岩溶桥梁学位论文
岩溶桥梁学位论文
桥梁工程概论论文
桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程中属于结构工程的一个分支。下面是我整理的桥梁工程概论论文，欢迎阅读参考！
摘要： 通过对《道路与桥梁工程概论》的学习阅读，对课程基本体系进行梳理，系统扼要的概括了道路路线平、纵、横断面和定线设计的原理和方法、路基路面和桥梁工程的分类构造、设计方法和建筑技术；对笔者较感兴趣的桥梁基础工程以较大篇幅介绍；通过课程学习，进一步加深对路桥工程的认识，为后续学习深造奠定基础。
关键词： 道路线形、路基路面工程、桥梁工程、桥梁基础工程
1. 课程总结
本课程系统扼要的阐述了道路路线平、纵、横断面和定线设计的原理和方法、路基路面和桥梁工程的分类构造、设计方法和建筑技术，采用的现行的道路与桥梁工程有关设计施工规范和标准，并适当介绍了当前我国工程实践中应用的新技术、新材料及新方法，对路桥的发展史作了系统的简述。
1.1. 道路线形
道路是三维空间的工程实体，需由平面、纵断面和横断面来确定其方向、高程和几何形状。
1.1.1. 道路平面线形
路线的平面是道路的中线在水平上的投影。现代道路平面线形要素包括直线、圆曲线、缓和曲线。平面曲线必须与地形、环境、景观等相协调，同时应注意线形的连续与均衡性，并同纵面线形相互配合。
1.1.2. 道路纵面线形
路线的纵断面是路线的中线在竖直面上的投影。纵断面的设计成果有路线纵断面图和路基设计表。纵断面图是道路纵断面设计的主要成果，将其与平面图结合起来，就能准确地定出道路的空间位置。在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，另一条是设计线。道路纵断面线形设计要素包括纵坡度、竖曲线等。纵坡及坡长、竖曲线的设计应以《公路工程技术标准》为基础，从经济、气候、地理环境等方面综合考虑通过计算进行设计。
1.1.3. 道路横断面
道路的横断面是沿道路中线上任意一点作的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。城市道路横断面由车行道、人行道和绿化等部分组成。路幅由公路和城市道路组成。根据不同的路幅，它们的特点不同，设计要求也不相同。路幅的宽度是根据它的布置类型和组成部分得出的各组成部分的宽度来确定的。横断面设计成果有横断面图、路基土石方数量计算与调配表。
1.1.4. 道路路线交叉
道路与道路或道路与铁路相交部位称为道路交叉口。它是道路系统的重要组成部分，是道路交通的咽喉。道路交叉口设计的基本要求为：一是保证车辆和行人在交叉口处能以最少的时间顺利、安全通过，即使交叉口的通行能力适应各条道路的行车要求；二是正确设计交叉口立面，保证转弯车辆行驶稳定；三满足排水要求。
道路交叉口类型：
立体交叉
分离式立体交叉
隧道式、跨路式 互通式立体交叉
部分互通 菱形、环形立体交叉口 完全互通
苜蓿叶式、完全定向式、 喇叭口互通式、Y形互通式
2. 路基路面工程
路基是在天然地表面按照道路设计线形和设计横断面的要求开挖或堆填而成的带状土工结构物，起承受行驶车辆荷载、路面及自身重量的作用，是道路工程的重要组成部分路基工程质量直接影响到结构物的排水稳定、公路的使用品质、旅客的舒适和正常的行车交通。 路面是在路基表面上用各种不同材料分层铺筑而成的结构物。路面工程的发展趋势为：设计自动化、施工机械化、设计和质检规范化、测量自动化、材料和结构多样化。
2.1. 路基工程
路基工程的特点是路线长、通过的地带类型多，技术条件复杂，受地形、气候和水文地质条件影响很大。道路路基的设计原则是受路基土的土体及其工程性质、水温状况与干湿类型、受力状况与工作区所影响的，土基的各种设计参数都是根据当地当时的环境条件以及试验等方式得出的结果运用公式加以计算推断出来的。其设计需满足（1）足够的强度（2）足够的水温稳定性（3）足够的整体稳定性
路基的变形是由于土在自重和车轮荷载的作用下，通过土基内水温变化及风化作用产生的弹性和不可恢复的残余变形。破坏形式如下：
由岩土所筑成的路基，受外界环境的影响，因此需要防护与加固，其主要内容有：边坡坡面防护（植物防护和矿料防护）、沿河路堤冲涮防护与加固（石砌防护和抛石防护）以及湿软地基的加固处治。
2.1.1. 路基稳定性设计与施工
2.1.1.1. 路基边坡稳定性分析
