孔严重时，以粘土、石子、片石等混合回填到高出坍塌部位1m~1.5m,再施钻。

2).卡钻的原因是钻头磨损严重，必须时常更换钻头，更换时应注意钻头直径的大小；孔内有探头石或坍孔落石，发生卡钻时，不要猛力拉扯，以免钻头越卡越紧。

3).旋转式钻头掉钻头主要原因是：电动机线路接反，钻头反钻，造成退丝掉钻；拆换钻头时没有吊牢；遇到障碍是硬钻等；预防处理：加强施工检查，对损失严重的起重工具和钻杆应及时更换。

4).偏空的原因有：地质软硬不一；漂卵石硬度、大小不同；岩层倾斜；钻机产生不均匀沉陷；预防及处理：回填片石高出不规则孔形以上0.5m~1.0m，再用小冲程冲击，以纠正孔形。

4.准备泥浆（作用）施工中通常采用往钻孔中注入泥浆的方法，依靠泥浆比重大得特性，将钻渣浮起，使钻头能经常冲击新鲜土层提高钻进速度。

泥浆由粘土（塑形指数大于15）或膨胀土和添加剂组成。

采用旋转钻钻孔时，因为需要的泥浆量很大，需要修筑泥浆池和泥浆沉淀池。

先将钻土用人工或泥浆搅拌机拌成泥浆后，注入钻孔内和泥浆池中。

泥浆沉淀池的作用是将孔内的泥浆和钻渣的混合物经沉淀而分离。

泥浆轻浮于上层流入泥浆池中，可以重复使用。

泥浆护壁的作用：(1).泥浆在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔；(2).泥浆向孔外渗漏，在孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用；(3).将孔内外水流切断，起到稳定孔内水位的作用。

5.清孔当钻孔至设计标高后，经终孔检查符合设计要求后，应立即进行彻底清孔。

因为孔内钻渣大部分悬浮于泥浆中，光靠抽渣方法难以清除干净；在灌注水下混凝土的一段时间里，钻渣又会沉淀于孔底，形成软弱垫层，使桩端支撑力显著降低。

因此，在灌注水下混凝土前，必须清除孔底沉淀层，以提高桩的承载力。

清孔是否彻底对泥浆护壁成孔灌注桩的承载力和沉降量影响较大。

方法：采用正循环旋转钻机清孔终孔后，停止钻进，稍提起钻头使其空转，同时保持原来的泥浆比重进行循环浮渣。

随着残余的钻渣的不断浮出，孔内的泥浆比重及含砂量不断降低，这一过程叫做原浆置换。

大约四小时后，加入清水继续循环。

迅速稀释泥浆中的沙、小石子使其比重降到1.3以下，含砂量降到5%~6%以下。

当孔底沉渣厚度达到规范所规定的要求时，才能认为清孔合格。

6.钢筋笼制备与吊装(1).钢筋笼长度是根据吊装设备的起吊高度分段制作，分两段制成；(2).起吊钢筋笼应用两点吊，以免变形。

每节钢筋笼进入孔口，要扶正慢慢放入孔，严禁四处摆动，以免碰撞孔壁；(3).钢筋笼顶部主筋用定位短筋焊牢，固定于护筒上，防止其下落或上浮，并测量钢筋笼底部位置是否符合设计标高。

7.灌注水下混凝土(核心)泥浆护壁灌注桩的地质条件：(1).地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎（砾）石土及分化岩层；(2).地质情况复杂，夹层多，分化不均，软硬变化较大的岩层；基底检查及处理：(1).基底检查的内容包括，检查基底平面位置、尺寸大小、基底标高；检查基底土质均匀性、基底稳定性及承载力；检查基底处理和排水情况；检查施工日志及有关实验资料等。

