《桥梁下部施工技术》习题及答案

项目1习题及答案

1．我国在长江上架起的第一座桥是哪一座？我国在长江上自行设计、制造、施工的第一座桥是哪一座桥？

我国在长江上架起的第一座桥是武汉长江大桥，我国在长江上自行设计、制造、施工的第一座桥是南京长江大桥。

2．什么叫桥梁？桥梁通常由哪几部分组成？

桥梁是道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其他障碍（如公路或铁路）等时，为了保持道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力而建造的专门的人工构造物。

桥梁由上部结构、下部结构、附属结构和支座系统组成。 3．解释以下桥梁术语：计算跨径、净跨径、标准跨径、桥梁全长、多孔跨径总长、桥梁高度、桥梁建筑高度、桥下净空、拱桥净矢高、拱桥计算矢高、拱桥矢跨比。

（1）计算跨径l。梁桥为桥跨结构两支承点间的距离；拱桥为两拱脚截面重心点间的水平距离。

（2）净跨径l0。为计算水位上相邻两个桥墩（台）间的净距离。通常把梁桥支承处内边缘间的距离、拱桥两拱脚截面最低点间的水平距离也称为净跨径。

（3）标准跨径lb。梁桥为桥墩中线间或桥墩中线与台背前缘间的距离；拱桥为净跨径。

（4）桥梁全长L。有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间

的距离；无桥台的桥梁为桥面系行车道长度。

（5）多孔跨径总长L1。梁桥为多孔标准跨径总和；拱桥为两桥台内拱脚截面最低点（起拱线）间的距离；其他型式桥梁为桥面系行车道长度。

（6）桥梁高度H。行车道顶面至低水位间的距离，或行车道顶面至桥下路线的路面间距离。

（7）桥梁建筑高度h。行车道顶面至上部结构最低边缘间的距离。 （8）桥梁容许建筑高度h容。桥面标高与桥下通航或排洪必需的净空高度之差。

（9）桥下净空H0。上部结构最低边缘至计算水位（计算水位=设计水位+壅水+浪高）或通航水位间的距离。对于跨越其他路线的桥梁，是指上部结构最低边缘至所跨越路线的路面间的距离。 （10）拱桥矢高。从拱顶截面下缘至过起拱线的水平线间的垂直距离，称为净矢高（f0）；从拱顶截面重心至过拱脚截面重心的水平线间的垂直距离，称为计算矢高（f）。

（11）拱桥矢跨比。计算矢高与计算跨径之比（f/L），称为拱圈的矢跨比（或称拱矢度）。

4．桥梁按结构基本体系分哪几种形式？简述各种桥型的受力特点。

按照结构体系分类，桥梁有梁式桥、拱式桥、悬索桥、刚架桥、组合体系桥型五种基本体系。各种桥型的受力特点如下：

梁式桥在竖向荷载作用下，支座只产生竖向反力，桥跨承载结构

由梁（板）组成，承受弯矩和剪力，以受弯为主。

拱桥外形美观，是一种在竖向荷载作用下，拱脚处产生水平推力的结构，正是由于这个水平推力的作用，使拱内弯矩大大减小，可使拱圈主要承受压力，提高了跨越能力。

悬索桥的主要承重结构是悬挂在两塔架上的强大的柔性缆索。桥跨上的荷载由加劲梁承受，并通过吊索将其传至缆索。主缆索是主要承重结构，其仅受拉力。

刚架桥的上部结构和墩台（支柱）彼此连成一个整体。刚架桥的主要承重结构是梁与立柱（墩柱、竖墙）刚性连接的结构体系。刚架桥的特点是在竖向荷载作用下，柱脚处不仅产生竖向反力，同时产生水平反力，使其基础承受较大的推力。刚架桥中梁和柱的截面均有弯矩、剪力和轴力作用，因而其受力状态介于梁桥和拱桥之间。

由拉、压、弯等几个不同受力体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。各种受力体系互相联系，共同受力。

5．桥梁按多孔跨径总长及单孔跨径是如何分类的？

特大、大、中、小桥和涵洞划分标准

桥梁分类 特大桥 大桥 中桥 小桥 多孔跨径总长L1/m L1>1 000 100≤L1≤1 000 30< L1< 100 单孔标准跨径lb/m lb>150 40≤lb≤150 20≤lb<40 5≤lb<20 8≤L1≤30 涵洞 — lb<5 6．桥梁设计的基本原则是什么？

公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展的需要，按照安全、适用、经济、美观和有利环保的原则进行设计。

7．桥位勘测中需要调查的设计资料有哪些方面的内容？ 1）调查桥梁的使用要求

调查桥上的交通种类、车辆荷载等级、交通量及其增长率和行人情况，据此确定荷载设计标准、车道数目、行车道宽度及人行道宽度。调查桥上是否需要通过各种管线（如水管、煤气管，电力、通信线路等），为此可能需要在桥上预留专门的位置。

2）选择桥位

桥梁设计首先要确定桥位，按照《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）的规定，小桥和涵洞的位置与线形，一般应符合路线的走向，为满足水文、线路弯道等要求，根据实际情况可设计斜桥和弯桥。对于公路上的特大桥、大桥、中桥桥位，原则上应服从路线走向，一般应将桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。

大、中桥一般应选择2～5个桥位，进行综合比较，选择出最合理的桥位。

3）测绘桥位附近的地形图

测量桥位处的地形、地物，并绘制成平面地形图，供设计和施工使用。

4）调查地质资料

根据桥梁分孔情况确定钻孔的数量和位置。桥位处的地质情况必须仔细探明，包括土的分层高度、物理力学性能、地下水位以及有无不良地质现象（如岩石破碎带、裂隙、溶洞等）等，并将钻探所得资料绘制成地质剖面图和柱状图，作为基础设计的依据。

5）调查和收集水文资料

水文资料为确定桥面标高、跨径和基础埋深提供依据，主要包括以下内容。

（1）河道性质。河床及两岸的冲刷和淤积，河道的自然变迁及人工规划，是否为季节性河流。

（2）测量桥位处河床断面、河床比降，调查河槽各部分的形态标高和粗糙率，计算流速、流量等，通过计算确定设计水位处的平均流速和流量，结合河道性质可以确定桥梁的最小总跨径，选择通航孔的位置和墩台基础的形式及埋置深度。

（3）调查了解洪水位的多年历史资料，通过分析推算设计洪水位。 （4）向航运管理部门了解和协商确定设计通航水位和净空等，根据通航要求与设计洪水位，确定桥梁的分孔跨径与桥跨底缘的设计标高。

6）调查有关气象资料和地震情况

有关气象资料和地震情况包括气温、雨量、风速（或台风影响），以及有记载的地震资料。

7）其他资料

其他资料包括建材供应情况，电力供应情况，当地运输条件，新建桥位上、下游有无老桥等。

8．桥梁设计程序有哪些？根据不同情况应采用哪些不同的设计程序？

我国的基本建设程序分为前期工作和设计工作两大阶段。前期工作分为预工程可行性研究（简称“预可”）阶段和工程可行性研究（简称“工可”）阶段。设计工作分为初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。

目前，国内一般的（常规的）桥梁采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计；对于技术上复杂的特大桥、互通式立交桥或新型桥梁结构，需要增加技术设计，即采用三阶段设计；对于技术简单、方案明确的小桥，也可以采用一阶段设计，即施工图设计。

9．桥梁纵断面设计包括哪些内容？

首先要根据河流的水文站观测资料、洪水调查资料和文献考证资料来确定水文资料，然后根据水文资料来计算桥位处的设计流量、设计水位，最后根据桥位处的设计流量和设计水位（如果是通航河段还要考虑通航水位）来确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥梁的高度、基础埋置深度、桥面标高和桥头引道的纵坡等内容。

10．桥梁的分孔主要与哪些因素有关？

桥梁总跨径确定以后，还需进一步进行分孔布置。要根据通航要求，地形、地质情况以及技术经济和美观等方面综合确定。

对于一座较长的桥梁，应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，这

些不仅影响到使用效果、施工难易等，而且在很大程度上关系到桥梁的总造价。跨径越大、孔数越少，上部结构的造价就越高，墩台的造价就越低；反之，则上部结构的造价会降低，而墩台的造价将提高。这与桥墩的高度以及基础工程的难易程度有着密切关系。最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价趋于最低。

对于通航河流，在分孔时首先应考虑桥下通航的要求。桥梁的通航孔应布置在航行最方便的河域。对于变迁性河流，鉴于航道位置可能发生变化，就需要多设几个通航孔。

在山区的深谷中，在水深流急的江河上，或需要在水库上建桥时，为了减少中间桥墩，应加大跨径。若条件允许，可采用特大跨径单孔跨越。在布置桥孔时，有时为了避开不利的地质段（如岩石破碎带、裂隙、溶洞等），也要将桥基位置移开，或适当加大跨径。

