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第4章 铁路桥涵工程
4.1 桥梁下部施工
4.1.1 桥梁基础施工
一、扩大基础
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扩大基础是将上部荷载通过基础分散至基1 7础底面，使之满足地基承载力和变形的要求。扩大基础包括配筋或
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不配筋的条形基础和单独基础。 3
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（一）围堰开挖
基坑围堰通常分为土围堰、土袋围堰和钢板桩围堰。
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1.基坑围堰的一般要求：围堰的顶面宜高出施工期间可能出现的最高水位0.5m；9 1
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2.围岩适用条件及施工要求 信
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（1）土围堰 系
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土围堰适用于水深在2m以内、流速小于0.3m/s、冲刷作用很小且河床一为渗水性较小的土层。 填筑时，均
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应自上游开始至下游合龙。
（2）土袋围堰
土袋围堰适用于水深不大于3m、流速小于1.5m/s、河床为渗水性较小的土层。
土袋一般采用草袋、麻袋或编织袋，装填量一般为袋容量的60%，码要求上下左右互相错缝，并尽可能堆码
整齐。
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（3）钢板桩围堰
适用于深水基坑，河床为砂类土、黏性土、碎石土及风化岩等地层。
钢板桩围堰的施工程序：钢板桩整理→围囹的设置→围囹安装→钢板桩的插打和合龙。
在钢板桩围堰施工中，围囹通常设置在钢板桩内侧，起到将多根钢板桩连接成一个整体的作用，使钢板桩能
够共同承受外部荷载、定位和导向。
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（4）双壁钢围堰： 准
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适用于在流速较大、水位较深、承台较浅的地层。
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（5）钢吊箱围堰：适用于高桩承台（承台底面位于地面 或水面以上） 信
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吊箱整体制造及吊运时，应满足吊箱起吊的吊点布置和整体 受力及刚度要求系。吊箱围堰封底厚度应根据抽水
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时吊箱不上浮的原则计算确定，封底厚度不宜小于1.0m。封底混 凝土
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浇筑后，进行吊箱内抽水，浇筑承
台。
（6）钢筋混凝土围堰（常用于在岩基土修建的水利枢纽工程）：宜用在地下水较丰富的陆地或筑岛施工
中，且围堰下沉深度内无较硬地层，易于围堰下沉。
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二、桩基础施工
铁路桥梁中采用的桩基础可分为沉桩基础、管桩基础、钻孔桩基础、挖孔桩基础。
沉桩基础：通过锤击、振动或静压等方式将预制桩（如钢筋混凝土桩、钢管桩）沉入土中的桩基类型。
管桩基础：钢筋混凝土管桩、预应力管桩、钢管桩
（一）钻孔桩基础
1.钻孔桩施工钻机选型
①铁路桥梁钻孔桩施工可选用冲击钻机、旋转钻机、旋挖钻机以及套管钻机等钻孔设备。深孔、大直径钻孔
桩施工时也可选用全液压动力头钻机等设备。
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②冲击钻机适用于黏性土、砂类土、砾石1 7、卵石、漂石、软硬岩层及各种复杂地质的桩基施工。
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③旋转钻机适用于下列土层范围：
（1）正循环旋转钻机：黏性土，砂类土,含少量 砾石、卵石（含量少于20%）的土，软岩。
（2）反循环旋转钻机：黏性土，砂类土,含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的
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土，软岩，硬岩。 9 1
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④旋挖钻机适用于各种土质地层，砂类土，砾石、卵石，软石～中硬基岩。
⑤套管钻机适用于黏性土层、砂类土，但不宜在地下水位下有厚于5m细砂层时使用。（地下水位下厚细砂
层（＞5m）因流砂、管涌风险及设备抓土效率低，成孔稳定性差）
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2.钻孔桩施工要点
平整场地→测量放样→埋设护筒→泥浆制备→钻进成孔→一次清孔→下放钢筋笼→下放导管→二次清孔→灌
注水下混凝土→拔出护筒。
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1）钻孔
（1）钻孔时，孔内水位宜高于护 筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。并应及时向孔内补水或泥
浆，保持水头高度和泥浆比重及黏度 。
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（2）钻进过程中，钻头起、落速度宜均匀，不得过猛或骤然变速。 孔内出土不得堆积在孔口周围。
