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摘要:随着我国社会力量不断壮大，经济发展速度的加快，公共设施的建设越来越多了，由于桥梁施工是一个庞大的系统工程,笔者在桥梁下部工程中从施工组织设计到施工准备、施工测量、基坑开挖的角度进行了简单的分析。供桥梁工程技术人员参考。
关键词:桥梁;施工准备;测量;基坑
1施工组织设计
施工组织设计作为指导桥梁工程施工的纲领性文件,对于实施方案的编制,在施工前,应着重施工组织管理体系确立、施工部署的确定、基础部分施工方法的选用、施工总进度计划(各阶段节点)的编制、施工准备工作计划及各项需要量(包括劳动力、施工机械、周转材料、材料等)计划等;工程开工后,随着工程的不断进展,分阶段编制实施方案。如基础开挖阶段、基础施工阶段、墩台施工阶段、上部构造阶段等,重点以分部工程施工方法的选用、施工进度计划的调整及各项需要量计划等为主。对于实施方案的编制组织,应采取各部门共同参与的方法,并由项目技术负责人主编,使施工组织设计真正起到指导工程施工的作用。更重要的是对于在项目实施过程中,由于变化了的客观条件,必须编制相应的分部项施工方案,对分部项施工方案,也应看成是项目施工组织设计的补充与完善,是整个桥梁程项目施工组织设计的重要组成部分之一。
2施工准备
2·1按桥梁工程项目施工准备工作的范围不同分类
按项目施工准备工作的范围不同,一般可分为全场性施工准备,单位工程施工条件准备和分部(项)工程作业条件准备等三种。
2·1·1全场性施工准备
它是以一个建筑工地为对象而进行的各项施工准备。其特点是它的施工准备工作的目的、内容都是为全场性施工服务的,它不仅要为全场性的施工活动创造有利条件,而且要兼顾单位工程施工条件的准备。
2·1·2单位工程施工条件准备
它是以一个桥梁构筑物为对象而进行的施工条件准备工作。其特点是它的准备工作的目的、内容都是为单位工程施工服务的,它不仅为该单位工程在开工前做好一切准备,而且要为分部分项工程做好施工准备工作。
2·1·3分部分项工程作业条件的准备
它是以一个分部分项工程或冬雨季施工为对象而进行的作业条件准备。
2·2按拟建桥梁工程所处的施工阶段的不同分类
按拟建工程所处的施工阶段不同,一般可分为开工前的施工准备和各施工阶段前的施工准备等两种。
2·2·1开工前的施工准备
它是在拟建工程正式开工之前所进行的一切施工准备工作。其目的是为拟建工程正式开工创造必要的施工条件。它既可能是全场性的施工准备,又可能是单位工程施工条件的准备。
2·2·2各施工阶段前的施工准备
它是在拟建工程开工之后,每个施工阶段正式开工之前所进行的一切施工准备工作。其目的是为施工阶段正式开工创造必要的施工条件。如桥梁工程的施工,一般可分为基坑开挖、基础施工、墩台施工、上部构造施工、前面施工等施工阶段,每个施工阶段的施工内容不同,所需要的技术条件、物资条件、组织要求和现场布置等方面也不同,因此在每个施工阶段开工之前,都必须做好相应的施工准备工作。
如上所述,不仅在拟建桥梁工程开工之前要做好施工准备工作,而且随着工程施工的进展,在各施工阶段开工之前也要做好施工准备工作。施工准备工作既要有阶段性,又要有连贯性,因此施工准备工作必须有计划、有步骤、分期地和分阶段地进行,要贯穿拟建工程整个生产过程的始终。
2·3施工准备工作的内容
桥梁工程项目施工准备工作按其性质及内容通常包括技术准备、物资准备、劳动组织准备、施工现场准备和施工场外准备。需要说明,各项施工准备工作不是孤立、静止的,而是互为补充,相互配合,在整个桥梁工程施工中是一个动态的施工准备管理过程。为了提高施工准备工作的质量、加快施工准备工作的速度,必须加强建设单位、设计单位、监理和施工单位之间的协调工作,建立健全施工准备工作的责任制度和检查制度,使施工准备工作有领导、有组织、有计划和分期分批地进行,贯穿整个桥梁施工全过程的始终。
3测量
3·1控制测量
控制测量的主要工作内容包括:①桥轴线定位放样;②设定桥头水准点;③跨河大桥还要设定河宽三角网复核点(基线)。
3·2施工测量
施工测量的主要工作内容包括:①桥梁墩位放样,各墩的桩位放样;②墩位处设定临时水准点,以利施工标高复核;③为地面结构施工确定标高参照点,为桥梁支架搭设放样;④复核墩身垂直度、平面、标高偏差,配合监理验收;⑤桥墩支座安装放样(各墩纵轴线、横轴线放样);⑥配合桥梁上部结构施工放样;⑦桥面水平网点测量(为桥面铺装做准备);⑧每天完成测量资料整理、存档。