在有些结构体系中，为了保证结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。

跨径的选择还与施工能力有关，有时选用较大跨径虽然在经济上是合理的，但限于当时的施工技术能力和设备条件，也不得不将跨径减小。对于大桥施工，基础工程往往对工期起控制作用，在此种情况下，从缩短工期出发，就应减少基础数量而修建较大跨径的桥梁。

11．人行道、自行车道的宽度有什么规定？

对高速公路上的桥梁应设检修道，不宜设人行道。一、二、三、四级公路上桥梁的人行道和自行车道的设置应根据需要而定，并应与前后路线布置协调。人行道、自行车道与行车道之间，应设分隔设施。

人行道的宽度为0.75 m或1.0 m，大于1 m时按0.5 m的倍数增加。一条自行车道的宽度为1.0 m，当单独设置自行车道时，一般不应少于两条自行车道的宽度。

12．桥面横坡、人行道横坡分别是怎样规定的？说明它们排水的方向。

为了满足桥面上排水的需要，桥面应根据不同类型的桥面铺装设置从桥面倾向两侧的1.5%～3.0%的横坡；人行道设置向行车道倾斜1%的横坡。

13．简述桥梁方案比较的内容和步骤。 1）明确各种高程的要求

在桥位纵断面图上，先按比例绘出设计洪水位、通航水位、堤顶高程、桥面高程、通航净空、堤顶行车净空位置图。 2）桥梁分孔和初拟桥型方案草图

在上述确定了的各种高程的纵断面图上，根据泄洪总跨径的要求，做桥梁分孔和桥型方案草图，做草图时思路要宽广，只要基本可行，尽可能多绘一些草图，以免遗漏可能的桥型方案。 3）方案初筛

对草图方案作技术和经济上的初步分析和判断，筛去弱势方案，从中选出 2～4个构思好、各具特点的方案，作进一步的详细研究和比较。

4）详绘桥型方案图

根据不同桥型，不同跨度、宽度和施工方法，拟定主要尺寸并尽

可能细致地绘制各个桥型方案的尺寸详图。对于新结构，应做初步的力学分析，以准确拟定各方案的主要尺寸。 5）编制估算或概算

依据编制方案的详图，计算出上、下部结构的主要工程数量，然后依据各省、市或行业的估算定额或概算定额编制出各方案的主要材料（钢、木、混凝土等）用量、劳动力数量、全桥总造价。 6）方案选定和文件汇总

全面考虑建设造价、养护费用、建设工期、营运适用性、美观等因素，综合分析，阐述每个方案的优缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。在深入比较的过程中，应当及时发现并调整方案中的不尽合理之处，确保最后选定的方案是优中选优的方案。 项目2习题及答案

1．什么是地基？什么是基础？为了保证结构物安全和正常使用，地基和基础应满足什么要求？

地基是承受结构作用的土体、岩体。基础是将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。为了保证结构物安全和正常使用，地基和基础必须有足够的强度、稳定性，变形也应在容许范围之内。

2．桥梁基础分哪几种类型？

（1）按基础的刚度分为刚性和柔性基础。

（2）按基础按埋置深度分为浅基础（5 m以内）和深基础两种。 （3）按构造形式分为实体式和桩柱式两类。

（4）按施工方法分类，有明挖法、沉井、沉箱、沉桩、沉管灌注桩、就地钻（挖）孔灌注桩等。

（5）按基础的材料分为混凝土、钢筋混凝土结构、钢结构、砌石基础、临时的木结构。

3．什么是刚性角？各种圬工材料的刚性角分别是多少？ 刚性基础的悬出段长度通常用压力分布角α来控制，α角是自墩（台）身底的边缘与基底边缘的连线和竖直线间的夹角，即使

max，其中，max称为刚性角，刚性角max与基础圬工材料的强度

有关。根据《桥梁设计常用数据手册》，常用基础材料的刚性角max值按下面提供的数据取用：砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以下砂浆砌筑时max≤30º；砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以上砂浆砌筑时max≤35º；混凝土浇筑时max≤40º。

4．什么是襟边？襟边的作用是什么？

襟边c1是指在基础顶面较所支撑的墩台身底面外形轮廓大出一个距离，其作用是考虑到基础施工时工作条件较差，定位尺寸可能有所偏差，留有襟边后可有调整余地；另外也便于墩台施工时作为模板支架的支撑点。

5．什么是基础的埋置深度？桥涵墩台基础基底埋置深度应符合哪些规定？

基础的埋置深度：无冲刷时从河底或地面至基础底面的距离；有冲刷时从最大冲刷线（包括河床自然演变冲刷、设计洪水位的一般冲刷深度及构造物阻水引起局部冲刷深度）至基础底面的距离。

（1）当墩台基底设置在不冻胀土层中时，基底埋深可不受冻深的。

（2）当上部为外超静定结构的桥涵基础，其地基为冻胀土层时，应将基底埋入冻结线以下不小于0.25 m。

（3）当墩台基础设置在季节性冻胀土层中时，基底的最小埋置深度应满足规范要求。

（4）涵洞基础，在无冲刷处（岩石地基除外），应设在地面或河床底以下埋深不小于1 m处；如有冲刷，则基底埋深应在局部冲刷线以下不小于1 m处；如河床上有铺砌层时，基础底面宜设置在铺砌层顶面以下不小于1 m处。

（5）位于河槽的桥台，当其最大冲刷深度小于桥墩总冲刷深度时，桥台基底的埋深应与桥墩基底相同；当桥台位于河滩时，对河槽摆动不稳定河流，桥台基底高程应与桥墩基底高程相同；在稳定河流上，桥台基底高程可按照桥台冲刷结果确定。

6．某桥墩为混凝土实体墩刚性扩大基础，墩台承受作用标准值效应组合：支座反力为800 kN及900 kN；桥墩及基础自重为5 000 kN；设计水位以下墩身及基础浮力为1 000 kN；制动力为80 kN；墩帽与墩身受到的风力别为2.0 kN和15.0 kN。结构尺寸及地质、水文资料如图2-46所示（基底宽为3.0 m，长为10.0 m）。验算：（1）地基承载力；（2）基底合力偏心距；（3）基础稳定性。

图2-46 习题7图（单位：m）

解：（1）验算地基承载力

N=800+900+5000-1000=5700（kN）

2A=3×10=30（m）

M=（900-800）×0.25+80×10.1+2×9.8+15×6.3=947.1（kN﹒m）

W=（10×32）/6=15（kN﹒m）

b=3（m），h=4.1（m），1=20.5-10=10.5（kN/m3），2=20.5-10=10.5（kN/m3）；

查表得k1=2.0，k2=4.0；

查表2-9得基底承载力基本容许值[fa0]=370（kPa）；R=1.0。

fafa0k11b2k22h3

=370+2.0×10.5×（3-2）+4.0×10.5×（4.1-3） =437.2（kPa）

pmaxNM5700947.1=253.14（kPa）≤437.2（kPa） AW3015地基承载力满足要求。

（2）验算基底合力偏心距

e0Me0N M947.1e00.166(m)N5700

查表2-16非岩石地基[e0]≤ρ

ρ=b/6=0.5（m）

e00.166[e0]0.5(m)

基底合力偏心距满足要求。 （3）基础稳定性 抗倾覆稳定性验算：k0倾覆稳定性满足要求。 抗滑动稳定性验算：kcPiHiPs=1.5/0.166=9.04≥1.3 e0Hia

=（0.35×5700）/（80+2+15）=20.6≥1.3 （查表表2-19，取0.35） 滑动稳定性满足要求。

7．什么是桩基础？桩和承台的作用是什么？

桩基础是由桩以及连接桩顶的承台或系梁所组成的基础。桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去。承台将外力传递给各桩并箍住桩顶使各桩共同承受外力。

8．桩按承载性状和成桩方法分别分哪几种？ 1）按承载性状分类

（1）摩擦桩。桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，并考虑桩端阻力。 （2）端承桩。桩顶荷载主要由桩端阻力承受，并考虑桩侧阻力。 2）按成桩方法分类

