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毕业论文
中文题目：XXXXXXXXXXXXXX
英文题目：Study on Accident Analysis and Prevention Measures of Bridge Substructure
学XXXXXXXXXXXXXXXX
专业: 班级
学生姓名：学号
指导教师：完成日期：2013-1
华东交通大学毕业论文任务书
华东交通大学毕业论文开题报告书
B——自选课题；
课题类型：（2）X——理论研究；
Y——应用研究。
“等级”用优、良、中、及、不及五级制（可按学院制定的毕业论文成绩评定办法评定最后成绩）。
摘要
桥梁下部结构病害为题是影响抢粮施工及使用的关键问题，本课题对桥梁基础常见施工问题集病害进行了分析并对相应处理措施进行了研究。
本文对桥梁基础冲刷问题的成因集如何防御治理进行了分析，提出了综合治理，永久防护的措施。
对桩基常见问题、断桩处理、冲击钻孔桩施工步骤集相应问题的处理进行了分析。桩基工程开工前应做好各项准备工作，认真审查地质勘探资料和设计文件。施工过程抓好关键工序的质量关，是防止质量事故发生的行之有效的措施。
桥梁墩台会受到不稳定边坡的影响，重视地质勘察与测绘工作，制定合理的施工程序和方法，减少对坡体的扰动和病害的产生，才能确保边坡的稳定。
本文查阅了桩基常见病害及施工工艺，岩溶地段基础施工问题，对相应问题进行了分析得出桥梁病害的治理工作复杂多样，必须在掌握相关处理措施的前提下根据工程病害实际情况采取科学措施，统筹兼顾，综合治理才能达到理想效果。
关键词：桥梁基础墩台病害防治措施
华东交通大学................................................................................. 错误！未定义书签。毕业论文. (1)
摘要 (1)
第1章绪论 (1)
1.1 课题研究的目的意义 (1)
1.2国内外研究现状 (1)
1.2.1导管堵塞 (1)
1.2.2钢筋笼上浮 (2)
1.2.3桩身缩径 (2)
1.2.4断桩或夹层 (3)
1.3 主要研究内容 (3)
第2章桥梁基础冲刷悬空病害成因分析与防治 (4)
2.1 桥梁基础类型简介 (4)
2.1.1 大直径钢管桩、柱 (4)
2.1.2 大直径钻孔灌注桩 (5)
2.1.3 沉井 (5)
2.1.4 复合基础 (5)
2.2 概述 (5)
2.3 桥梁基础病害 (6)
2.4 病害成因 (6)
2.5 桥梁基础的防治 (7)
2.6 小结 (7)
第3 章桩基础常见事故的发生及处理 (9)
3.1 桩基础常见事故 (9)
3.1.1桩基础常见事故的发生及处理 (9)
3.1.2孔口高程及钻孔深度的误差 (9)
3.1.3孔径误差 (10)
3.1.4钻孔垂直度不符合规范要求 (10)
3.1.5桩端持力层判别错误 (10)
3.1.6孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大 (11)
3.1.7水下砼灌注和桩身砼质量问题 (11)
3.1.8砼灌注过程因故中断的处理办法 (13)
3.2冲击钻孔灌注桩施工工艺和桩身夹泥的处理措施 (13)
3.2.1工程概况 (13)
3.2.2冲击钻钻孔灌注桩施工工艺 (14)
3.2.3 二次灌注桩病害的处理 (17)
3.2.4 小结 (17)
第4章桥梁墩台相关病害及处理 (18)
4.1 概述 (18)
4.2 桥梁墩台路段边坡工程地质条件调查及评价 (18)
4.3 影响桥墩路段边坡稳定性的主要因素 (19)