路基是工路的'承重主体，一般路基设计有路基的宽度、高度、边坡坡度以及它的附属设施。为保证路基的强度和稳定性，一般对路基的设计有以下要求：（1）路基设计之前，应做好全面调查研究；（2）路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。路基的横断面形势包括路堤、路堑和半填半挖路基。（3）陡坡上的半填半挖路基；（4）沿河路基边缘标高符合要求。 路基边坡稳定性分析的计算参数：土的计算参数（容重、粘聚力和内摩擦角）、边坡的取值、汽车荷载当量换算。路基边坡稳定性分析方法：工程地质法和力学分析法（直线滑动面法和圆弧滑动面法）。
2.1.1.2. 挡土墙
挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。其作用是承受支挡土体的侧压力，稳定边坡、防治滑坡，防止路堤冲刷，并节省路基土方数量。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤和路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。挡土墙的类型可按照设置位置、墙体材料、结构形式等进行分门别类。它的结构类型包括：实心式、悬臂式、锚杆式、加筋土式。挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。挡土墙土压力包括静止土压力、主动土压力、被动土压力，需进行结构承载能力验算、稳定性验算。
2.1.1.3. 路基的施工
路基压实是路基工程的关键工作，影响压实的主要因素有含水量、土质、压实功、温度。
路基施工采用机械施工或辅以人工施工。施工要点如下：（1）边坡放样，树起标杆（2）斩草除根，陡坡挖阶（3）清淤排水，铺设盲沟（4）土质良好，清除杂物（7）削拍边坡，整型验收。
2.2. 路面工程
在路基顶面铺筑路面结构层，路基横断面沿宽度方向由行车道、中间带、硬路肩和土路肩所组成。各部分的宽度及组成与道路等级、设计行车速度等有关。路面横断面形式有槽式和全铺式。路面等级有高级、次高级、中级和低级四种。路面应保证具有下列性能：强度和刚度、水温稳定性、耐久性、表面平整性、抗滑性、环保性。
路面类型可以从不同角度来划分，从路面的力学性能分为刚性路面、柔性路面和半刚性路面；按照面层所用材料区分，可分为水泥混凝土、沥青、砂石，不同材料其设计参数、路面特点也完全不同。沥青路面使是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。水泥混凝土路面有较沥青路面使用寿命长、造价低等优点。
2.3. 路基路面排水系统
路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。
路基排水的目的是减少路基的湿度，保证路基常年处于干燥或中湿状态，确保路基路面的结构稳定。路基排水设计应遵循功能完善、自然和谐、维修便利以及造价合理等原则。它包括填方段排水和挖方段排水。
路面排水包括路面表面排水和路面结构排水。
3. 桥梁工程
各种桥梁造型精巧别致，将美学与工程技术完美的结合，看到巧夺天工般的各种桥梁，我们不能惊叹设计者、建造者的智慧。桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、车辆、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其他交通线路时使用的建筑结构，它是交通线的重要组成部分。
3.1. 桥梁的基本组成和分类
3.1.1. 桥梁的基本组成
桥梁由五大部件和五小部件组成，五大部件：桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台和墩台基础。五小部件：桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。
3.1.2. 桥梁的分类
桥梁种类繁多，按结构体系划分，桥梁分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥（吊桥）、斜拉桥等五种基本体系。按用途划分，有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、运水桥及其他专用桥梁。按桥梁全长和跨径划分，分为特大桥、大桥、中桥和小桥。