（1）非挤土桩。非挤土桩分为干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩。

（2）部分挤土桩。部分挤土桩分为冲孔灌注桩、挤扩孔灌注桩、预钻孔沉桩、敞口预应力混凝土管桩等。

（3）挤土桩。挤土桩分为锤击桩、静压桩、振动沉入预制桩及闭口预应力混凝土管桩等。

9．混凝土桩的构造应满足哪些要求？

（1）桩身混凝土强度等级，钻（挖）孔桩、沉桩不应低于C25；管桩填芯混凝土不应低于C15。

（2）钢筋混凝土沉桩的桩身配筋应按运输、沉入和使用各阶段内力要求通长配筋。桩的两端和接桩区箍筋或螺旋筋的间距须加密，其值可取40～50 mm。

（3）钻（挖）孔桩应按桩身内力大小分段配筋；当内力计算表明不需配筋时，应在桩顶3.0～5.0 m内设构造钢筋。

（4）钢筋混凝土预制桩的分节长度应根据施工条件决定，并应尽量减少接头数量。接头强度不应低于桩身强度，接头法兰盘不应突出于桩身之外，在沉桩时和使用过程中接头不应松动和开裂。 （5）当桩端嵌入非饱和状态强风化岩的预应力混凝土敞口管桩时，应采取有效的预防渗水软化桩端持力层的措施。

（6）当河床岩层有冲刷时，钻孔桩的有效深度应考虑岩层最低冲刷标高。

10．桩的中距应符合哪些要求？

①摩擦桩。锤击、静压沉桩，在桩端处的中距不应小于桩径（或边长）的3倍，对于软土地基宜适当增大；振动沉入砂土内的桩，在桩端处的中距不应小于桩径（或边长）的4倍。桩在承台底面处的中距不应小于桩径（或边长）的1.5倍。

钻孔桩中距不应小于桩径的2.5倍。挖孔桩中距可参照钻孔桩采用。

②端承桩。支承或嵌固在基岩中的钻（挖）孔桩中距不应小于桩径的2.0倍。

③扩底灌注桩。钻（挖）孔扩底灌注桩中距不应小于1.5倍扩底直径或扩底直径加1.0 m，取较大者。

11．承台和横系梁的构造应符合哪些要求？

（1）承台的厚度宜为桩直径的1.0倍及以上，且不宜小于1.5 m，混凝土强度等级不应低于C25。

（2）当桩顶直接埋入承台连接时，应在每根桩的顶面上设1～2层钢筋网。当桩顶主筋伸入承台时，承台在桩身混凝土顶端平面内须设一层钢筋网，在每米内（按每一方向）设钢筋网1 200～1 500 mm2，钢筋直径采用12～16 mm，钢筋网应通过桩顶且不应截断。承台的顶面和侧面应设置表层钢筋网，每个面在两个方向的截面面积均不宜小于400 mm2/m，钢筋间距不应大于400 mm。

（3）当用横系梁加强桩之间的整体性时，横系梁的高度可取为0.8～1.0倍桩的直径，宽度可取为0.6～1.0倍桩的直径。混凝土的强度等级不应低于C25。纵向钢筋不应少于横系梁截面面积的0.15%；箍筋直径不应小于8 mm，其间距不应大于400 mm。

当横系梁不受力时，构造钢筋应按不小于其横截面面积的0.15%设置。

当桩顶不破头直接埋入承台时，应在桩顶面上设1～2层局部钢筋网，钢筋直径不应小于12 mm，钢筋网每边长度不小于桩径的2.5倍，网孔尺寸为100×100 mm～150×150mm。

12．某桥位的地质勘察情况如图2-47所示。勘察时地面标高为70.00 m，设计桩顶标高为69.00 m，地下水位标高为66.00 m；若采用直径为1.50 m的钻孔桩，桩底嵌入持力层的深度为2.0 m。试计算单桩容许承载力。 70.00 硬塑亚黏土：1=19.5 kN/m3，1=70 kPa 65.00 软塑亚黏土：2=19.0 kN/m3，2=50 kPa 60.00 fa0=700 kN/m3，τ3=150 kPa 圆砾碎石土，密实状态：图2-47 习题14图

解：

桩的周长u=×1.5m=4.713 m

桩的截面面积（直径为1.5 m）

A1.524=1.7674 m2

桩穿过各土层的厚度为l1=4m、1=70 kPa，l2=5m、2=50 kPa，

l3=2m、τ3=150 kPa。

地基土为圆砾碎石土、密实状态，查表2-14得k2＝6.0。 t/d＝0.3/1.5=0.2，查表2-24经内插得m0＝0.85。

值由l/d＝11/1.5=7.33，桩底土透水，查表2-23得=0.70。

基底以上土层的加权平均重度r2=（kN/m3）

(19.510)4(1910)5=9.22

45Ra1uqiklim0Afa0k22(h3)

2=0.5×4.713×(4×70+5×50+2×150)+0.7×0.85×1.7674×[700+6.0

×9.22×(12-3)]

=1955.90+1259.69 =3215.59(kN)

13．什么叫负摩阻力？什么是中性点？中性点的位置与哪些因素有关？

当桩穿过软弱可压缩土层时，桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所产生的向下摩阻力，称负摩阻力。

正、负摩阻力变换处的位置，称为中性点。 中性点位置的确定与作用荷载和桩周土的性质有关。 14．负摩擦力对地基土抗力和桩身强度有哪些影响？

（1）作用于桩侧表面的总负摩擦力有可能使桩的负荷过大，从而使桩基的沉降过大或桩身结构受到损坏。

（2）正如前面已指出过的，由于桩承担了一部分土体重量，即负摩擦力减少了桩端标高处的有效覆盖压力，这可能导致桩端阻力降低。

（3）当建筑物的部分基础或同一基础中部分桩发生负摩擦力时，将出现桩群的不均匀沉降，致使上部结构损坏。

（4）负摩擦力对桩的作用可达到中性点的标高处。在挪威，认为如果把中性点以下桩的弹性压缩都考虑在内的话，可假设中性点是位于周围土沉降为5 mm的标高处；对打到基岩的桩，一般认为应假设中性点位于桩端处。

（5）桩群四角的桩分担到的负摩擦力比桩群内部的桩要大。 （6）在正常固结的软黏土中，如果桩长是20～25 m，其负摩擦力常常与桩的容许荷载值相等，在此种情况下，应估计到端承桩会转变为摩擦桩。

15．单排桩桩基础和多排桩桩基础各有哪些优缺点？

排桩桩基础和多排桩桩基础主要是根据受力情况来确定，但也与桩长、桩数的确定密切相关。多排桩稳定性好，抗弯刚度较大，能承受较大的水平荷载，水平位移较小，但多排桩的设置将会增大承台的尺寸，增加施工困难，有时还会影响航道。

单排桩与多排桩相反，能较好地与柱式墩台结构形式配用，可节省圬工，减小作用在桩基的竖向荷载。因此，当桥梁跨径不大、桥高

较矮时，或单桩承载力较大、需要桩数不多时常采用单排排架式基础。

16．什么是沉井？沉井基础的特点有哪些？

沉井是上下敞口带刃脚的空心井筒状结构，依靠自重或配以助沉措施下沉至设计标高处，以井筒作为结构的基础。

沉井基础的特点是埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；下沉过程中，沉井作为坑壁围护结构，可起到挡土、挡水的作用；施工中不需要很复杂的机械设备，施工技术也较简单。

17．沉井按不同的分类方法分别分为哪几种类型？

（1）按使用材料分混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、竹筋混凝土沉井、钢沉井。

（2）按平面形状分为圆端形和矩形，也有用圆形的。 （3）按沉井的立面形状可分为竖直式、台阶式和倾斜式。 18．一般沉井构造由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 沉井主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底和盖板等组成。

井壁是沉井的主体部分，其作用有如下几方面。 （1）作为施工时的围堰，用以挡土、隔水。 （2）提供足够的重量，使沉井能克服阻力顺利下沉。 （3）沉至设计标高并经填心后，作为墩台基础。

刃脚作用是在沉井的自重作用下切土下沉，同时可支承沉井。 隔墙增强沉井的刚度，使井壁的挠曲应力减小。

井孔是挖土排土的工作场所和通道。

凹槽设在井孔下端近刃脚处，其作用是使封底混凝土与井壁有较好的接合，封底混凝土底面的反力能够更好地传给井壁（如井孔全部填实的实心沉井也可不设凹槽）。

射水管利于控制水压和调整下沉方向。 封底和盖板使沉井形成整体，共同受力。 19．桥梁墩台的作用是什么？

桥梁墩台是桥墩和桥台的合称，是支承桥梁上部结构的结构物，它与基础统称为桥梁下部结构，其主要作用是承受上部结构传来的荷载，并将它及本身自重传给地基。

20．重力式桥墩墩帽的平面尺寸是如何确定的？ ①顺桥向宽度bfa2c12c2。

②横桥向宽度B=两侧主梁间距+支座横向宽度+2c12c2。 式中，f为桥墩上相邻两跨的支座中心距离（cm）；a为支座顺桥向宽度（cm）；c1为出檐宽度（cm），一般为5～10 cm；c2为支座边缘到墩台身边缘的最小距离（cm）。

