1)堆载预压法:超载预压和等载预压。
2)真空预压法:真空抽气设备,产生真空负压。
3)真空预压加堆载预压法:预压时间缩短了一半。
(一)路基施工
路基施工包括路基土、石方施工、路基整修、路基排水及防护施工等。(一般路基、软土、石方)
1. 一般路基土方施工
(1)路堤的填筑
1)基底的处理。填筑路堤前,应根据基底的土质、水文、坡度、植被和填土高度采取一定措施对基底进行处理。
2)填料的选择。选择填料时应尽可能选择当地强度高、稳定性好并利于施工的土石作路堤填料。
一般情况下,碎石、卵石、砾石、粗砂等具有良好透水性,且强度高、稳定性好,因此可优先采用。
亚砂土、亚黏土等经压实后也具有足够的强度,故也可采用。粉性土水稳定性差,不宜作路堤填料。
重黏土、黏性土、捣碎后的植物土等由于透水性差,作路堤填料时应慎重采用。
2)填料的选择。选择填料时应尽可能选择当地强度高、稳定性好并利于施工的土石作路堤填料。
一般情况下,碎石、卵石、砾石、粗砂等具有良好透水性,且强度高、稳定性好,因此可优先采用。
亚砂土、亚黏土等经压实后也具有足够的强度,故也可采用。粉性土水稳定性差,不宜作路堤填料。
重黏土、黏性土、捣碎后的植物土等由于透水性差,作路堤填料时应慎重采用。
3)填筑方法。路堤的填筑方法有水平分层填筑法、纵向分层填筑法、竖向填筑法和混合填筑法四种。
①水平分层填筑法。水平分层填筑法是一种将不同性质的土按照横断面全宽分成水平层次,逐层向上填筑的方法,该法易于达到规定的压实度,易于保证质量,是填筑路堤的基本方法。不同路堤填筑方法,如图。
②纵向分层填筑法。常用于地面纵坡大于12%、用推土机从路堑取料、填筑距离较短的路堤,缺点是不易碾压密实。
土质路堑的开挖方法有横挖法、纵挖法和混合法几种。
1)横向挖掘法。有单层横向全宽挖掘法和多层横向全宽挖掘法。
①单层横向全宽挖掘法是从开挖路堑的一端或两端按断面全宽一次性挖到设计标高,逐渐向纵深挖掘,挖出的土方一般都是向两侧运送,适用于挖掘浅且短的路堑。
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(1)表层处理法(砂垫层、反压护道、土工聚合物)
1)砂垫层
在软土层顶面铺砂垫层,主要起浅层水平排水作用,使软土在路堤自重的压力作用下,加速沉降发展,缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。
砂垫层主要用于路堤高度小于2倍极限高度软土层及其硬壳较薄,或软土表面渗透性很低的硬壳等情况。适用于施工期限不紧迫、材料来源充足、运距不远的施工环境。
2)反压护道
反压护道用于路堤高度不大于1.5~2倍的极限高度,非耕作区和取土不太困难的地区。 采用反压护道加固地基,不需特殊的机具设备和材料,施工简易方便,但占地多,土用量大,后期沉降大,以后的养护工作量也大。
3)土工聚合物处治
①土工布
土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接法或缝接法。目前缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。
土工布一般分一层或多层铺设。当铺设两层以上时,层与层之间要夹10~20cm的砂或砂砾垫层,以提高基底透水性。
3)土工聚合物处治
①土工布
②土工格栅
土工格栅加固土的机理在于格栅与土的相互作用:格栅表面与土的摩擦作用、格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移,对土的加固效果,明显高于其他土工织物。