3·3不同阶段的测量
(1)施工阶段。建立施工平面和高程控制网点(见工程控制测量),用以放样桥梁中线和墩台、保证桥梁架设的质量。对于干涸及浅水河道,可用钢尺直接丈量或间接测距方法测设桥轴线和墩台中心位置;对于深水河道则采用测角网、测边网、边角网,建立平面控制。高程控制,一般采用水准测量方法,布设基准点(还兼作运营阶段沉降观测的高程依据)与施工水准点。过河水准测量可采用水準仪倾斜螺旋法或经纬仪倾角法和光学测微法等进行对向观测。
(2)桥墩阶段。施工时的定位测量多采用前方交会角差图解法、前方交会法、距离交会法等。施工中除了检测围囹、沉箱、沉井的稳定性之外,需要随着它的下沉,测定其在平面上的偏移值、下沉深度以及倾斜度。桥梁墩台竣工后,应测定其中心的实际坐标及其间的实际距离,进行水准测量,建立墩台顶上的水准点,检查墩台顶各处和垫石的高程,丈量墩台各部分的尺寸,绘制竣工平面图,编制墩台中心间距和墩台顶水准点高程一览表,为架设上部结构提供资料。上部结构架设的测量工作有支座底板(见桥梁支座)的放样,纵轴线的检查。主柱竖直性的检查以及拱度测定等。架设完毕后,应对它进行竣工测量,编绘平面图,拱度曲线图、纵断面图等。
(3)运营管理阶段。为了保证行车安全和及时维修加固,应观测墩台的沉陷和水平位移。沉陷观测采用精密水准测量。墩台沿上下游方向的水平位移,可利用视准线法和波带板激光准直法测定,墩台顺桥中线方向的位移观测,应用特制的钢线尺或精密光电测距仪测定。上部结构各节点在坚直方向的变形值用水准测量方法测定。沉陷和位移观测需要定期进行,初始周期应短些,其后可适当增长。
4基坑开挖
为保证桥梁基坑开挖及桥基结构施工安全,对基坑开挖进行动态监测,发现问题及时处理。桥梁基坑支护工程是施工中不可或缺的一种施工方法,它包括地下连续墙、排桩支护、重力式挡土结构、喷锚支护结构和组合式支护结构等型式,其施工过程极易发生坍塌伤亡事故。因此在理论分析指导下有目的地进行工程动态监测十分必要,一方面可及时采取技术措施防止发生重大工程事故,另一方面亦可为完善计算理论提供依据。
桥梁基坑开挖施工过程中,通对各项监测资料进行科学计算、分析和对比。必须做到减少施工的盲目性,及时发现施工过程中的异常并预警,预测基坑及结构的稳定性和安全性,提出工序施工的调整意见及应采取的安全措施,保证整个工程安全、可靠推进。另外还要通过监测数据的搜集为基坑支护的动态设计提供了充分的依据,从而优化设计,保证桥梁主体结构设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。
4·1基坑的定位与放样
在基坑开挖前,先进行基础的定位放样工作,以便正确的将设计图上的基础位置准确的设置到桥址上。放样工作系根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线,推出基础边线的定位点,再放线画出基坑的开挖范围。基坑各定位点的标高及开挖过程中标高检查,一般用水准测量的方法进行。
4·2陆地基坑的开挖
基坑大小应满足基础施工要求,对有渗水土质的基坑坑底开挖尺寸,需按基坑排水设计(包括排水沟、集水井、排水管网等)和基础模板设计而定,一般基底尺寸应比设计平面尺寸各边增宽0·5 m~1·0 m。基坑可采用垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的开挖方法,具体应根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验,以及有无地表水或地下水等现场因素来确定。
4·2·1坑壁不加支撑的基坑
对于在干涸无水河滩、河沟中,或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中;在地下水位低于基底,或渗透量少,不影响坑壁稳定;以及基础埋至不深,施工期较短,挖基坑时不影响临近建筑安全的施工场所,可考虑选用坑壁不加支撑的基坑。
4·2·2坑壁有支撑的基坑