21．为什么拱桥每隔几孔需设置单向推力墩？单向推力墩有哪几种形式？

在多孔拱桥中，为防止一孔破坏而引起其他孔的连锁反应，应每隔3～5孔设单向推力墩。中小跨径拱桥可采用下列形式的单向推力墩。

（1）普通柱墩加设斜撑及拉杆的单向推力墩。

（2）悬臂式单向推力墩。悬臂式单向推力墩是在桥墩的顺桥向双向挑出悬臂，当单向推力出现时，可由另一侧拱座上的竖向分力与悬臂长所构成的稳定力矩来平衡。

（3）实体单向推力墩。当桥墩较矮及单向推力不大时，只需加大实体墩身的尺寸。

22．重力式U形桥台背墙和侧墙的顶宽尺寸分别是多少？前墙和侧墙任一水平截面的宽度应满足什么要求？

无论是梁桥还是拱桥，桥台前墙的任一水平截面的宽度不宜小于该截面至墙顶高度的0.4倍。侧墙的任一水平截面的宽度，对于片石砌体不宜小于该截面至墙顶高度的0.4倍，对于块石、料石砌体或混凝土则不小于0.35倍。如果桥台内填料为透水性良好的砂质土或砂砾，则上述两项可分别减为0.35倍和0.3倍。侧墙尾端应有75 cm的长度伸入路堤，以保证与路堤衔接良好。

23．叙述排除U形桥台前墙后面积水的措施。

U形桥台的台心应填以渗透性较好的土，如砂性土或砂砾。桥台后应设防水层，并将积水引向设于桥台后横穿路堤的盲沟内。

24．拱桥桥台的主要类型有哪几种? 1）重力式U形桥台、 2）轻型桥台

（1）八字形轻型桥台和前倾式轻型桥台。（2）U形轻型桥台。（3）背撑式桥台。（4）空腹L形桥台。（5）履齿式桥台。 项目3习题及答案

1．桥涵施工放样的主要工作内容有哪些？ （1）墩台纵横向轴线的确定。 （2）基坑开挖及墩台扩大基础的放样。 （3）桩基础的桩位放样。

（4）承台及墩身结构尺寸、位置放样。 （5）墩帽及支座垫石的结构尺寸、位置放样。 （6）各种桥型的上部结构中线及细部尺寸放样。 （7）桥面系结构的位置、尺寸放样。 （8）各阶段的高程放样。 2．布设水准点应满足哪些要求？

（l）水准基点距工地道路中线不应小于50 m，距墩、台的边缘不应小于基础深度的2倍距离。

（2）施工水准点距公路边缘不应小于5 m，距施工的墩、台边缘不宜小于其基础深度的距离。对高填方或大挖方的路基，其水准点必须设在填（或挖）方边线外。

（3）在地质不佳或易受破坏地段，水准基点应埋设辅助点和暗标。点的基础底部应埋于冻土深度以下至少0.5 m。

（4）当特大桥两岸为陡峻的土坡时，可按一定高差设置辅助施工水准点，便于高桥墩的高程放样。

3．布设桥梁三角网应满足哪些要求？ （1）三角点之间的视野应开阔，通视要良好。 （2）三角点不应位于可能被淹没及土壤松软的地区。

（3）三角网的图形要简单，三角点的基础应具有足够的强度。 （4）桥轴线应为三角网的一条边，并与基线的一端相连，以确保桥轴线的精度。

（5）桥梁三角网的边长与跨越障碍物的宽度有关，如为跨河桥梁则与河宽有关，一般在0.5～1.5倍障碍物宽度范围内变动。 （6）为了校核起见，应至少布设两条基线，基线的长度应为桥轴线长度的0.7～0. 8倍。

4．简述采用方向交会法测设水中桥墩位置的方法。

对位于水中采用交会法设置中心的墩台，可在交会点的围堰上置镜，根据墩台纵横向十字线的方位角和交会方向线方位角的关系，后视基线点拨角以控制施工。

在桥位控制桩AB间的距离算出后，分别自A、B点量出桥台中心至A、B桩的距离，即可定出桥台①和桥台④的位置，如图3-10所示。

图3-10 交会法测定桥墩位置

水中桥墩的位置可采用前方交会来确定，具体步骤为：将三架经

纬仪分别安置在A、C和 D点，安放在C、D点的经纬仪均以A点

'2为后视，分别按计算好的交会角2、量出角值，三架经纬仪交会点

重合处即为桥墩的中心位置。

交会角2和2'的数值可用三角公式计算。经②号墩中心向基线AC作一辅助垂线②n，如图3-10所示，则

2arctand2sinsd2cos （3-10） d2sin'2arctansdcos （3-11）

2如三架经纬仪的交会点不重合（见图3-11），但交会的误差三角形在桥轴中心线上的距离c2c3不超过2.5 cm（对墩底放样）或1.5 cm（对墩顶放样），则可由c1向桥轴线作垂线交于轴线上c点，c点即为桥墩②的中心位置。桥墩的上、下游端点位置也可参照上述原理和方法确定。

5．画图并简述正桥和斜交桥梁的锥坡坡脚放样步骤。 正桥锥坡放样：先根据锥体的高度H和坡率m、n，计算出锥坡底面椭圆的长轴A和短轴B，用A和B作半径，画出同心四分之一圆。将圆分成若干等份，将等分点1，2，3，4……分别和圆心相连，得到若干条径向直线。从各条径向直线与两个圆周的交点互作垂线交于I，Ⅱ，Ⅲ……连接这些点得椭圆曲线，如图3-17所示。

1234IIIIV3'4'5'6'VIV765II1'2'

图3-17 双圆垂直投影图解法

斜桥锥坡放样：纵横图分解法的做法是：按a和b的长度引一平行四边形；将a和b均分为10等份，并将各点顺序编号；由b的0点连a的1点，由b的1点连a的2点，依此类推，最后由b的9点连a的10点，即形成锥坡的底线，如图3-20所示。

图3-20 斜桥锥坡纵横图分解法

项目4习题及答案

1．加固基坑壁的临时性方法有哪几种？

基坑围护结构作为加固坑壁的临时性措施，有以下几种： （l）挡板支撑。（2）钢木结合支撑。（3）板桩支撑。（4）采用混凝土护壁。

2．基坑排水的方法有哪几种？

基坑排水的方法一般有表面排水法及轻型井点法两种。 3．轻型井点法的适用条件是什么？轻型井点法注意事项是什

么？

井点排水法适用于渗透性较大的砂性土（渗透系数K=0.1～80 m/d），对于淤泥或软黏土地基其效果较差。

使用注意事项：降水系统接通后，进行试抽水。若无漏水、漏气和淤塞等现象，即可使用。还应注意控制真空度。在系统中装真空表，一般真空度不低于55.3～66.7 KPa，若管路井点有漏气，则会造成真空度达不到要求。为了保证能够连续抽水，应配置双套电源。待基础浇筑回填后，才能拆除井点。冬季施工时，应对集水管作保温处理。

4．修筑围堰的注意事项有哪些？各种围堰的适用条件是什么？ 修筑围堰的注意事项如下：

（1）堰顶标高至少应高出施工期间可能出现的最高水位0.5 m以上。

（2）围堰的平面形状应与基础的平面形状相符，围堰的迎水面应做成流线型，以利于减小水流阻力。

（3）由于围堰的修筑，使河流过水断面缩小，流速增大，将引起较大的集中冲刷，可能会造成围堰冲坍或严重漏水，并可能由于部分河面被堵塞而影响通航。因此，为了防止上述不利情况的出现，围堰的断面不应超过流水断面的30％。

（4）围堰内面积应考虑坑壁放坡和浇筑基础时的要求。 各种围堰的适用条件如下：

土围堰适用于水深不超过2 m、流速小于0.5 m/s、河床土质为不透水或透水甚微的河道中。

当水深不超过3.5 m、流速小于2.0 m/s时，可采用单（麻）袋围堰。

木板桩围堰适用于砂性土、黏性土和不含卵石的其他土质河床。当水深在2～4 m时，可采用单层木板桩围堰，必要时可在板桩外围加填土堰，如图4-15所示，但水的流速不宜超过0.5 m/s。当水深在4～6 m时，可用中间填黏土的双层木板桩围堰，如图4-16所示。木板桩的构造与前面所讲的木板桩支撑相同。

钢板桩围堰适用于砂类土、碎卵石类土、硬黏性土和风化岩等地层，它具有材料强度高、防水性能好、穿透土层能力强、堵水面积最小、可重复使用的优点。因此，当水深超过5 m或土质较硬时，可选用这种围堰。

套箱围堰适用于无覆盖层或覆盖层较薄的水中基础。

5．钻孔灌注桩施工时护筒的作用是什么？埋置护筒时的注意事项有哪些？

护筒的作用是：固定钻孔位置；开始钻孔时对钻头起导向作用；保护孔口防止孔口土层坍塌；隔离孔内孔外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位以产生足够的静水压力稳固孔壁。