4.3.1桥梁路段边坡的工程地质特征 (19)
4.3.2 边坡的开挖情况 (20)
4.4 不稳定边坡工点的主要防治措施 (20)
4.5 小结 (20)
第5章结论 (21)
5.1 结论 (21)
参考文献 (22)
致谢 (23)
第1章绪论
1.1 课题研究的目的意义
为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路等），必须修建各种类型的桥梁，因此桥梁是交通线路中的主要组成部分，特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的10~20%，而且随着公路等级的提高，其所占比例还会加大。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要快速机动的现代战争中具有非常重要的地位。因此，桥梁事业的稳定发展关系到国家交通事业的发展，对我国经济、国防都有重大影响。桥梁病害一直是影响桥梁建设、使用的巨大障碍，探索更加科学合理的预防和治理措施对桥梁发展有重大意义。
1.2国内外研究现状
对桥梁病害的研究是一个不断进步的过程，当前国内外在钻孔灌注桩施工中常遇到的问题及处理方法如下：
1.2.1导管堵塞
在灌注砼开始或过程中都有可能发生堵塞现象，主要原因一般有以下几种：
1、导管变形，影响隔水塞通过；
2、隔水塞制作部符合要求，直径过大卡住导管或直径过小，灌注砼离析，粗骨料进入隔水塞和导管内壁之间卡住；
3、初灌时因导管下端距底间隙太小，砼流动不畅而堵管；
4、拌和砼离析严重，或灌注过程中导管漏水，砼受水冲洗后离析，粗骨料集中在一起而堵管；
5、拌和砼坍落度过小，流动性差，或因停电等原因暂停灌注时间过长，使砼在管内停留时间过长而失去流动性，从而产生与管壁较大的摩阻力而堵塞导管；
6、灌注时间过长，表层砼已过初凝时间，开始硬化。
为了防止原因（1）和（2）的发生，隔水塞应制作规范，组装导管时要认真检查导管内壁有无局部凹凸，导管出口是否向内翻转；检查导管连接处密封用的
橡皮垫是否突出内壁，为了防止原因（4）和（5）的发生，应严格控制粗骨料规格，若暂停灌注，应在保证埋管深度的前提下经常上下小范围提动导管，以免砼失去流动性堵塞导管。
一旦出现堵塞，要具体分析发生的原因。对于砼质量、隔水塞等原因的堵管，可用粗长钢筋或竹竿疏通管内砼，用铁锤敲振导管处理。对于导管底部距孔底偏小，砼流动不畅发生堵管，可将导管慢慢提升1m左右进行抖动，待砼流动后，再将导管下降0.5~0.7m。当上述方法均无效时应及时拔出导管，重新按处理断桩的办法处理。
1.2.2钢筋笼上浮
造成钢筋笼上浮的原因如下：
1、砼质量差，易离析的，初凝时间不够的、坍落度损失大的砼，都会使砼面升至钢筋底端时钢筋笼难以插入砼而造成上浮；有时砼已升至钢筋笼上一定高度时，表层砼开始发生初凝结硬，也会携带钢筋笼上浮；
2、钢筋笼孔口固定不牢，未用电焊进行固定；
3、提升导管过猛，不慎挂住钢筋笼造成上浮；
4、砼面到达钢筋笼底部时，导管埋深过浅灌注量过大，砼对钢筋笼的上冲力过大；
预防钢筋笼上浮，关键是要严格细致地下好钢筋笼，并将其牢固地绑扎或点焊于孔口。下放导管时，应使导管顺桩孔中心位置而下。在灌注过程中，当砼接近钢筋笼上段时，要徐徐灌注砼，一般灌注速度控制在10m3/h左右，以减少砼对钢筋笼向上的冲力。特别注意导管出口与钢筋笼底口不得齐平，一般导管出口要低于钢筋笼不小于1.5m，或高于钢筋笼底不小于1m。砼应严格按配合比配制，灌注要连续进行，并保证在首批初凝时间内完成整根桩的全部灌注工作。
1.2.3桩身缩径
造成桩身缩径的原因如下：
