桥梁墩台基础大多位于地表水位以下,有时水流流速还比较大。桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。围堰的作用主要是防水和围水,有时还起着支撑施工平台和基坑坑壁的作用。
(一)基本要求
围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件进行选择。任何形式和材料的围堰,均必须满足下列要求:
(1)围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5 m。
(2)围堰外形应考虑河流断面被压缩后,流速增大引起水流对围堰河床的集中冲刷及影响通航、导流等因素,并应满足堰身强度和稳定的要求,使基坑开挖后,围堰不致发生破裂、滑动或倾覆。
(3)堰内平面尺寸应满足基础施工的需要,并留有适当的工作面。
(4)围堰要求防水严密,应尽量采取措施防止或减少渗漏,以减轻排水工作。对围堰外围边坡的冲刷和筑围堰后引起河床的冲刷均应有防护措施。
(二)常用围堰形式
1.土围堰
水深2 m以内、水流流速0.3 m/s以内,河床土质渗水较小时,可筑土围堰。
土围堰的断面一般为梯形(见图9-1-7),堰顶宽度不应小于1.5 m,当采用机械挖基时,应视机械的种类确定,但不宜小于3 m。堰外边坡迎水流冲刷的一侧,边坡坡度不陡于1∶2(宜为1∶2~1∶3),背水冲刷的一侧的边坡坡度不陡于1∶1(宜在1∶2之内),堰内边坡宜为1∶1~1∶1.5,内坡脚与基坑的距离根据河床土质及基坑开挖深度而定,但不得小于1 m。
图9-1-7 土围堰
筑堰材料宜用黏性土或砂夹黏土。填出水面之后应进行夯实。填土应自上游开始至下游合龙。
在筑堰之前,必须将堰底下河床底的树根、石块及杂物清除干净。
因筑堰引起流速增大而使堰外坡面有受冲刷的危险时,可在外坡面用草皮、柴排、片石、草袋或土工织物等加以防护。
2.土袋围堰
水深在3 m以内,流速在1.5 m/s以内,河床土质渗水性较小时,可筑土袋围堰,见图9-1-8。
图9-1-8 土袋围堰
围堰中心部分可填筑黏土及黏性土芯墙。堰外边坡为1∶0.5~1∶1,堰内边坡为1∶0.2~1∶0.5,坡脚与基坑顶边缘的距离、堰顶的宽度、堰底河床处理、堆码方向同土围堰。堆码的土袋的上下层和内外层应相互错缝,尽量堆码密实平整。
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土围堰
3.钢板桩围堰
钢板桩本身强度大,防水性能好,打入土层时穿透能力强,不但能穿过砾石、卵石层,也能切入软岩层内,因此钢板桩的适用范围相当广。10~30 m深的围堰,用钢板桩是适当的。
钢板桩是碾压成型的,断面形式多种多样。我国常用的是德国拉森式槽型钢板桩。钢板桩之间用锁口连接,图9-1-9为常见的3种锁口形状。锁口既能加强连接,又能防渗,还可做适当的转动以适应弧形围堰的需要。
图9-1-9 钢板桩锁口形式
在施打钢板桩前,应在围堰上下游一定距离及两岸陆地设置经纬仪观测点,用以控制围堰长、短边方向的钢板桩的施打定位。施打前,钢板桩的锁口应用止水材料(黄油、沥青、干锯末、干黏土粉按1∶1∶1∶0.5的质量比混合所得)捻缝,以防漏水。插打钢板桩时必须备有可靠的导向设备,以保证钢板桩的垂直沉入。一般先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度,然后依次打入至设计深度。插打的顺序一般为自上游分两头插向下游合龙。
钢板桩顶达到设计高程时的平面位置偏差,在水上打桩时不得大于20 cm,在陆地打桩时不得大于10 cm。在插打过程中,应随时检查其平面位置是否正确,桩身是否垂直,发现倾斜应立即纠正或拔起重插。
当水深较大时,常用围囹(以钢或钢木构成的框架)作为钢板桩的定位和支撑(图9-1-10)。即先在岸上或驳船上拼装围囹,运至墩位定位后,在围囹内插打定位桩,把围囹固定在定位桩上,然后在围囹四周的导框内插打钢板桩。
图9-1-10 钢板桩围堰
桥梁墩台施工完毕后,可将钢板桩拔出。拔桩前,宜向堰内灌水使内外水位持平,从下游侧开始拔,拔桩时宜用射水、锤击等松动措施,并尽可能采用震动拔桩法。拔出来的钢板桩应进行检修涂油,堆码保存。
4.竹、铅丝笼围堰
竹、铅丝笼围堰适用于流速较大而水深在1.5~4 m的情况,如图9-1-11。
图9-1-11 竹笼围堰
竹笼用竹片编成长圆形,直径80~100 cm,笼长视围堰高度而定,笼内用十字对拉铁丝拉紧,以防竹片变形。缺乏适用的竹片时,也可采用8号铅丝编成铅丝笼代替竹笼。笼的构造、形式及尺寸应适应水深、流速、基坑大小及防渗要求可以用单层或双层,单层时在围堰内填土袋,在外侧堆土袋,双层时在两层之间填土,防止渗漏。竹、铅丝笼的宽度为水深的1.5~1.8倍。
竹、铅丝笼可用浮运、吊装或滑移就位,就位后填石(装土)下沉,在堰底外围堆土袋,以防堰底渗漏。
此外,对于黏性土、砂类土及碎石类河床,可以采用钢筋混凝土板桩;对于埋置不深的水中基础,可以采用套箱围堰,深水基础施工可采用双壁钢围堰。
钢板桩围堰
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