3.2. 桥梁的总体设计要点
桥梁的设计根据其使用任务、性质和所在路线的发展远景，应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，还应造型美观、有利于环保；同时应该因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。设计内容包括桥梁纵、横断面设计和平面布置。设计程序为：（1）“预可”和“工可”研究阶段（2）初步设计（3）技术设计（4）施工图设计 。通过比较设计方案，选取最佳方案付诸实施。
3.3. 桥梁的施工技术
为了多快好省地进行桥梁施工，通常应对全桥的工程根据技术状况、水文条件、机械设备能力、劳动力等条件作出全面规划，包括拟定切实可行的施工方法、安排施工进度计划、确定合理的施工场地布置等，以便对桥梁施工的全过程做到心中有数，有利于加强施工管理工作，并有计划、科学地指导施工。
介绍了混凝土简支梁的制造工艺、各种运输安装方法、以及大中跨径桥梁悬臂法施工工艺。
3.4. 桥梁的基础工程
通过学习了解了桥梁基础的相关知识，有机会将加强对于基础部分的技术与施工问题的学习与研究。桥梁基础分为：刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等。
3.4.1. 各类基础适用条件
3.4.1.1. 刚性基础：
适用于地基承载力较好的各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。
3.4.1.2. 桩基础
按施工方法可分为沉桩、钻孔灌注桩、挖孔桩，其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。
3.4.1.2.1. 沉桩
（1）锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土，根据土质情况选用适用的桩锤；
（2）振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土；
（3）射水沉桩法适用在密实砂土，碎石土的土层中，用锤击法或振动法沉桩有困难时，可用射水法配合进行；
（4）静力压桩法在标准贯入度N<20的软黏土中，可用特制的液压机或机力千斤顶或卷扬机等设备沉人各种类型的桩；
（5）钻孔埋置桩为钻孔后，将预制的钢筋混凝土圆形有底空心桩埋人，并在桩周压注水泥砂浆固结而成，适用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直径圆桩。
3.4.1.2.2. 钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层。
3.4.1.2.3. 挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层，如空气污染物超标，必须采取通风措施。
3.4.1.3. 管柱、沉井 适用于各种土质的基底，尤其在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下，不宜修建其他类型基础时，均可采用。
3.4.1.4. 地下连续墙
适用于作地下挡土墙、挡水围堰、承受竖向和侧向荷载的桥梁基础、平面尺寸大或形状复杂的地下构造物基础，可用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。
3.4.2. 施工方法
3.4.2.1. 明挖扩大基础施工
明挖扩大基础施工的内容包括：基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑(浇筑)基础结构物等。
3.4.2.2. 钻孔灌注桩基础施工
钻孔灌注桩的特点是桩长可以根据持力土层的起伏面变化，并按使用期间可能出现的最不利内力组合配置钢筋，钢筋用量较少，便于施工，且承载能力强，故应用较为普遍。 钻孔注桩施工的主要工序有：埋设护筒、制备泥浆、钻孔、成孔检查与清孔、钢筋笼制作与吊装、灌注水下混凝土等。
4. 学习心得