1、孔壁黏土的侵入，或地层承压水对桩周砼的侵蚀。
2、灌注过程中孔壁坍塌。
3、砼严重稀释。
此类问题一般在灌注作业是不易被发现，因此要认真注意预防，下放钢筋笼时须孔口扶正，慢慢放入，避免挂托孔壁引起塌孔。钢筋笼下放完毕检查孔底沉渣情况，发现沉渣突然增多，则表明孔壁有失稳垮塌现象，应换用比重未1.5~1.7
的稠泥浆护壁，防止进一步跨孔。灌注中，如发现孔口返水颜色突然改变，并夹有大量的泥土粗砂返出，说明孔内出现了塌孔现象，应停止灌注作业，同时探测孔内砼面的位置，分析塌孔原因，并提出导管，换用干净泥浆清孔，排出塌落物，护住孔壁，重新成孔进行成桩。砼灌注完成后，在验桩中发现桩身缩径，如位置较浅，则直接开挖对缩径部位施工补救；如位置较深，且缩径严重，则应考虑补桩。
1.2.4断桩或夹层
断桩是指桩身砼在某一部位出现不连续或某一部位的砼严重质变，致使整根桩承载力大幅度下降，甚至不能使用，是严重的质量事故。产生断桩的原因如下：
1、灌注是测探不准或计算错误导管提升过高，致使导管底部脱离砼层；
2、灌注作业因故中断过久，表层砼覆盖包裹，形成断桩；
3、灌注过程中，砼堵管或导管严重漏水，不得不将导管拔出；
4、突然停电，机械故障或突然暴雨等无法预测情况发生，使中途停顿时间太长，不得不将导管提高而形成断桩。
对断桩事故关键在于预防，灌注前要对各个作业环节和岗位进行认真检查，制订有效的预防措施，灌注中严格遵守操作规程，保证灌注作业连续紧凑有条不絮；反复细心探测砼面，并用理论方法计算出砼面高度，比较后取砼面低的作为拆卸导管的标准；导管提升应匀速、平稳、慢慢升起；控制灌注时间在适当的范围内，要保证设备的正常工作，并有备用设备，保证灌注时供电正常，要注意天气预报，合理安排灌注时间。
当灌注过程中导管因上述原因而形成断桩，如混杂泥浆的砼层不厚，能将导管插入并穿透此层到达完好的砼内时，则重新插入导管，但灌注前均应将进入导管内的水和沉渣土用吸泥和抽水的方法吸出，由于不能将导管内的水完全抽干，所以续灌的砼配合比应增加水泥量提高稠度，以后的砼可恢复正常的配合比，若砼面在水面以下不是很深，且尚未初凝时，可在导管底部设置隔水塞，将导管重新插入砼内，导管上面再加重量以克服水的浮力，导管内装满砼后，稍提导管利用砼自重将底塞压出，然后继续灌注。
1.3 主要研究内容
桥梁的病害防治问题非常广泛，本文对桥梁基础及墩台在施工和使用中的一些病害问题进行了分析，对桥梁基础的冲刷病害的成因及防治措施进行了分析。
重点对钻孔桩基在施工中的常见问题，如断桩、质量缺陷、冲击钻孔桩病害等进行了分析，并对相应问题提出了预防和治理的方法，本文对岩溶地段的施工遇到的岩面检验、钻孔施工及一些常见施工问题进行了分析。最后对不稳定边坡对桥梁墩台的影响并提出了纠偏和加固的方法。
第2章桥梁基础冲刷悬空病害成因分析与防治
2.1 桥梁基础类型简介
基础尤其是大跨径桥梁的深水基础，往往需要解决施工技术上的许多难点，也往往是控制整个桥梁工程进度的关键工程，其费用也占桥梁总造价相当大的比重。
近年来，国内修建了不少跨越大江大河、甚至跨越海湾的深水基础、复合基础，均得到较广泛的采用，地下连续墙已开始在桥梁基础中采用，超大的沉井也已经出现并顺利设置或下沉。这一切都标志着，桥梁基础工程技术已取得了很大的发展。
下面按基础的主要类型进行介绍。
2.1.1 大直径钢管桩、柱
大直径钢管桩用作摩擦桩，经历两个阶段：初期一般在管内浇筑砼，以防止钢管的锈蚀。这样做也会带来一些不利影响：需在管内取土，而对提高桩的承载能力作用不大；增大了桩的刚度，在地震时使桩顶受力增大；增加了施工难度与造价。