(2).基底处理应按照不同的土质分别进行。

在未分化的岩层上建筑基础时，应先将岩面上的松动石块、淤泥、苔藓等清除干净，如果岩层倾斜，应将岩层面凿平或凿成台阶，使承重面与重力线垂直，以免滑动。

混凝土的拌制：采用机械拌制。

混凝土的振捣：分层浇筑分层振捣。

振捣机械：采用插入式振捣器。

混凝土的养护：主要采用潮湿的草袋、麻袋。

水下灌注混凝土采用垂直导管法，导管要平顺光滑，直径为20cm~25cm，导管入孔时要对准钢筋笼中心，以防卡在钢筋笼上。

灌注水下混凝土时导管上的漏斗内一定装足混凝土数量，一旦放下时能使混凝土压出管内之水将导管埋入在混凝土中0.3m以上。

随灌注随提升导管，注意提升导管速度不得过快或过慢，过快容易引起漏水，过慢容易将导管埋入混凝土内过多，提管困难。

水下混凝土灌注高度应高出设计标高0.4m~0.5m，以便清除浮浆后保证桩顶设计标高。

水下浇筑混凝土的过程：把20cm~25cm直径的导管垂直下放到离基坑约10cm处，导管的单节长度为 1.5m，两端用法兰盘，用螺栓连接成需要的长度。

导管上端伸出水面，上接漏斗其容积大致与导管容积相等。

在漏斗颈口用细绳悬一球塞，直径比导管内径略小。

漏斗里灌满混凝土，并先作好后续供应的准备。

然后放松吊绳，使球塞在混凝土柱压力下，下落一个距离，随即割断绳索，使导管内混凝土随球塞下落，同时不停地向漏斗输送混凝土，当球塞落到导管底时，提升导管25~30cm，管内混凝土从下口把球塞挤出，并在管底周围形成一混凝土堆，把管口埋住，当混凝土面高出管底1m以上后，随着混凝土面上升慢慢提升导管，使导管底始终保持在混凝土面以下至少1m，以保证新混凝土不会与外水接触，如此直到浇筑完毕，不得间断，如图上。

为使混凝土通过导管能够流到需要的位置，导管内的混凝土除了应有足够的流动性外，必须使导管底部混凝土的压力超出原有静水压力，才能使混凝土不断向四周扩散。

导管高度越高，混凝土产生的超压力就越大。

在施工过程中，应注意以下几点：(1).搞好准备工作。

应组织有关人员检查机具设备是否齐全；机械试运行是否正常；对导管进行试拼装，检查导管是否漏水；检查导管是否垂直，核对导管底距基地面的距离。

(2).水下浇筑混凝土时，水泥容易被水冲走，影响灌注质量，为安全起见，水下混凝土的标号应较设计值提高20%~30%。

同时，水下混凝土应具有足够的和易性和流动性，以顺利地通过导管并能在水下自动摊开，为此，采用18~22cm 的坍落度，含砂率取45%~50%。

(3).开始往漏斗内储存混凝土时，先倒入一盘砂浆，以防石子卡在球塞。

漏斗容量不宜过小，一般为1 ~1.5m3，导管每节长1~2m。

提升导管要做到慢升、快落，拆卸导管要快，一般不应超过20~30min。

(4).导管只许垂直地上下移动，不许歪斜或作水平移动。

(5).浇筑混凝土要一气呵成，中途不得停止。

正常灌注间歇不宜大于30min。

随着浇筑的进行，应徐徐将导管向上提升，每次提升高度不宜超过20cm，并保证导管内经常装满足够高度的混凝土。

在灌注过程中要经常测量混凝土面标高及导管埋入混凝土的深度，防止埋的太浅。

导管底端在混凝土内的埋入深度，应不小于1m。

(6).振捣器插入时应尽量避免碰撞钢筋和模板，在振捣新混凝土层时，应将振捣器机头插到下层，是两层结合成一体。

振捣时间应严格控制，振捣时间过长，容易引起混凝土的离析现象；振捣时间过短，不能达到要求的密实度。

(7).当第一根桩施工完毕后，要总结经验找出不足，再进行其它桩的施工。

二、墩台身施工墩台身均为混凝土工程，采用组合钢模板施工，由于墩身为圆形没有收坡，故墩身一律采用双曲可调曲面模板，台身采用平面模板。

墩台顶帽及托盘采用木制模板，木制模板只做一套进行倒用。

组合钢模板要在工作平台上进行预拼，测好曲面的调弧半径，以保证墩身直径的要求。

为提高进度，预拼后的模板可分块吊装。

灌注混凝土时应按施工规范要求进行。

1.组合型钢模板：(1).是以各种长度、宽度及转角标准构件，用定型的连接件将构件拼成结构的模板；(2).具有体积小、重量轻、运输方便、装拆简单、接缝紧密等特点；(3)在使用、搬运时必须轻拿轻放，不得抛摔。

使用完毕后，要及时清理修整，涂油防锈。

在存放时要按规格分类堆放，必要时，应用帆布遮盖。

2.模板的基本要求(1).具有足够的刚度、强度和稳定性，能可靠地承受施工中产生的各种荷载，保证受力后不松动、不变形；(2).能保证结构的设计形状、尺寸和模板各部分部件之间相互位置的准确性；(3).模板的接缝严密，不漏浆，内侧光滑平整，施工操作方便，保证安全；(4).便于制作，装卸方便，能多次倒用，提高模板的周转使用率。

3.墩台混凝土的浇筑需注意的问题墩台混凝土的灌注，关键在于加强施工质量控制，施工时应严格按照《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》(TB10210-97)的要求施工，并注意以下问题:(1).要检查基底表面是否清理合格：应清楚淤泥和杂物，并有防水和排水措施。