埋置护筒时特别应注意下列几点：

（1）护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于50 mm，竖直线倾斜不大于1%。

（2）护筒高度宜高出地面0.3 m或水面1.0～2.0 m。当处于潮水影响地区时，应高出最高施工水位1.5～2.0 m，并应采取稳定护筒内

水头的措施。

（3）护筒的埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况下埋置深度宜为2～4 m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。有冲刷影响的河床，应沉入局部冲刷线以下不小于1.0～1.5 m。

（4）下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大（一般比护筒直径大0.1～0.6 m），护筒四周应夯填密实的黏土，护筒应埋置在稳固的黏土层中，否则应换填黏土并密实，其厚度一般为0.50 m。

6．钻孔灌注桩成孔时，泥浆起什么作用？制备泥浆应控制哪些指标？

泥浆在钻孔中有以下几方面作用：

（1）在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔。

（2）泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面会形成一层胶泥，起到护壁作用；同时将孔内外水流切断，起到稳定孔内水位的作用。

（3）泥浆比重大，具有挟带钻渣的作用，利于钻渣的排出。 钻孔泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标可参照下表选用。

泥浆的性能指标表

钻孔 地层 泥浆性能指标 方法 情况 含相对密度 黏度 /(s) 砂率 /% 一般1.05～正循地层 环 1.20 16～22 19～28 16～20 ≤4 ≥95 反循易坍1.06～环 地层 1.10 18～≤4 ≥95 28 ≤4 ≥95 卵石1.10～土 1.15 20～35 18～≤4 ≥95 冲抓 地层 冲击 地层 1.40 30 1.20 24 22～≤4 ≥95 易坍1.20～8～胶体失水率 /(ml·3率 /% ) 泥皮酸厚 /(mm· 静切碱力 度/Pa pH ) 8～1.0～0min-130min-14 8～4 ≥96 ≥96 ≤25 ≤15 ≤2 2.5 ≤2 3～5 10 8～10 1.0～8～2.5 10 易坍1.20～地层 1.45 一般1.02～地层 1.06 ≤20 ≤20 ≤20 ≤3 1.0～8～≤3 2.5 ≤3 1.0～8～2.5 10 10 推钻一般1.10～1.0～8～≤20 ≤3 2.5 ≤20 ≤3 3～5 11 11 8～ 7．钻孔灌注桩有哪些成孔方法，各适用什么条件？

旋转钻进成孔的施工方法受到机具和动力的，故适用于较细、软的土层，如各种塑性状态的黏性土、砂土、夹少量粒径小于

11～200 mm的砂卵石土层，在软岩中也可使用。

冲击钻孔适用于含有漂卵石、大块石的土层及岩层，也能用于其他土层。成孔深度一般不宜大于50 m。

冲抓成孔适用于较松或紧密黏性土、砂性土及夹有碎卵石的砂砾土层，成孔深度一般小于30 m。

8．按泥浆循环的程序不同，旋转钻机分为哪两种？简述正循环与反循环的泥浆循环顺序。

我国使用的旋转钻机按泥浆循环的程序不同分为正循环与反循环两种。所谓正循环是在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部的排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆仍进入泥浆池循环使用。

反循环与正循环程序相反，将泥浆用泥浆泵送至钻孔内。然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出到沉淀池，泥浆沉淀后再循环使用。

9．钻孔时的注意事项有哪些？ 钻孔时应注意以下几个方面：

（1）在钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁的作用，防止坍孔。若发现有漏水（漏浆）现象，应查找原因并及时处理。如为护筒本身漏水或因护筒埋置太浅而发生漏水，则应堵塞漏洞或用黏土在护壁周围夯实加固，或重埋护筒。若因孔壁土质松散，泥浆加固孔壁作用较差，则应在孔内重新回填黏土，

待沉淀后再钻进，以加强泥浆护壁。

（2）在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度、调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生。 （3）钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录。交时应交待钻进情况及下一班应注意的事项。

（4）应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时，随时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

（5）用全护筒法钻进时，为使钻机安装平正，压进的首节护筒必须竖直。钻孔开始后应随时检测护筒的水平位置和竖直线，如发现偏移，则应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。

（6）当钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。处理孔内事故或因故停钻时，必须将钻头提出孔外。

（7）要有专门的泥浆循环系统，以防止污染河流或农田。 （8）钻孔过程中应加强对桩位、成孔情况的检查工作。终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验，合格后立即清孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土。

10．钻孔灌注桩浇筑水下混凝土前清孔目的是什么？清孔的方法有哪几种？

清孔目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土质量，保证桩的承载力。

清孔的方法有以下几种：

（1）抽浆清孔；2）掏渣清孔；3）换浆清孔。 11．如何确定灌注桩首批混凝土的数量？

为了保证首批灌注桩的混凝土数量能将导管内的水全部压出并满足导管初次埋入深度的需要，应计算漏斗应有的最小容量从而确定漏斗的尺寸大小。漏斗和贮料槽的最小容量（m3）为：

πd2πD2VhHc

44式中，Hc为导管初次灌注混凝土前管底离孔底的间距（m）；h为孔内混凝土高度达 Hc时，导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需要的高度（m）；d、D为导管、桩孔直径（m）。

hHwwc

式中，Hw为孔内水面到混凝土面的高度（m）；w,c为孔内水或泥浆、混凝土容重（ kN/m3）

12．灌注水下混凝土的注意事项有哪些？ 注水下混凝土施工中应注意以下几方面：

（l）混凝土拌和必须均匀，尽可能缩短运输距离和减小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故。

（2）灌注混凝土必须连续作业，一气呵成，避免因任何原因中断灌注，因此，混凝土的搅拌和运输设备应满足连续作业的要求。孔内混凝土上升到接近钢筋笼架底处时应防止钢筋笼架被混凝土顶起。 （3）在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管埋入混凝土内的长度，导管的埋置深度宜控制在2～6 m，防止导

管提升过猛使管底提离混凝土面或埋入过浅使导管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深，造成导管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住而不能提升，导致浇灌中止而断桩。

（4）灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度，此范围内的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶混凝土的质量，预加高度一般为0.5～1.0 m，深桩应酌情增加。

13．在什么情况下可采用挖孔桩？挖孔时的注意事项有哪些？ 挖孔灌注桩适用于无水或少水的较密实的各类土层中，桩的直径（或边长）不宜小于1.2 m，孔深一般不宜超过20 m。

挖孔时的注意事：开挖桩孔时一般采用人工开挖，开挖之前应清除现场四周及山坡上的悬石、浮土等，排除一切不安全因素，做好孔口四周的临时围护和排水设备。孔口应采取措施防止土石掉入孔内，并安排好排土提升设备（卷扬机或木绞车等），布置好弃土通道，必要时孔口应搭雨棚。挖孔过程中要随时检查桩孔尺寸和平面位置，以防止出现误差。注意施工安全，下孔人员必须配带安全帽和安全绳，提取土渣的机具必须经常检查。当孔深超过10 m时，应经常检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3%应增加通风措施。孔内如用爆破施工，则应采用浅眼爆破法，且在炮眼附近加强支护，以防止震坍孔壁。桩孔较深时，应采用电引爆，爆破后应通风排烟，经检查孔内无毒后施工人员才可下孔继续开挖。

14．预制钢筋混凝土桩吊点位置的设计原则是什么？ 吊运时吊点的位置常根据吊点处由桩重产生的负弯矩与吊点间

由桩重产生的正弯矩相等的原则确定。

15．打桩过程中的注意事项有哪些？ 打桩过程中应注意的事项：

①为了避免或减轻打桩时由于土的挤压，而使后打的桩打入困难或先打入的桩被推挤而发生移动，打桩的顺序应由基础的一端向另一端进行，当桩基础的平面尺寸较大时，也可由中间向两端进行。 ②在打桩前，应检查锤的上下活动中心线与桩的中心线是否一致，锤的重心与桩中心线是否一致，桩位是否正确，桩的垂直度或倾斜度是否符合设计要求，打桩架是否安置牢固平稳。桩顶应采用桩帽、桩垫保护，以免打裂。

③桩开始打入时，应轻击慢打，每次的锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤击能。

④在打桩过程中，随着桩入土深度的增加，每次锤击的贯入度将随之减小，它在一定程度上能反映出桩的承载能力，因此，在打桩时应记录好桩的贯入度，作为桩是否达到设计要求的一个参考数据。对于特大桥梁和地质复杂的大、中桥，打桩工程开始前应进行试桩和静载试验，以确定基桩的入土深度及贯入度，保证基桩具有设计的承载能力。