以后逐渐倾向于管内不填砼，由于管内土存在闭塞效应，因此钢管桩的承载能力比钢管外壁土壤摩阻力要增大不少。而闭塞效应的机理目前还不很清楚，因此往往通过静载试验来确定其承载力。具体实例如，日本跨径240m的滨名大桥每主墩采用49根直径1.6m钢管桩，组成水上承台。
在冲刷深、覆盖层较薄时，往往将钢管桩沉至岩面钻孔嵌岩，成为管柱基础。这时往往用砼填实。如日本主跨为220m及185m的内海大桥，水中四个深水墩均采用直径2m的钢管柱基础。
2.1.2 大直径钻孔灌注桩
大直径灌注桩具有承载力大、刚度大、施工快、造价省的优点。国内外很多采用直径2~4m的大直径钻孔桩；而且往往采用扩孔方法，直径可达3~4m，而在日本横滨横断大桥跨径460m的钢斜拉桥的基础中，将多柱基础嵌岩扩孔至直径10m，是目前世界最大的嵌岩直径。
在连续结构，尤其是连拱或连续斜拉桥设计中，刚度起关键作用，以减少下部构造的水平位移，减少由此引起的附加内力。这时桩基水平向承载力不控制设计，而是刚度控制设计，大直径灌注桩具有非常明显的优势。
2.1.3 沉井
沉井基础承载能力大，刚度大，可以适用于深水，但体积庞大，随着桩基的广泛采用，沉井的应用范围有所减少。不过在特大跨径的桥梁中，沉井仍为主要基础形式之一。
在大跨径桥梁的深水基础中，底节多采用浮式钢壳沉井，用双壁空心结构,浮运至墩位，灌水落床，再浇筑砼，接高下沉，直至设计标高。
2.1.4 复合基础
将桩或管柱与沉井结合的一种深水基础。沉井下到一定深度，封底，然后钻孔，将沉井内的桩嵌岩，沉井封底与桩或柱共同受力。
其优点是：1、可以降低承台的高度；2、可提供桩的施工场地；3、适应性强，尤其适应在岩面标高差异很大以及落差较大的河流；4、沉井可作防撞设施，保护桩及墩身。
2.2 概述
广东省粤北山区，大部分建于六、七十年代的公路桥梁出现了不同程度的病害，特别是桥梁的基础受冲刷、掏空日益严重，由于当时受经济条件、设计和施工技术的限制，多采用扩大、明挖基础形式。在受河流冲刷及河道上下游挖砂采石的影响，河床标高大幅下降，致使一些桥台、墩基础被冲刷悬空，严重影响行车安全。
下面就对桥梁基础病害产生的原因与预防加固措施作以浅析。
2.3 桥梁基础病害
在水中的桥墩，因为直接阻水，除了一般的冲刷以外，还有局部冲刷，在桥墩处形成局部漏斗形河床。当河床为厚砂砾卵石层时，因水流带动砂砾运动，会对钻孔灌注桩造成严重的磨损，甚至使桩中钢筋外露。特别是在地面或低水位以下、冻结线以上或冲刷线附近，基础或墩身常有环带状腐蚀，基础周围表面松散，严重者使砼形成空洞。
对于砼或浆砌片石扩大基础，主要缺陷是基础松散破裂和基础下冲空。
建立在天然地基上的浅基础常见的病害有：埋置深度浅，易受冲刷而掏空；埋置深度不足，受冻害影响；地基不稳定，易产生滑移或倾斜。
建立在岩石上的基础常见的病害有：基础至于风化石层上，风化部分未处理好，经水流冲刷而掏空或悬空；受地震时的剪切作用，易产生裂缝。
人工地基基础：因处于软弱地基上，在竖向荷载作用下压实沉陷，是基础下沉。
木桩基础：地下水位下降时，桩身常腐蚀。
钢筋砼打入桩基础：打桩时，桩身受损坏；受水冲刷、侵蚀，产生空洞、剥落等；受船只或其他漂浮物的撞击而损坏。
钻孔桩基础：施工时淤泥未完全清除，就灌注砼，而使形成后的基础下沉；施工不当，或受水冲刷、侵蚀而产生空洞、剥落、钢筋锈蚀等；灌注砼过程中发生塌孔而未处理，桩身部分脱空；受外力撞击而产生破坏。
管桩基础：承载力不足而使基础产生下沉。
沉井基础:地基下沉时，基础也产生一些下沉；基础下沉不均匀时，桥台台背高填土受地基土侧向流动的影响时，基础产生滑移、倾斜；中间层为弱粘土层时，由于附近施工挖基坑和填土等而变位；由于冲刷被冲走或地震而使地基液化，使基础变位。
2.4 病害成因