（3）钻孔作业应连续进行，因故停钻时，有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上，其他钻机应将钻头提出
孔外，孔口应加护盖。
（4）钻孔过程发现异常现象时，应立即停钻，查明原因和位置，采用适宜的处理措施。处理卡钻和掉钻
时，严禁人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔内;必须进入有防护设施的钻孔时，应探明孔内无有害气
体和备齐防毒、防溺等安全设施后，方可进入。
（5）钻孔中发生塌孔但不严重时，可采用加大泥浆比重、加高水头等措施后继续钻进;坍孔严重时，应回填
重钻。
加大泥浆比重可以增加液柱压力，防止孔壁坍塌。加高水头同样可以提高压力，平衡地层压力。
2）清孔
浇筑水下混凝土前，应测量沉渣厚度，柱桩一般不大于50mm，摩擦桩不大于200mm。
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清孔主要有掏渣法、吸泥法、换浆法和高压射风（水）辅助。
掏渣法适用于冲击钻机；
吸泥法适用于反循环钻机和冲击钻机（土质密实）
换浆法适用于正循环钻机和冲击钻机
高压射风（水）辅助适用于辅助泥浆正循环清孔
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浇筑水下混凝土前必须再次检查孔底沉渣1 7厚度，并经监理工程师现场检查确认。当检查指标未达到要求时应
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进行二次清孔。 3
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严禁采用加大钻孔深度的方式代系替清孔。
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3）水下混凝土的浇筑 题
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（1）水下混凝土应连续浇准筑，中途不得停顿。混凝土供应必须满足混凝土连续浇筑的要求。
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（2）拆除导管的间断时间应尽量缩短，每根桩的浇筑时间不应过长，宜在混凝土初凝时间内完成。
（3）干作业成孔的钻孔桩混凝土可按水下混凝土标准进行配制，严格按照导管法干孔浇筑，桩顶4m范围内
的混凝土应进行振捣。浇筑完毕 后对桩顶部混凝土应进行养护。
（4）桩顶混凝土浇筑面高程应高出 设计桩顶高程0.5-1.0m。
（5）首批浇筑混凝土的数量应满足导管 首次埋置深度（≥1.0m） 和填充导管底部的需要。首批水下混凝土
浇筑完成后，导管埋置深度不得小于1m ， 并不宜大于3m 。
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1式中- -灌注首批混凝土所需数量（m³ ）； 信
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D---桩孔直径（m）； 系
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---桩孔底至导管底端间距 （m）,一般为0.3~ 0.4m；
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一-导管初次埋置深度（m）；
d--导管内径（m）；
h-桩孔内混凝土达到埋置深度H 时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m）,即
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（6）混凝土浇筑过程中应经常测探孔内混凝土面高程，及时调整导管埋深。导管埋深宜控制在2-6m，最小
埋深任何时候不得小于1.0m。当浇筑速度较快、导管较坚固并有足够的起重能力时，可适当加大埋深，但
不宜超过8m。
（三）挖孔桩基础
1.挖孔桩施工流程为:施工准备→安设孔口护壁及提升设备→分段挖孔、施作护壁→成孔检测→安放钢筋笼
→浇筑混凝土→基桩检测。
2.挖孔桩基础适用于无地下水或有少量地下水的土层和风化软质岩层。体可为圆形或方形。
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3.孔口护壁可用钢护筒或混凝题土护壁，高度根据地层情况确定，地面上外露20~30cm，应安设牢固。
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4.同一墩台各桩开挖顺序，准可视地质条件、桩位布置及其间距而定。间距较大、地层紧密不需爆破时，可对
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角开挖，反之宜单孔开挖。孔为梅花式布置时，宜先挖中孔，再挖其他各孔。
基准定位：中心孔作为整个布局的基准，确保其他孔的位置准确。
应力分布：先挖中孔可以释放中 心区域的应力，减少后续开挖对周围孔的影响。
护壁结构：中孔的护壁完成后，为周 围孔提供支撑，防止坍塌。
施工效率：对称开挖，便于组织施工， 减少机械移动。
5.挖孔过程中，应经常检查桩身净空尺寸和 平面位置，孔的中轴线偏斜不得大于孔深的 0.5%，截面尺寸应
满足设计要求。孔口平面位置的允许偏差为5c m。
6.孔内应经常检查有害气体浓度，当二氧化碳浓度超过0.3%、其他有害气体浓度超过允许浓度或孔深超过
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10m时，均应设置通风设备， 9 1
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7.挖孔时必须采取孔壁支护，支护方式可采用就地浇筑混 凝土或采用便于拆装信
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的钢、木支撑。支护结构应通
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过检算。无法拆除的木框架支撑，不得用于摩擦桩。护壁混 凝土强度不得系低于15MPa，当作为桩身混凝土的