⑤打桩过程中应随时注意观测打入情况，防止基桩的偏移，并填写好打桩记录。打桩时往往会因桩锤重量配备不妥，锤的提升高度不当或地质情况的变化而发生桩身突然倾斜，锤击时锤严重回弹，桩的贯入度突然变化，或桩头破损、桩身产生裂缝等情况。此时应暂停打

桩并查明原因，采取措施（如用射水沉桩法配合锤击、改变打桩设备、加固桩身等）后才可继续施工。

16．简述灌注桩施工中常见事故的预防及处理措施。 1）坍孔

（l）原因分析。

①护筒埋置太浅，因周围封填不密实而漏水。

②操作不当，如提升钻头、冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，或放钢筋骨架时碰撞孔壁。

③泥浆稠度小，起不到护壁作用。 ④泥浆水位高度不够，对孔壁压力小。 ⑤向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁。 ⑥在松软砂层中钻进，进尺太快。

（2）预防及处理措施。

①孔口坍塌时，可拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒后再钻。 ②对轻度坍孔，可加大泥浆相对密度和提高水位。

③对严重坍孔，先投入黏土泥膏（或纤维素），待孔壁稳定后再低速钻进。

④当汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒、增加水头或用虹吸管等措施以保证水头的相对稳定。

⑤提升钻头、下钢筋笼架时应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁。 ⑥在松软砂层中钻进时，应控制进尺速度，且用较好的泥浆护壁。 ⑦坍塌情况不严重时，可先回填至坍孔位置以上1～2 m，然后

加大泥浆比重，再继续钻进。

⑧遇流沙坍孔情况严重的，可用砂夹黏土或小砾石夹黏土，甚至块片石加水泥回填后，再行钻进。 2）钻孔偏斜

（1）原因分析。

①桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动。 ②土层软硬不匀，致使钻头受力不匀。 ③钻孔中遇有较大孤石或探头石。 ④扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。 ⑤钻杆弯曲，接头不正。

（2）预防及处理措施。

①将桩架重新安装牢固，并对导架进行水平和垂直校正，检修钻孔设备。

②偏斜过大时，应填入石子、黏土，重新钻进，控制钻速，慢速提升、下降，往复扫孔纠正。

③如有探头石，宜用钻机钻透，用冲孔机时应低锤密击，把石打碎，若基岩倾斜，可用混凝土填平，待凝固后再钻。 3）卡钻

（1）原因分析。

①孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等时未及时处理。 ②钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住。 ③入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。

④钻头尺寸不统一，焊补的钻头过大。

⑤下钻头太猛，或吊绳太长，使钻头倾斜卡在孔壁上。

（2）预防及处理措施。

①对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上下提动钻头，并配以钢丝绳左右拔移、旋转。

②上卡时还可用小钻头冲击法。

③对于下卡和不能活动的上卡，可采用强提法，即除用钻机上卷扬机提拉外，还可采用滑车组、杠杆、千斤顶等设备强提。

4）掉钻 （1）原因分析。

①卡钻时强提强拉，操作不当，使钢丝绳或钻杆疲劳断裂。

②钻杆接头不良或滑丝。

③马达接线错误，使不应反转的钻机反转，造成钻杆松脱。 （2）预防及处理措施。

①卡钻时应设有保护绳子才准强提，严防钻头空打。 ②经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。

③掉钻后可使用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩等工具打捞。

5）扩孔及缩孔 （1）原因分析。

①扩孔是因孔壁坍塌而造成的结果。

②缩孔原因有三种：钻锥补焊不及时，磨耗后的钻锥直径缩小，

以及地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。 （2）预防及处理措施。

①如扩孔不影响进尺，则可不必处理，如影响钻进，则按坍孔事故处理。

②对缩孔可采用上下反复扫孔的方法以扩大孔径。 17．简述旱地上沉井的施工工艺。

旱地上沉井施工工艺：制作第一节沉井、拆模及抽垫木、挖土下沉、沉井接高下沉、封底、填充井孔及浇筑顶盖。 18．第一节沉井施工时，抽撤垫木的顺序是什么？ 抽撤垫木的顺序如下：

（1）撤除内隔墙下的垫木。 （2）撤除沉井短边下的垫木。

（3）撤除长边下的垫木。拆长边下的垫木时，以定位垫木（最后抽撤的垫木）为中心，对称地由远到近进行拆除，最后拆除定位垫木。 19．水中沉井施工一般采用什么方法？

当基础处于水下时，沉井施工可以采用筑岛法或浮运法，一般根据水深、流速、施工设备及施工技术等条件确定。

当水流流速不大，水深在3 m或4 m以内时，可以采用水中筑岛的方法进行沉井施工。在深水河道中，当水深超过10 m时，采用筑岛法很不经济，施工也困难，可用浮运法施工。

20．在沉井下沉过程中常遇到的问题有哪些？试分析原因并提出处理措施。

1）沉井倾斜或偏转

下沉中的沉井常常由于以下原因造成倾斜或偏转。 （l）人工筑岛被水流冲坏，或沉井一侧的土被水流冲走。 （2）沉井刃脚下土层软硬不均。

（3）没有对称的抽出垫木，或没有及时地回填夯实。 （4）没有均匀地除土下沉，使井孔内土面的高度相差很多。 （5）刃脚下掏空过多，沉井突然下沉，对产生的倾斜没有及时发现和处理。

（6）刃脚一角或一侧被障碍物搁住，没有及时发现和处理。 （7）由于井外弃土或其他原因造成对沉井井壁的偏压。 （8）排水下沉时，井内产生大量的流沙等。

在开始阶段，要经常检查沉井的平面位置，随时注意防止较大的倾斜。

在下沉过程中应随时观测沉井的位置和方向，当发现与设计位置有偏差时应及时纠正。

有时也可能因沉井底部的一部分遇到了障碍物，致使沉井倾斜，这时应立即停止挖土，查清情况，在不排水挖土的情况下，甚至可派潜水员下去观察，然后根据具体情况采取不同的措施排除障碍：遇到较小孤石时，可将障碍四周的土挖掉取出，如为较大的孤石或旧建筑物的残破圬工体，则可用小量爆破方法，使其变为碎块取出，但不能把炸药放在孤石表面临空爆破。对较大的卵石，在不排水的情况下，也可用直径大于卵石的吸泥机将其吸出。遇到钢件时，可切割排除。

当沉井的下沉深度较大时，纠正沉井的偏斜，关键在于破坏土层的被动土压力，高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面插入土中，破坏土层结构，使土层的被动土压力大为降低，这时再采用上述方法，可使沉井的倾斜逐步得到纠正。

2）沉井下沉困难

在沉井下沉的中间阶段，可能会开始出现下沉困难的现象。沉井下沉发生困难的主要原因是井壁摩阻力太大，超过了沉井的重量。通常可采取以下几种助沉措施。 （1）加重法

先在沉井顶面铺设平台，然后在平台上放置重物，如钢轨、铁块或砂袋等，但应防止重物倒塌，故垒置高度不宜太高。此法多在平面面积不大的沉井中使用。 （2）抽水法

对不排水下沉的沉井，从井孔中抽出一部分水，从而减小浮力，增加向下压力使沉井下沉。此法对渗水性大的砂、卵石层，效果不大，对易发生流沙现象的土也不宜采用。 （3）射水法

在井壁腔内的不同高度处对称地预埋几组高压射水管，在井壁外侧留有喇叭口朝上方的射水嘴，用高压水将井壁附近的土冲松，因水沿井壁上升，起到润滑作用，从而减小井壁摩阻力，帮助沉井下沉。 （4）炮震法

沉井下沉至一定深度后，如下沉有困难，则可采用炮震法强迫沉

井下沉。

（5）采用泥浆润滑套

用触变性较大的泥浆在沉井外侧形成一个具有润滑作用的泥浆套，可以大大减小沉井在下沉时作用于井壁上的摩阻力。 （6）气幕法

气幕法也是减少沉井下沉时井壁摩阻力的有效方法。它是通过对沿井壁内周围预埋的气管中喷射高压气流，气流沿喷气孔射出再沿沉井外壁上升，形成一圈压气层使沉井顺利下沉。 项目5习题及答案