对于宽浅变迁河段，由于河床坡度比上游平缓，满水时从上游陡峻河床上推移来的大量泥沙多为卵砾石，远远超过了平缓河床上的挟运能力，因此河床上就发生多余泥沙的沉积，使河床逐渐升高，引导水流冲刷河床两岸，使河槽迁徙不定。在这些河段早期修建的桥涵，由于受经济条件的制约和对水流迁徙特性认识不足，往往是岸滩上的基础埋深较浅，基底标高与主河槽基底不一致。由于河槽摆动不定，原有岸滩若干年后可能变为主河槽，致使原有基础外露掏刷悬空。
有些大中桥基础原本是明挖基础及沉井基础，明挖基础由于具有就地取材、节约造价、方便施工的特点。但在有些变迁性河段上，由于水流搬运作用，一些浅河滩可能是过去的旧河道，多由一些卵石、砂砾石沉积而成，其深度少则几米，多则数十米，孔隙较大，且不稳定，因而在这样的地段基坑不可能开挖到稳定的老土持力层上，当河槽变迁时，原有的滩地可能再次变为主河槽，基石被冲刷掏空。
施工过程若施工质量控制不好，浆砌基础砂浆标号低，砂子杂质多、砌石石质差、尺寸小、砌垒不规范、灌浆不饱满，致使基础整体性差，抵抗水的冲刷能力弱。另外基坑开挖时未进行钎探，致使基础坐落在软弱下卧层上；或因设计中地质勘探不细，地基承载力确定不准；基底地质复杂、受力不均等引起基础倾斜、开裂、沉降等病害。
2.5 桥梁基础的防治
对于在卵石沉积层较厚的河床上修建的桥梁基础，受洪水冲刷往往会造成局部悬空，一般可采用基底压注水泥浆的办法进行处理。由于砂质河床松散、流动性大，一旦冲空就急剧扩大，引起大面子坍塌，倾刻即可毁掉整个桥梁基础，对于这类桥可采取在上游设截水墙，下游设梯级跌水墙，桥孔中间满铺浆砌片石的方案进行加固。方案是采取水泥法稳定基础。根据渗水性灌浆理论，浆液的扩散距离与压力成正比。为了创造一个边界，以使用浆量达到所需压力，先在基础周边立模浇筑砼，然后用级配卵石回填至基础墩台顶，在回填的同时埋入10根关闭上钻有多个细孔的压浆管。待周围浇筑的砼达到10Mpa时进行压浆。压浆材料用425普通硅酸盐水泥、粉煤灰、铝粉膨胀剂和水玻璃配制，为了防止浆液随地下水经卵石空隙流走，采取两次压浆法，即先按0.5~1Mpa压力对外圈孔注浆，待初凝充填周围卵石空隙后，再进行压浆，使压浆压力到1.5~2 Mpa为止。对于桥位斜交角度过大又处于次稳定性河段上的桥梁可通过采取调治、疏通上游河道的办法改变水流方向，解决河流冲刷问题。
当桥基础被洪水冲刷掏空后，应采取永久加固措施，确保桥基永久安全。要根据河床地质、病害程度采取不通的措施。
2.6 小结
应运用科学的手段和方法合理论证、正确判断桥梁基础病害成因，并采取有可行的预防加固措施，充分发挥旧桥功能，节约资金，保证公路运输安茜具有重
要的现实意义。对于旧桥基础病害的加固，不可能有一个固定模式，必须根据桥位所处地质、水文条件、桥型结构、施工技术条件等综合考虑，确定出符合世界的加固方案。
第3 章桩基础常见事故的发生及处理
3.1 桩基础常见事故
钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无弃土，对周围环境及邻近建筑物影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不通规模建筑物等优点，在桥梁、房屋、水利建筑物等工程中得到广泛应用，已成为一个周年纲要的桩型。随着社会经济发展的需要，钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大，单桩承载力也越来越高，同时，也使单柱单桩的设计成为可能。对于长桩、大桩，其施工难度大，易发生质量事故。而单柱单桩的设计，对桩的质量要求高，发生质量关事故后，加固处理难度大，且费用较高。因此，有必要对钻孔灌注桩的常见质量事故加以分析，找出质量事故发生的原因，研究相应对策，尽可能防止质量事故发生。