学习《道路与桥梁工程概论》这门课程，对于道路与桥梁有了更多感性直观的接触，加深了理性认识，得了许多道路与桥梁工程方面的相关知识，不仅对将来的工作有很大的帮 助，有些知识甚至能运用到日常生活中，这大大提高了我们的工程和人文素养，开卷有益，受益良多。
5. 参考文献
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赵明华的学术论文
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浅谈岩溶地区桥梁地质钻孔一定要钻至基岩吗
岩溶地区桥梁地质钻孔一定要钻至基岩。
岩溶地区由于工程地质条件复杂，地下溶洞发育，如何确定桥梁基础型式、桩基础持力层标高、如何在设计、施工过程中确保桩基础的质量，如何确定安全、合理、经济的基础设计及溶洞处理方案，是桥梁设计人员普遍关注的问题。
（１）溶洞位于地表６ｍ以下且溶洞以上地质承载力较好（地基承载力≥３００ｋＰａ），尽量采用明挖基础以避开溶洞对桥梁下部的影响，如部分匝道桥桥台处。
（２）溶洞距地面较深，溶洞以上地质情况不理想，下部应采用桩基础。若桩基进入溶洞深度较小，宜采用扩大桩基直径或是增加桩基根数的方法减少桩长，尽量避免桩基伸入溶洞
桥梁施工中岩溶桩基施工技术？
就我国地质状态而言，岩溶地貌分布广，面积大，是世界上最大的岩溶地貌区之一。岩溶形式多样，由于地质构造的特殊性，给桥梁基础施工带来较大困难。桥梁桩基础是桥梁的重要部位，其质量的优劣将直接影响到桥梁的工程质量、运行安全和使用寿命。因此，对岩溶地区桥梁桩基施工技术进行探讨，意义重大。
1、施工中常见问题
1.1易造成塌孔
在具体施工时，如遇到岩溶的连通性比较强或者出现覆盖层流塑性时，可出现孔内的浆液突然流失的现象，这种情况下，一般来不及补浆，这就造成了孔内的液面高度的降低，致使出现压力差，导致塌孔的出现。
1.2地下水位易造成大量涌水
桩基施工方法选择的主要考虑因素中，包括地下水位高低的影响，这种情况在岩溶比较发达的地区尤其常见。在施工工程中，如遇到地下水属于承压水时，桩基底会出现大量涌水的情况，对安全生产造成威胁，需特别注意。
1.3极易发生钻孔弯管、夹管或假收锤现象
在桩基钻孔或者挖孔的工程中，如果出现岩溶发育程度高的情况，很容易出现钻孔夹管、弯管或者假收锤的情况，埋下安全隐患。
由于钻孔或者挖孔的过程，会造成原有岩层的失衡状态，出现地面变形、涌土、涌水、地层塌陷等不良情况，在工程施工中造成事故，应特别引起注意。
2、岩溶桩基施工技术探讨
2.1桩基探测
在桩基探测时，需仔细查看每根桩的地址钻探情况及资料，确保在了解岩溶发育情况、岩溶覆盖情况以及溶洞填充和岩面的倾斜情况的状态下，才可以进行施工；对地质资料不详细或者有缺失的桩孔，进行详细的地质钻探，保证不出现遗漏情况。
2.2工艺编制
施工工艺的编制方面，由项目技术负责人负责编制。在具体编制时，需根据地址核查结果合理编制钻孔施工工艺。项目技术负责人需编制出每根桩的溶洞处理方案，并进行安全技术交底，其中需要将溶洞标高、大小、以及溶洞填充和岩面的倾斜情况等，并编制相对应的处理措施与操作要领。
2.3材料准备
准备包括片石、粘土、钢护筒、碎石等的溶洞处理材料。
为了防止漏浆、塌孔，需准备好泥浆泵；为了防止钻孔因各种因素作用产生倾斜的情况，应将钻机横向支撑及纵向支撑都相应的加长，需超出预计的塌孔范围。
2.4试桩
在施工前，需要进行试桩试验。可以在桥位外地溶洞处进行相关试验，试验后取得的经验数据可以指导后续的施工。
3、施工过程分析
3.1施工工艺
（1）护筒埋设
一般的桩位，采用2.0m的护筒即可，若是河沟边护筒，则需要穿过河沟床，具体护筒埋设时，护筒的外缘可以采用黏土回填密实；若碰到地质情况较差的区域，在开孔时添加片块或者泥块，这种做法可以使得护筒刃角得到冲击加固。
（2）成孔
采用冲程小的钻头钻孔、钻进深度超过钻头全高加冲程后，才可以进行正常的冲击。
若遇到岩溶地区时，考虑到地质情况的复杂性，针对不同的低层需采用不同的钻孔冲击方法。比如：遇到卵石层时，钻孔时的冲程可教大，起到破碎卵石的作用；若遇到淤泥或者砂层时，在以小冲程进行冲击时，需往孔里挤进片石或者黏土，达到加固孔壁的效果；若遇到溶洞的情况，由于会造成不整齐的桩孔出现，可以采取地冲程打密、抛填黏土块、抛填片石的方法加以纠正，并反复循环多次，以确保冲孔的质量；若遇到大型、特大型半充填或者空溶洞时，一般采用套筒隔离上部松软地层的办法对冲孔进行处理，以免造成孔壁坍塌的情况出现。