1．模板设计的原则是什么？ 模板的设计原则有以下几点： （1）宜优先使用胶合板和钢模板。

（2）在计算荷载的作用下，对模板结构按受力程序分别验算其强度、刚度及稳定性。

（3）模板板面之间应平整，接缝严密，不漏浆，保证结构物的外露面美观，线条流畅，可设倒角。 （4）结构简单，制作、拆装方便。

2．墩台基底浇筑混凝土时应满足哪些要求？ （1）基底为非黏性土或干土时，应将其湿润。

（2）如为过湿土时，应在基底设计高程下夯填一层10～15 cm厚的片石或碎（卵）石层。

（3）基底面为岩石时，应加以润湿，铺一层厚度为2～3 cm的水

泥砂浆，然后于水泥砂浆凝结前浇筑第一层混凝土。

3．石砌墩台施工的基本要求是什么？ 墩台砌筑的基本要求有如下几点：

（1）砌块在使用前必须浇水湿润，表面如有泥土、水锈，应清洗干净。

（2）当砌筑基础的第一层砌块时，如基底为岩层或混凝土基础，应先将基底表面清洗、湿润再坐浆砌筑；如基底为土质，则可直接坐浆砌筑。

（3）应分层砌筑，但两相邻工作断面的砌筑差一般不宜超过1.2 m。分段位置宜尽量设在沉降缝或伸缩缝处，各段水平砌缝应一致。 （4）各砌层应先砌外圈定位行列，然后砌筑里层，外圈砌块应与里层砌块交错连成一体。砌体外露面的镶面种类应符合设计规定，砌体外露面应进行勾缝，并应在砌筑时靠外露面预留深约20 mm的空缝备作勾缝之用。砌体隐蔽面砌缝可随砌随刮平，不另勾缝。 （5）各砌层的砌块应安放稳固，砌块间应砂浆饱满、粘结牢固，不得直接贴靠或脱空。

（6）当砌筑上层块时，应避免振动下层块。当砌筑工作中断后恢复砌筑时，应对已砌筑的砌层表面进行清扫和湿润。

4．砌体质量应符合哪些规定？ 砌体质量应符合以下规定：

（1）砌体所有各项材料类别、规格及质量符合要求。 （2）砌缝砂浆或小石子混凝土铺填饱满，强度符合要求。

（3）砌缝的宽度和错缝距离符合规定，勾缝坚固、整齐，深度和形式符合要求。 （4）砌筑方法正确。

（5）砌体位置、尺寸不超过允许偏差。 5．简述液压千斤顶提升滑动模板的步骤

（1）进油提升。利用油泵将油压入缸盖与活塞间，在油压作用时上卡头立即卡紧顶杆，使活塞固定于顶杆上。随着缸盖与活塞间进油量的增加，使缸盖连同缸筒、底座及整个滑模结构一起上升，直至上、下卡头顶紧时，提升暂停。此时，缸筒内的排油弹簧完全处于压缩状态。

（2）排油归位。开通回路，解除油压，利用排油弹簧推动下卡头使其与顶杆卡紧，同时推动上卡头将油排出缸筒，在千斤顶及整个滑模位置不变的情况下，使活塞回到进油前的位置。至此，完成一个提升循环。

6．采用滑升模板浇筑墩台混凝土时应符合什么规定？ 滑模宜灌注低流动度或半干硬性混凝土，灌注时应分层、分段对称进行，分层厚度宜为20～30 cm，灌注后混凝土表面距模板上缘宜有不小于10～15 cm的距离。混凝土入模时要均匀分布，应采用插入式振动器捣固，振捣时应避免触及钢筋及模板，振动器插入下一层混凝土的深度不得超过5 cm，脱模时混凝土的强度应为0.2～0.5 MPa，以防在其自重压力下坍塌变形。为此，可根据气温、水泥强度等级经试验后掺入一定量的早强剂，以加速提升。脱模后8 h左右开始养生，

用吊在下吊架上的环绕墩身的带小孔的水管进行。养生水管一般设在距模板下缘1.8～2.0 m处效果较好。 项目6习题及答案

1．地基破坏分为几个阶段，现场荷载试验需要什么设备？如何进行现场荷载试验并根据其结果评定地基承载力？

地基在荷载作用下达到破坏状态的过程分为以下三个阶段。 （1）压密阶段（直线变形阶段）。

（2）剪切阶段。这一阶段P-S曲线已不再保持线性关系，沉降的增长率s/P先随荷载的增加而增大。

（3）破坏阶段。当荷载超过极限荷载后，荷载板急剧下沉，此时即使不增加荷载，沉降也不能稳定，同时土中形成连续的滑动面，土从承压板下挤出，承压板周围的土体发生隆起及产生环状或放射状裂隙，故称之为破坏阶段。

下图为目前常用的载荷板试验时的加载方式。

图6-2 现场荷载试验

1—压重；2—反力架；3—枕木垛；4—千斤顶；5—百分表；6—荷载

板

地基土的承载力。当P-S关系曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；当极限荷载小于对应比例界限荷载值的两倍时，

取极限荷载值的1/2；当不能按上述要求确定时，当压板面积为0.25～0.50 m2，可取s/b（或s/d）=0.01～0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的1/2。

在饱和软土地基中，P-S关系曲线的拐点往往不明显，此时可绘制lgP-lgS曲线，利用lgP-lgS曲线的良好线性关系很容易确定拐点；也可用相对沉降法确定地基土的承载力。

同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力基本容许值[fa0]。

2．静力载荷试验出现什么现象时应终止试验？ 当出现下列情况之一时，即可终止加载。 （1）承压板周围的土明显地侧向挤出。

（2）沉降s急骤增大，荷载-沉降（P-S）曲线出现陡降段。 （3）在某一级荷载下，24 h内的沉降速率不能达到稳定。 （4）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。 3．什么是标准贯入试验，如何根据标准贯入试验锤击数确定砂类土地基承载力?

标准贯入试验（standard penetration test，SPT）是一种重型动力触探法，采用质量为63.5 kg的穿心锤，以76 cm的落距，将一定规格的标准贯入器先打入土中15 cm，然后开始记录锤击数目，将标准贯入器再打入土中30 cm，用此30 cm的锤击数作为标准贯入试验的指标N。

砂土的密实度

分相对密度Dr 级 密Dr≥0.67 实 稍0.67>Dr≥0.33 密 10～29 松 30～50 松松 Dr< 0.20 <5 散 极击数N 稍0.67>Dr≥0.33 5～9 实测平均锤分级 相对密度Dr 击数N 实测平均锤 4．钻孔灌注桩成孔质量检测项目有哪些？

钻、挖孔在终孔和清孔后，应进行孔位、孔形、孔深、孔底沉渣、桩孔垂直度和桩位等的检测。

钻（挖）孔灌注桩成孔质量标准

项 目 孔的中心位置/mm 孔径/mm 倾斜度/% 孔深/mm 允许偏差 群桩：100；单排桩：50 不小于设计桩径 钻孔：小于1；挖孔：小于0.5 摩擦桩：不小于设计规定 支承桩：比设计深度超深不小于50 摩擦桩：符合设计要求，当设计无要求时，沉淀厚度/mm 对于直径≤1.5m的桩，≤200；对桩径>1.5 m或桩长>40 m或土质较差的桩，≤300 支承桩：不大于设计规定；设计未规定时≤50 清孔后泥浆指标 相对密度：1.03～1.10；黏度：17～20 Pa·s；含砂率：<2%；胶体率：>98% 注1：清孔后的泥浆指标是从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值。本项指标的测定，限指大直径桩或有特定要求的钻孔桩。

注2：对冲击成孔的桩，淸孔后泥浆的相对密度可适当提高，但不宜超过1.15。

5．泥浆性能指标及检测方法有哪些？ 1）相对密度

泥浆的相对密度可用泥浆相对密度计测定，如图6-4所示。先将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态（即水平泡位于），读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度X。

图6-4 泥浆相对密度计

若工地无泥浆相对密度计，可用一口杯先称其质量设为m1，再装满清水称其质量设为m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量设为m3，则

Xm3m1 （6-4） m2m1工地上有时也用泥浆比重计来测定泥浆的相对密度。 2）黏度

泥浆的黏度用工地标准漏斗黏度计测定，黏度计如图6-5所示。用两端开口量杯分别量取200 mL和500 mL泥浆，通过滤网滤去大

砂粒后，将700 mL泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏头流出，流满500 mL量杯所需的时间即为所测泥浆的黏度。

校正方法：漏斗中注入700 mL清水，流出500 mL，所需时间应是15 s，其偏差如超过±1 s，则测量泥浆黏度时应校正。

图6-5 黏度计（单位：mm）

1—漏斗；2—管子；3—量杯（200 mL）；4—量杯500 mL；5—筛网

及杯

3）静切力

静切力在工地上可用浮筒切力计测定，如图6-6所示。测量泥浆切力时，可用式（6-5）表示。

Gπdh （6-5）

2πdhπd式中，G为铝制浮筒质量（g）；d为浮筒的平均直径（cm）；h为浮筒的沉没深度（cm）；为泥浆密度（g/cm3）；为浮筒壁厚（cm）。

量测时，先将约500 mL泥浆搅匀后，立即倒入切力计中，将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆接触时，轻轻放下，当它自由下降到静止不动时，即静切力与浮筒重力平衡时，读出浮筒上泥浆面所对的刻度，即为泥浆的初切力。取出切力筒，擦净粘着的泥浆，用棒搅