当基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入,或放坡开挖场地受到限制,或基坑较深、放坡开挖工程数量较大,不符技术经济要求时,可视具体情况,采用以下的加固坑壁措施,如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。常用的坑壁支撑形式有:直衬板式坑壁支撑、横衬板式坑壁支撑、框架式支撑、及其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)。
4·3水中基础的基坑开挖
桥梁墩台基础大多位于地表水位以下,有时水流还比较大,施工时都希望在无水或静止水条件下进行,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。围堰必须满足以下的要求:①围堰顶高宜高出施工期间最高水位70 cm,最低不应小于50 cm,用于防御地下水的围堰宜高出水位或地面20 cm~40 cm;②圍堰的外形应适应水流排泄,大小不应压缩流水断面过多,以免壅水过高危害围堰安全,以及影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求,并留有适当的工作面积。堰身断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性,使基坑开挖后,围堰不至发生破裂,滑动或倾覆;③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的河床的冲刷均应有防护措施;④围堰施工一般应安排在枯水期间进行。公路桥梁常用的围堰的类型有:土石围堰,木笼围堰或竹笼围堰,钢板桩围堰,套箱围堰。
4·4基坑排水
基坑坑底一般多位于地下水位以下,地下水会经常渗进坑内,因此必须设法把坑内的水排除,以便利施工。要排除坑内渗水,首先要估算涌水量,方能选用相当的排水设备。桥梁基础施工中常用的基坑排水方法有:①集水坑排水法,除严重流沙外,一般情况下均可采用;②井点排水法。当土质较差有严重流沙现象,地下水位较高,挖基较深,坑壁不易稳定,用普通排水的方法难以解决时,可用井点排水法。井点排水法因需要设备较多,施工布置复杂,费用较高,应进行技术经济比较后采用。在桥涵基础中多用于城市内挖基;③其他排水法。
7结语
桥梁下部工程施工质量的优劣,直接关系到桥梁使用寿命和行车安全。桥梁下部结构考虑是否得当,对工程造价、质量、工期及桥梁使用影响很大。桥梁下部结构型式的选用、下部结构基础和墩台施工工艺与质量等是桥梁建设的基础工程,务必引起建设者的高度重视。
关键词:桥梁;施工准备;测量;基坑
1施工组织设计
施工组织设计作为指导桥梁工程施工的纲领性文件,对于实施方案的编制,在施工前,应着重施工组织管理体系确立、施工部署的确定、基础部分施工方法的选用、施工总进度计划(各阶段节点)的编制、施工准备工作计划及各项需要量(包括劳动力、施工机械、周转材料、材料等)计划等;工程开工后,随着工程的不断进展,分阶段编制实施方案。如基础开挖阶段、基础施工阶段、墩台施工阶段、上部构造阶段等,重点以分部工程施工方法的选用、施工进度计划的调整及各项需要量计划等为主。对于实施方案的编制组织,应采取各部门共同参与的方法,并由项目技术负责人主编,使施工组织设计真正起到指导工程施工的作用。更重要的是对于在项目实施过程中,由于变化了的客观条件,必须编制相应的分部项施工方案,对分部项施工方案,也应看成是项目施工组织设计的补充与完善,是整个桥梁程项目施工组织设计的重要组成部分之一。
2施工准备
2·1按桥梁工程项目施工准备工作的范围不同分类
按项目施工准备工作的范围不同,一般可分为全场性施工准备,单位工程施工条件准备和分部(项)工程作业条件准备等三种。
2·1·1全场性施工准备
它是以一个建筑工地为对象而进行的各项施工准备。其特点是它的施工准备工作的目的、内容都是为全场性施工服务的,它不仅要为全场性的施工活动创造有利条件,而且要兼顾单位工程施工条件的准备。
2·1·2单位工程施工条件准备
它是以一个桥梁构筑物为对象而进行的施工条件准备工作。其特点是它的准备工作的目的、内容都是为单位工程施工服务的,它不仅为该单位工程在开工前做好一切准备,而且要为分部分项工程做好施工准备工作。
2·1·3分部分项工程作业条件的准备
它是以一个分部分项工程或冬雨季施工为对象而进行的作业条件准备。
2·2按拟建桥梁工程所处的施工阶段的不同分类
按拟建工程所处的施工阶段不同,一般可分为开工前的施工准备和各施工阶段前的施工准备等两种。
2·2·1开工前的施工准备