3.1.1桩基础常见事故的发生及处理
地质勘探主要存在勘探孔间距太大、孔深太浅、土工试验数据不足、土工取样和土工试验不规范、桩周摩阻力和桩端阻力不准等问题。设计文件主要存在对地质勘探资料没有认真消化、桩型选择不当、原始地面标高不清等问题。因此，在桩基础开始施工前，应针对这些问题对地质勘探资料和设计文件进行认真审查。另外，对桩基础持力层厚度变化较大的场地，应适当加密地质勘探探空，必要时进行补充勘探，防止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。场地有较厚的回填和软土层时，设计者应认真校核桩基是否存在负摩擦现象。
3.1.2孔口高程及钻孔深度的误差
3.1.2.1 孔口高程的误差
孔口高程的误差主要有两方面，一是由于地质勘探完成后场地再次回填，计算孔口高程时疏忽引起的误差。二是由于施工场地在施工场地在施工过程中废渣的堆积，地面不断升高，孔口高程发生变化造成的误差。其对策是认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程，每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。
3.1.2.2 钻孔深度的误差
有些工程场地回填平整前就进行工程地质勘探，地面高程较低，当工程地质勘探采用相对高程时，施工时应把高程换算一致，避免出现钻孔深度的误差。钻孔时应避免两部钻机在相邻孔位同时操作，每部钻机完成钻孔后至少相隔一个孔就位，另外，孔深测量应采用丈量钻杆的方法，取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面，不宜以固定孔深的方式终孔。因此，钻孔到达桩端持力层后应及时取样鉴定，确定钻孔是否进入桩端持力层。
3.1.3孔径误差
孔径误差主要是由于工人疏忽用错其他规格的钻头，或因钻头陈旧，磨损后直径偏小所致。对于桩径0.8~1.2 m的桩，钻头直径比设计桩径小30~50mm是合理的。每根桩开孔时，合同双方的技术人员应验证钻头规格，实行签证手续。
3.1.4钻孔垂直度不符合规范要求
造成钻孔垂直度不符合规范要求的主要原因如下：
1、场地平整度和密实度差，钻机安装不平整或钻进过程发生不均匀沉降，导致钻孔偏斜。
2、钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大，造成钻孔偏斜。
3、钻头翼板磨损不一，钻头受力不均，造成钻头偏离方向。
4、钻头遇到软硬土层交界面或倾斜岩面时，钻压过高使钻头受力不均，造成钻头偏离方向。
控制钻孔垂直度的主要技术措施为：
1、压实、平整施工场地。
2、安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整。
3、定期检查钻头。钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换。
4、在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速钻压钻进。发现钻孔偏斜，应及时回填粘土，冲平后再低速钻压钻进。
5、在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
3.1.5桩端持力层判别错误
持力层判别是钻孔桩成败的关键，现场施工必须给予足够重视。对于非岩石类持力层，判断比较容易，可根据地质资料的深度，结合现场取样进行综合判定。