由排水系统和堆载系统两部分组成。
排水系统:普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等;
堆载系统:欠载、等载、超载预压、真空预压法。
该方法适用于软弱黏性土地基,但对于抗剪强度较低的软黏土采用本方法务必慎重。
路基石方开挖施工(爆破开挖)
在山区或某些丘陵地区修筑路基时,常需挖掘岩石。路基爆破施工常用爆破方法有:
(1)光面爆破
(2)预裂爆破。在开挖限界处按适当间隔排列炮孔,在没有侧向临空面和最小抵抗线的情况下,用控制药量的方法,预先炸出一条裂缝,使拟爆体与山体分开,作为隔震减震带,起保护开挖限界以外山体或建筑物和减弱地震对其破坏的作用。
(3)微差爆破(毫秒爆破,一般15-75ms)
(4)定向爆破。利用爆能将大量土石方按照拟定的方向,搬移到一定的位置并堆积成路堤的一种爆破施工方法,称为定向爆破。
(5)洞室爆破。为使爆破设计断面内的岩体大量抛掷(抛坍)出路基,减少爆破后的清方工作量,保证路基的稳定性,可根据地形和路基断面形式,采用抛掷爆破、定向爆破、松动爆破方法。
(1)热拌沥青混合料路面施工
1)施工准备。施工准备包括喷洒透层、粘层、封层油,运输与布料等。
①透层。为使沥青混合料面层与非沥青材料基层结合良好,在基层上喷洒能很好渗入表面的沥青类材料(液体沥青、乳化沥青)薄层。用于石灰稳定土类或水泥稳定土类基层的透层油,宜紧接在基层碾压成型后表面稍变干燥,但尚未硬化的情况下喷洒。
②粘层(路面结构之间起黏结作用的结构层)。在既有结构和路缘石、检查井等构筑物与沥青混合料层的连接面应喷洒粘层油。粘层油宜采用快裂或中裂乳化沥青、改性乳化沥青,也可采用快凝或中凝液体石油沥青作粘层油。粘层油宜在摊铺面层当天洒布。
③封层(封闭表面空隙,防止水分侵入面层或基层而铺筑的沥青混合料薄层)。封层油宜采用改性沥青或改性乳化沥青,封层集料应质地坚硬、耐磨、洁净且粒径与级配应符合要求。有上封层和下封层。
常用的筑路机械包括土石方施工机械、压实机械和路面施工机械。
(1)支架现浇法。
支架现浇法是指在桥跨间设置支架,在支架上安装模板、绑扎钢筋、现场浇筑桥体混凝土,达到强度后拆除模板。
优点:就地浇筑施工无需预制场地,而且不需要大型起吊、运输设备,梁体的主筋可不中断,桥梁整体性好。
缺点:主要是工期长,施工质量不容易控制;预应力混凝土梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大;施工中的支架、模板耗用量大,施工费用高;搭设支架影响排洪、通航,施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。
(2)预制安装法
特点:
1)由于是工场生产制作,构件质量好,有利于确保构件的质量和尺寸精度,并尽可能多的采用机械化施工。
2)上下部结构可以平行作业,因而可缩短现场工期。
3)能有效利用劳动力,并由此而降低了工程造价。
4)由于施工速度快,故可适用于紧急施工工程。
5)将构件预制后由于要存放一段时间,因此在安装时已有一定龄期,可减少混凝土收缩、徐变引起的变形。
(3)悬臂施工法
悬臂施工法是大跨径连续梁桥常用的施工方法,属于一种自架设方式。悬臂施工法是从桥臂开始,两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装。前者称悬臂浇筑施工,后者为悬臂拼装施工。
悬臂施工的主要特点:
1)悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较近的桥梁中选用,如预应力混凝土T形刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等。
2)非墩梁固接的预应力混凝土梁桥,采用悬臂施工时应采取措施使墩、梁临时固结。
3)采用悬臂施工的机具设备种类较多,可根据实际情况选用。
4)悬臂浇筑施工简便,结构整体性好,施工中可不断调整位置,常在跨径大于100m的桥梁上选用;悬臂拼装法施工速度快,桥梁上下部结构可平行作业,但施工精度要求比较高,可在跨径100m以下的大桥中选用。
5)悬臂施工法可不用或少用支架,施工不影响通航或桥下交通。
悬臂施工的注意事项:
1)悬浇梁体一般应分四大部分浇筑:墩顶梁段(0号块);墩顶梁段(0号块)两侧对称悬浇梁段;边孔支架现浇梁段;主梁跨中合龙段。
2)悬浇顺序及要求
①在墩顶托架或膺架上浇筑0号段并实施墩梁临时固结。
②在0号块段上安装悬臂挂篮,向两侧依次对称分段浇筑主梁至合龙前段。
③在支架上浇筑边跨主梁合龙段。
④最后浇筑中跨合龙段形成连续梁体系。
⑤悬臂浇筑混凝土时,宜从悬臂前端开始,最后与前段混凝土连接。
⑥桥墩两侧梁段悬臂施工应对称、平衡,平衡偏差不得大于设计要求。
3)张拉及合龙
①预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工中,顶板、腹板纵向预应力筋的张拉顺序一为上下、左右对称张拉,设计有要求时按设计要求施做。
②预应力混凝土连续梁合龙顺序一般是先边跨、后次跨、最后中跨。
(4)转体施工法
主要特点:
1)可以利用地形,方便预制构件。
2)施工期间不断航,不影响桥下交通,并可在跨越通车线路上进行桥梁施工。
3)施工设备少,装置简单,容易制作并便于掌握。
4)节省木材,节省施工用料。采用转体施工与缆索无支架施工比较,可节省木材80%,节省施工用钢60%。
5)减少高空作业,施工工序简单,施工迅速,当主要结构先期合拢后,给以后施工带来方便。
6)转体施工适合于单跨和三跨桥梁,可在深水、峡谷中建桥采用,同时也适应在平原区以及用于城市跨线桥。
7)大跨径桥梁采用转体施工将会取得良好的技术经济效益,转体重量轻型化,多种工艺综合利用,是大跨及特大路桥施工有力的竞争方案。
(5)顶推法施工
特点:
1)顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁,施工费用低,施工平稳无噪声,可在水深、山谷和高桥墩上采用,也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用。
2)主梁分段预制,连续作业,结构整体性好;由于不需要大型起重设备,所以施工节段的长度一般可取用10~20m。
3)桥梁节段固定在一个场地预制,便于施工管理,改善施工条件,避免高空作业。同时,模板、设备可多次周转使用,在正常情况下,节段的预制周期为7~10d。
4)顶推施工时,用钢量较高。
5)顶推法宜在等截面梁上使用,当桥梁跨径过大时,选用等截面梁会造成材料用量的不经济,也增加施工难度,因此以中等跨径的桥梁为宜,桥梁的总长也以500~600m为宜。
(6)移动模架逐孔施工法(造桥机)
逐孔施工是中等跨径预应力混凝土连续梁中的一种施工方法,它使用一套设备从桥梁的一端逐孔施工,直到对岸。
主要特点:
1)移动模架法不需设置地面支架,不影响通航和桥下交通,施工安全、可靠。
2)有良好的施工环境,保证施工质量,一套模架可多次周转使用,具有在预制场生产的优点。
3)机械化、自动化程度高,节省劳力,降低劳动强度,上下部结构可以平行作业,缩短工期。