它是在拟建工程正式开工之前所进行的一切施工准备工作。其目的是为拟建工程正式开工创造必要的施工条件。它既可能是全场性的施工准备,又可能是单位工程施工条件的准备。
2·2·2各施工阶段前的施工准备
它是在拟建工程开工之后,每个施工阶段正式开工之前所进行的一切施工准备工作。其目的是为施工阶段正式开工创造必要的施工条件。如桥梁工程的施工,一般可分为基坑开挖、基础施工、墩台施工、上部构造施工、前面施工等施工阶段,每个施工阶段的施工内容不同,所需要的技术条件、物资条件、组织要求和现场布置等方面也不同,因此在每个施工阶段开工之前,都必须做好相应的施工准备工作。
如上所述,不仅在拟建桥梁工程开工之前要做好施工准备工作,而且随着工程施工的进展,在各施工阶段开工之前也要做好施工准备工作。施工准备工作既要有阶段性,又要有连贯性,因此施工准备工作必须有计划、有步骤、分期地和分阶段地进行,要贯穿拟建工程整个生产过程的始终。
2·3施工准备工作的内容
桥梁工程项目施工准备工作按其性质及内容通常包括技术准备、物资准备、劳动组织准备、施工现场准备和施工场外准备。需要说明,各项施工准备工作不是孤立、静止的,而是互为补充,相互配合,在整个桥梁工程施工中是一个动态的施工准备管理过程。为了提高施工准备工作的质量、加快施工准备工作的速度,必须加强建设单位、设计单位、监理和施工单位之间的协调工作,建立健全施工准备工作的责任制度和检查制度,使施工准备工作有领导、有组织、有计划和分期分批地进行,贯穿整个桥梁施工全过程的始终。
3测量
3·1控制测量
控制测量的主要工作内容包括:①桥轴线定位放样;②设定桥头水准点;③跨河大桥还要设定河宽三角网复核点(基线)。
3·2施工测量
施工测量的主要工作内容包括:①桥梁墩位放样,各墩的桩位放样;②墩位处设定临时水准点,以利施工标高复核;③为地面结构施工确定标高参照点,为桥梁支架搭设放样;④复核墩身垂直度、平面、标高偏差,配合监理验收;⑤桥墩支座安装放样(各墩纵轴线、横轴线放样);⑥配合桥梁上部结构施工放样;⑦桥面水平网点测量(为桥面铺装做准备);⑧每天完成测量资料整理、存档。
3·3不同阶段的测量
(1)施工阶段。建立施工平面和高程控制网点(见工程控制测量),用以放样桥梁中线和墩台、保证桥梁架设的质量。对于干涸及浅水河道,可用钢尺直接丈量或间接测距方法测设桥轴线和墩台中心位置;对于深水河道则采用测角网、测边网、边角网,建立平面控制。高程控制,一般采用水准测量方法,布设基准点(还兼作运营阶段沉降观测的高程依据)与施工水准点。过河水准测量可采用水準仪倾斜螺旋法或经纬仪倾角法和光学测微法等进行对向观测。
(2)桥墩阶段。施工时的定位测量多采用前方交会角差图解法、前方交会法、距离交会法等。施工中除了检测围囹、沉箱、沉井的稳定性之外,需要随着它的下沉,测定其在平面上的偏移值、下沉深度以及倾斜度。桥梁墩台竣工后,应测定其中心的实际坐标及其间的实际距离,进行水准测量,建立墩台顶上的水准点,检查墩台顶各处和垫石的高程,丈量墩台各部分的尺寸,绘制竣工平面图,编制墩台中心间距和墩台顶水准点高程一览表,为架设上部结构提供资料。上部结构架设的测量工作有支座底板(见桥梁支座)的放样,纵轴线的检查。主柱竖直性的检查以及拱度测定等。架设完毕后,应对它进行竣工测量,编绘平面图,拱度曲线图、纵断面图等。
(3)运营管理阶段。为了保证行车安全和及时维修加固,应观测墩台的沉陷和水平位移。沉陷观测采用精密水准测量。墩台沿上下游方向的水平位移,可利用视准线法和波带板激光准直法测定,墩台顺桥中线方向的位移观测,应用特制的钢线尺或精密光电测距仪测定。上部结构各节点在坚直方向的变形值用水准测量方法测定。沉陷和位移观测需要定期进行,初始周期应短些,其后可适当增长。
4基坑开挖
为保证桥梁基坑开挖及桥基结构施工安全,对基坑开挖进行动态监测,发现问题及时处理。桥梁基坑支护工程是施工中不可或缺的一种施工方法,它包括地下连续墙、排桩支护、重力式挡土结构、喷锚支护结构和组合式支护结构等型式,其施工过程极易发生坍塌伤亡事故。因此在理论分析指导下有目的地进行工程动态监测十分必要,一方面可及时采取技术措施防止发生重大工程事故,另一方面亦可为完善计算理论提供依据。