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一部分时，不得低于桩身混凝土的强度等级。
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8.挖孔和施作护壁必须交替连续作业，不宜中途停顿，以防坍孔。
9.遇有局部或厚度不大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌沙时，应加强护壁或降水措施，必要时采用钢护
筒防护。
10.孔内爆破应符合以下规定:
① 应采用浅眼爆破。炮眼深度，硬岩层不得超过 0.4m，软岩层不得超过 0.8m;装药量不得超过炮眼深度的
1/3，孔内爆破应采用导爆管或电雷管起爆（事故率低）。
②爆破前，对炮眼附近的支撑应采取防护措施。护壁混凝土强度未达到 2.5MPa前，不得进行爆破作业。
③放炮后，施工人员下孔前，应测试确认孔内有害气体排除后，方可下孔操作。
④一孔内进行爆破作业时，其他孔内不得留有施工作业人员，施工作业人员必须全部撤离至安全地带。
（三）基桩检测
1.基桩完整性及承载力检测宜在桩顶设计标高位置进行。
2.基桩检测开始时间应符合以下规定:
（1）当采用低应变反射波法或声波透射法检测时，受检身混凝土强度不应低于设计强度的 70%且不应低于
15MPa，或桩身混凝土龄期不小于14d。
低应变反射波法：通过锤击桩顶激发应力波，利用传感器接收反射信号，分析桩身完整性。
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（2）单桩静载试验与高应变法检测前，除桩身混凝土强度应达到设计强度外，桩侧和桩端土应满足最小间
歇时间要求:打入桩，砂土7d，粉土10d，非饱和黏性土15d，饱和黏性土 25d，混凝土灌注桩28d。（超孔
隙水压力消散慢，需要更长时间固结，否则承载力测试结果会偏低。）
单桩静载试验:通过分级加载至桩身破坏或达到规范终止条件，获取桩的极限承载力.
高应变法通过重锤冲击桩顶，激发桩周土阻力和桩端支承力，利用传感器采集桩身力 - 速度时程曲线，结
合波动理论分析桩的承载力和完整性
（3）当采用钻芯法进行强度检测时，桩身混凝土龄期不宜小于28d或预留试件强度达到设计强度要求;当钻
芯法仅作为无损检测的缺陷验证时，其龄期可按照无损检测的龄期要求进行。
3.检测结果评定:
I、Ⅱ类桩为合格桩;Ⅲ类桩需由工程建设方与设计方等单位研究，以确定处理方案或继续使用;Ⅳ类桩为不
合格桩。
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4.检测方法: 准
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①低应变反射波法:适用于检测混凝土桩桩身缺陷位置和程度，判定桩身完整性类别。本方法检测的基桩桩
径应小于2.0m，桩长不宜大于40m。当现场组织试验时桩长标准可根据现场试验数据确定。对桩身截面多变
或变化幅度较大的灌注桩，应采 用其他方法辅助验证低应变反射波法检测结果的有效性。
②声波透射法:适用于检测混凝土灌 注桩桩身缺陷位置、范围和程度，判定桩身完整性类别。桩径大于等于
2m 或桩长大于40m 或特殊结构物或复杂 地质条件下的基桩应采用声波透射法检测。
③ 高应变法:适用于检测预制桩及混凝土灌 注桩的竖向抗压承载力和桩身完整性:检测预制桩打入时的桩身
应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长 选择提供依据。进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应有
现场实测经验和本地区相近条件下的可靠验证资料。
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④单桩竖向抗压静载试验:适用于检测单桩的竖向抗压 承载力。埋设有相应的测试9 1元
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件时，本方法也可用于
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桩身应力、桩侧摩阻力和桩端阻力的测试。 信
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试验方法分为慢速和快速维持荷载法（加载速度的快慢）。 系
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为设计提供依据的单桩竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法 ;
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当有成熟的地区经验时，工程桩验收检测可采用快速维持荷载法。
⑤单桩竖向抗拔静载试验:适用于检测单桩的竖向抗拔承载力，试验方法为慢速维持荷载法。桩身埋设应
力、应变测量传感器或桩端埋设位移测量杆时，可直接测量侧抗拔侧阻力或桩端上拔量。
⑥单桩水平静载试验:适用于检测桩顶自由时单桩的水平承载力，推定地基土水平抗力系数的比例系数。埋
设桩身应变测量传感器时，可测量相应水平荷载作用下的身应力，并计算桩身弯矩。
⑦钻芯法:适用于检测混凝土灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，鉴别桩端岩土性状，判定或验
证桩身完整性类别。判定或鉴别端持力层岩土性状时，钻探深度应满足设计要求。
三、沉井基础施工
沉井是带刃脚的井筒状结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经
过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。
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（一）沉井施工前的准备
沉井基础施工流程为：施工准备→筑岛→支垫木→装钢刃脚→支立底模→支立内模→绑扎钢筋→支立外模→
浇筑底节混凝土→抽垫木→不排水（排水）下沉→接高下沉→清理基底→封底→填充和井盖施工。
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