4)通常每一施工梁段的长度取用一孔梁长,接头位置一般可选在桥梁受力较小的部位。
5)移动模架设备投资大,施工准备和操作都较复杂。
6)移动模架逐孔施工宜在桥梁跨径小于50m的多跨长桥上使用。
(7)横移法施工
由于混凝土桥具有较大的自重,横移法施工常在钢桥上使用。横向位移施工多用于正常通车线路上的桥梁工程的换梁。横移施工也可与其他施工方法配合使用。
(8)提升与浮运施工
采用提升和浮运的方法常选取整体结构,重达数千吨,使用该法的要求是:
1)在该结构下面需要有一个适宜的地面。
2)被提升结构下的地面要有一定的承载力。
3)拥有一台支承在一定基础上的提升设备。
4)该结构应该是平衡的,至少在提升操作期间是平衡的。
5)采用浮运法要有一系列的大型浮运设备。
(一)钢筋混凝土盖板涵施工
1. 砌筑基础
2. 砌筑边墙
钢筋混凝土圆涵施工
(1)围堰(筑坝)。施工前须在施工范围两端河道或泄道上筑坝阻水,坝顶比施工期间可能出现的最高水位至少要高出0.5~1m,以防淹没。
(2)基槽开挖。
(3)涵管基础。
(4)排管。中小型涵管可采用外壁边线排管,大型涵管须用中心线法排管。
(5)接缝处理。涵管接缝一般采用柔性接口,并设有预制钢筋混凝土套环。
(6)拆模还土。应逐段层夯填,两侧同时进行。
(7)洞口砌筑。浆砌块石强度达到80%以上时可填土。
混凝土拱涵和石砌拱涵施工
1. 拱架制作与安装
(1)钢拱架。利用废旧小钢轨冷弯或经过热处理在样台上弯制成型。涵洞孔径在3m以内的,用 12~18kg型小钢轨,孔径 3~6m的用18~32kg型轻便轨,其构造形式如图4.2.11(a)所示。
(2)木拱架。
(3)拱模与支撑。
2. 拱圈施工
(2)当拱圈为混凝土块砌体时,所用砂浆强度等级应按设计规定选用,灰缝宽度宜为 20mm。混凝土块砌拱圈时,也应在拱脚处开始砌筑,向拱顶方向进行。
(3)当拱涵用混凝土预制拱圈安装时,成品达到设计强度的70%时才允许搬运、安装。
(4)就地灌筑的混凝土拱圈及端墙的施工,应铺好底模及堵头板,并标出拱圈中线。混凝土的灌筑应由拱脚向拱顶同时对称进行,要求全拱一次灌完,不能中途间歇,如因工程量大,一次难以完成全拱时,可按基础沉降缝分节进行,每节应一次连续灌完,绝不可水平分段(因为拱圈受力是沿着拱轴线),也不宜按拱圈辐射方向分层(无模板控制,很难保证辐射方向)。
3. 拆除拱架与拱顶填土
当拱圈中砂浆强度达到设计强度的70%时,即可拆除拱圈支架,但须待达到设计强度的100%后,方可填土。当拱圈支架未拆除,拱圈中砂浆强度达到设计强度的70%时,可进行拱顶填土,但应待拱圈中砂浆强度达到设计强度的100%后,方能拆除拱圈支架。
箱涵的施工方法与盖板涵类似,就地浇筑的箱涵与盖板涵的区别是:盖板涵的台身与盖板是分开浇筑的,台身还可以采用砌石圬工,成为简支结构。而箱涵的上下顶板、底板与左右墙身是连续浇筑的,成为刚性结构。
1. 沉降缝施工
涵洞和急流槽、端墙、翼墙、进出水口急流槽等,需要在结构分段处设置沉降缝(但无圬工基础的圆管涵仅于交接处设置沉降缝,洞身不设)。
斜交正做涵洞,沉降缝与涵洞中心线垂直;斜交斜做涵洞,沉降缝与路基中心线平行。但拱涵、管涵的沉降缝与涵洞中心线垂直。
2. 防水层施工
钢筋混凝土明涵可采用20mm厚的防水砂浆或40~60mm厚的防水混凝土。
3. 涵洞进出水口
涵洞进出水口工程是指涵洞端墙、翼墙(包括八字墙、锥坡、平行廓墙)以外的部分,如沟底铺砌和其他进出水口处理工程。在山丘区的涵洞底纵坡超过5%时,除进行平原地区的处理外,还应对沟床进行干砌或浆砌片石防护,翼墙以外的沟床当坡度较大时,也应铺砌防护。