桥梁基坑开挖施工过程中,通对各项监测资料进行科学计算、分析和对比。必须做到减少施工的盲目性,及时发现施工过程中的异常并预警,预测基坑及结构的稳定性和安全性,提出工序施工的调整意见及应采取的安全措施,保证整个工程安全、可靠推进。另外还要通过监测数据的搜集为基坑支护的动态设计提供了充分的依据,从而优化设计,保证桥梁主体结构设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。
4·1基坑的定位与放样
在基坑开挖前,先进行基础的定位放样工作,以便正确的将设计图上的基础位置准确的设置到桥址上。放样工作系根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线,推出基础边线的定位点,再放线画出基坑的开挖范围。基坑各定位点的标高及开挖过程中标高检查,一般用水准测量的方法进行。
4·2陆地基坑的开挖
基坑大小应满足基础施工要求,对有渗水土质的基坑坑底开挖尺寸,需按基坑排水设计(包括排水沟、集水井、排水管网等)和基础模板设计而定,一般基底尺寸应比设计平面尺寸各边增宽0·5 m~1·0 m。基坑可采用垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的开挖方法,具体应根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验,以及有无地表水或地下水等现场因素来确定。
4·2·1坑壁不加支撑的基坑
对于在干涸无水河滩、河沟中,或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中;在地下水位低于基底,或渗透量少,不影响坑壁稳定;以及基础埋至不深,施工期较短,挖基坑时不影响临近建筑安全的施工场所,可考虑选用坑壁不加支撑的基坑。
4·2·2坑壁有支撑的基坑
当基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入,或放坡开挖场地受到限制,或基坑较深、放坡开挖工程数量较大,不符技术经济要求时,可视具体情况,采用以下的加固坑壁措施,如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。常用的坑壁支撑形式有:直衬板式坑壁支撑、横衬板式坑壁支撑、框架式支撑、及其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)。
4·3水中基础的基坑开挖
桥梁墩台基础大多位于地表水位以下,有时水流还比较大,施工时都希望在无水或静止水条件下进行,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。围堰必须满足以下的要求:①围堰顶高宜高出施工期间最高水位70 cm,最低不应小于50 cm,用于防御地下水的围堰宜高出水位或地面20 cm~40 cm;②圍堰的外形应适应水流排泄,大小不应压缩流水断面过多,以免壅水过高危害围堰安全,以及影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求,并留有适当的工作面积。堰身断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性,使基坑开挖后,围堰不至发生破裂,滑动或倾覆;③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的河床的冲刷均应有防护措施;④围堰施工一般应安排在枯水期间进行。公路桥梁常用的围堰的类型有:土石围堰,木笼围堰或竹笼围堰,钢板桩围堰,套箱围堰。
4·4基坑排水
基坑坑底一般多位于地下水位以下,地下水会经常渗进坑内,因此必须设法把坑内的水排除,以便利施工。要排除坑内渗水,首先要估算涌水量,方能选用相当的排水设备。桥梁基础施工中常用的基坑排水方法有:①集水坑排水法,除严重流沙外,一般情况下均可采用;②井点排水法。当土质较差有严重流沙现象,地下水位较高,挖基较深,坑壁不易稳定,用普通排水的方法难以解决时,可用井点排水法。井点排水法因需要设备较多,施工布置复杂,费用较高,应进行技术经济比较后采用。在桥涵基础中多用于城市内挖基;③其他排水法。
7结语
桥梁下部工程施工质量的优劣,直接关系到桥梁使用寿命和行车安全。桥梁下部结构考虑是否得当,对工程造价、质量、工期及桥梁使用影响很大。桥梁下部结构型式的选用、下部结构基础和墩台施工工艺与质量等是桥梁建设的基础工程,务必引起建设者的高度重视。