动筒内泥浆后，静止10 min，再用上述方法量测，所得即为泥浆的终切力。它们的单位均为Pa。

4）含砂率

含砂率（%）在工地上可用含砂率计（见图6-7）测定。量测时，把调好的泥浆50 mL倒进含砂率计，然后再倒进450 mL清水，将仪器口塞紧后摇动1 min，使泥浆与水混合均匀。再将仪器垂直静放3 min，仪器下端沉淀物的体积（由仪器刻度上读出）乘以2就是含砂率（有一种大型的含砂率计，容积为1 000 mL，从刻度读出的数不乘以2即为含砂率）。

图6-6 浮筒切力计 图6-7 含砂率计（单位：mm）

1—泥浆筒；2—切力浮筒

5）胶体率

胶体率（%）是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。测定方法是将100 mL泥浆倒入100 mL的量杯中，用玻璃片盖上，静置24 h后，量杯上部的泥浆可能澄清为水，测量时其体积如为5 mL，则胶体率为 100-5＝95，即 95％。

6）失水率

将一张12 cm×12 cm的滤纸置于水平玻璃板上，先在其画一个直径为3 cm的圆，然后将2 mL的泥浆滴入圆圈内，30 min后，测量湿圆圈的平均直径减去泥浆摊平的直径，即为失水率（mL/30 min）。在滤纸上量出泥浆皮的厚度即为泥皮厚度。泥皮越平坦、越薄则泥浆质量越高，一般不宜厚于2～3 mm。

7）酸碱度

酸碱度即酸和碱的强度简称，也有简称为酸碱值的。pH值是常用的酸碱标度之一。pH值等于7时为中性，大于7时为碱性，小于7时为酸性。工地上测量pH值的方法是取一条pH试纸放在泥浆面上，0.5 s后拿出来与标准颜色对比，即可读出pH值。也可用pH酸碱计，将其探针插入泥浆，直接读出pH值。

6．泥浆各种外加剂各有什么作用？

（1） CMC全名羧甲基纤维素，可增加泥浆的黏性，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。

（2）FCI又称铬铁木质素磺酸钠盐，为分散剂，可改善因混杂有土、砂粒、碎石、卵石及盐分等而变质的泥浆性能，可使上述钻渣等颗粒聚集而加速沉淀，改善护壁泥浆的性能指标，使其继续循环使用。 （3）硝基腐殖碳酸钠（简称煤碱剂），其作用与FCI相似。它具有很强的吸附能力，在黏质土表面形成结构性溶剂水化膜，防止自由水渗透，能使失水量降低，黏度增加，若掺入量少，可使黏度不上升，具有部分稀释作用。

（4）Na2CO3。它的作用可使pH值增大到10。

（5）PHP即聚丙烯酰胺絮凝剂。它的作用是在泥浆循环中清除劣质钻屑，保存造浆的膨润土粒。它具有低固相、低相对密度、低失水、低矿化、泥浆触变性能强等特点。

（6）重晶石细粉（BaSO4）。BaSO4可将泥浆的相对密度增加到2.0～2.2，提高泥浆的护壁作用。

（7）纸浆、干锯末、石棉等纤维质物质作用是防止渗水并提高泥浆循环效果。

7．常用桩基质量检测方法有哪些？

《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01—2004）的检测方法包括低应变反射波法、高应变动测法、超声波法。检测方法应根据工程的需要和检测的目的按表6-17规定的检测内容确定。

表6-17 检测方法

检测方法 低应变反射波法 检测内容 检测桩身缺陷位置及影响程度，判定桩身完整性类别 分析桩侧和桩端土阻力，推算单桩轴向抗压极限高应变动测法 承载力；检测桩身缺陷位置、类型及影响程度，判定桩身完整性类别；试打桩及打桩应力监测 检测灌注桩中声测管之间混凝土的缺陷位置及透射法 超声法 折射法 响程度 影响程度，判定桩身完整性类别 检测灌注桩钻芯孔周围混凝土的缺陷位置及影8．反射波法检测桩基的注意事项有哪些？

传感器的耦合点及锤的敲击点都必须干净、平整、坚硬、无积水，所以在测试前应对桩头进行必要的处理，即清除桩头表面的浮浆及其他杂物，在桩头打磨出两小块平整表面分别用以安放传感器和进行手锤敲击。对妨碍正常测试的外露主筋，应将其割除。

安装完毕后的传感器必须与桩顶面保持垂直，且紧贴桩顶面，在信号采集过程中不得产生滑移或松动。传感器安装点及其附近不得有缺损或裂缝。

当锤击点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的2/3；当锤击点不在桩顶中心时，传感器安装点与锤击点的距离不宜小于桩半径的1/2；对于预应力管桩，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角宜为90°。对于大直径桩，宜在不同位置选取2～4个测点。尽量避开钢筋、混凝土质量有问题的位置。

①充分了解仪器、场地和桩型的特点，进行细致的测前准备。选择合适的锤，一般中小桩应备好专用手锤和小尺寸力棒，长大桩则应备好足够重量的力棒。根据桩型、桩头状况选择合理的传感器。根据天气状况、桩头准备情况和所选用传感器，选择合适的耦合剂和安装方式。

②认真测试头几根桩，注意波形是否合理，桩底和浅部缺陷的反应是否正常。

③传感器、振源、安装方式、参数设置等在头几根桩上调试结束后，即可迅速在余下的桩中展开，检测过程中应记下疑难桩（或在疑

难桩上多花时间详测）、各桩的桩底反射情况和浅部缺陷情况，同时还应注意信号的一致性，每条桩上应确保三条以上一致性较好的信号。

④详测疑难桩时，应换用传感器、激振锤及激振点，仔细推敲该桩可能存在的问题。

9．如何根据反射波法检测到的波形判定基桩质量？ （1）Ⅰ类桩的桩身混凝土结构完整。

桩底反射合理，实测波速在合理范围内，在桩底反射波到达前，无同相反射信号出现。

（2）Ⅱ 类桩的桩身混凝土结构基本完整，存在轻微缺陷。 桩底反射基本合理，实测波速在合理范围之内，缺陷反射波幅值相对较弱。

（3）Ⅲ 类桩的桩身混凝土结构的完整性介于Ⅱ类和Ⅳ类之间，一般存在明显缺陷，宜采用钻芯法或声波透射法等其他方法作进一步判断或直接进行处理。

（4）Ⅳ 类桩的桩身混凝土结构存在严重缺陷，就其结构完整性而言不能使用。

未见桩底反射。出现多次幅值较强的同相、等间距反射信号；信号幅值明显较强并以大低频形式出现，当振源脉冲宽度极窄时，同时伴有连续的时间间隔很小的同相反射（频域为双峰），此为典型的浅部断桩特征（原则上浅部缺陷应在现场予以处理，这类缺陷一般毋须出现在结果表中，但可加以说明）。

10．预埋声测管时应注意哪些问题?

预埋检测管应符合下列规定：桩径小于l.0 m时应埋设双管；桩

径在1.0～2.5 m时应埋设三根管；桩径在2.5 m以上时应埋设四根管。

声波检测管宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管，其内径宜为50～60 mm。钢管宜用螺纹连接，管的下端应封闭，上端应加盖。根据计算和试验，采用钢管时，双孔测量的声能透过率只有0.5％，塑料管则为42％，可见采用塑料管时接收信号比采用钢管时强，但由于在地下水泥水化热不易发散，而塑料温度变形系数较大，当混凝土硬化后塑料管因温度下降而产生纵向和径向收缩，致使混凝土与塑料管局部脱开，容易造成误判。试验证明，钢管的界面损失虽然较大，但仍有足够大的接收信号，而且安装方便，可代替部分钢筋截面，还可作为以后桩底压浆的通道，所以采用钢管作测管是合适的。塑料管的声能透过率较高，当能保证它与混凝土良好黏结的前提下，也可使用。

检测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行。但在实际施工中，由于钢筋骨架刚度不足，对平行度提出过高的要求是不现实的。在检测内部缺陷时，不平行的影响可在数据处理中予以鉴别和消除，所以对平行度不必苛求，但必须严格控制。

11．基桩静压试验时，怎样确定极限荷载值?

当总位移量大于或等于40 mm，本级荷载的下沉量大于或等于前一级荷载下沉量的5倍时，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。

当总位移量大于或等于40 mm，本级荷载加上后24 h未达稳定时，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。

在巨粒土、密实砂类土以及坚硬的黏质土中，当总下沉量小于

40 mm，但荷载已大于或等于设计荷载设计规定的安全系数时，加载即可终止。取此时的荷载为极限荷载。