（3）清孔
采用正循环泥浆渐进法清孔，程序如下：①当钻到设计标高后，用取渣桶清渣，至取不出为止；②将直径为75mm钢射浆管插入孔底，射入拌好的泥浆，泥浆性能指标为，比重1.3，黏度18～20，含砂量小于4%，胶体率大于97%，PH值大于8，射入的泥浆带着残留的钻渣，经护筒口返回泥浆池，待沉淀后再泵入孔底；③如果还有较大块径的钻渣浮不上来，则再投入少量粘土，用钻头小冲程冲砸2～3小时；④再插入射浆管实施正循环泥浆清孔，至孔底残渣厚度达到设计及验收标准；⑤采用侧锤法检查沉渣沉淀厚度达标后，再观察1～2h，用钢管测量孔底标高，测出沉渣的厚度，符合要求后，安装钢筋笼。
（4）安装钢筋笼
钢筋笼主筋接头采用机械连接，钢筋笼的材料、加工、接头和安装符合要求，砂浆垫块按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置6个。
（5）灌注水下砼
水下混凝土的灌注时机是在漏斗、导管安装完毕后进行的。首批混凝土的灌注作用是将管内的水压出，将导管埋入混凝土，其深度不小于2.0m；水下混凝土开始灌注以后，为了避免塌孔或者断桩的情况出现，灌注中间不得间断，需要连续灌注，提升后导管埋深不得小于2m。
在灌注过程中，为了防止钢筋笼上浮，当混凝土面灌注到快要接近钢筋笼底端时，需要将灌注速度加以控制；如遇到岩溶低层时，混凝土灌注速度要适当的放慢，避免因灌注速度快，造成压力突增的情况出现，造成孔壁坍塌，导致混凝土的流失或者断桩现象出现。
在灌注桩顶时，应适当的超灌一定距离：灌注高程应比设计高程超灌0.5～1.0m。超灌的部分可以在承台施工前予以凿除，这种做法可以保证整个桩身混凝土达到设计要求的质量。
（6）质量检测
对所有桩身的混凝土质量进行无损检测工作是非常必要的。在检测时，需要按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后进行超声波检测。
检测后，如果发现有的桩基存在质量问题，需要钻取桩身进行混凝土鉴定检验工作。
3.2桩基施工中难点处理
（1）卡钻
在桩基施工过程中，如果发生卡钻的现象，千万不能强行提取钻头，以免出现塌孔或者埋钻的现象发生。
正确的做法是：采用由下向上顶撞的方法轻打卡钻的部位，也可以采用其他小钻协助破坏卡钻岩石，以顺利取出钻头。
在具体钻孔施工过程中，应经常检查钻机的运转性能，争取做到故障隐患早发现早解决。
（2）掉钻
钻孔时，若出现掉钻的现象，不能盲目行事，应首先弄清楚掉钻的原因。
如果是因为沉淀物或者土石把钻锤掩埋，首先应该进行清孔，以使打捞工具能接触钻锤：用测锤辅助，以了解钻锤在地下的具体情况，然后将打捞钩放入孔底，钩住钻锤提起。如果掉钻后，钻锤出现顶朝下的情况，可以采用在钻锤的几个爪上捆绑钢丝绳，将钻锤提起的措施。
在具体施工中，应以预防为主，做到经常检查机具设备，及时检修、查看，遇到有设备或者零件损坏的部分，应立即维修或更换，防止掉钻。
除以上问题外，施工时还会出现很多困难，比如：在穿透岩溶顶板时比较困难；溶槽、溶沟、溶洞内施工时容易卡钻、掉钻；溶沟、溶槽的冲孔易沿基岩面倾斜；溶洞易造成混凝土流失，导致断桩或短桩等等技术问题。
碰见以上问题，笔者觉得可以采取以下措施：岩溶上的地层，钻至岩面时，改钻孔为冲孔的方法成孔；在溶沟、溶槽、溶洞中钻孔施工时，采用边抛碎石夹粘土或者片石，边冲击的方法钻孔，这种做法可以保证冲击作业基面强度均匀，可以有效防止孔斜和卡钻。
接近溶洞地段钻孔时，宜采取小冲程冲击，以防掉钻。万一遇到卡钻的现象，不能强提，可用吸的方法、小钻锥冲击，将钻锥周围的钻渣松动，之后再提起。
水下混凝土灌注流失及成桩质量问题，一般采取以下措施：为了确保灌注过程的连续性，可以考虑加大混凝土生产和运输能力，采用混凝土集中拌和站的方式；为了防止首盘混凝土数量不够而造成导管埋深不足而断桩的现象发生，应加大首盘混凝土初存量；在灌注过程中，适当加大导管埋深，灌注时要勤于测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断，防止混凝土面突然下降造成导管悬空而断桩；在灌注时应适当加大混凝土灌注高度，避免在灌注完成后混凝土面下降造成短桩。
4、结语
桩基施工若碰见岩溶地区时，施工前，必须充分考虑到这种复杂的地址条件对桩基施工带来的不利影响。需因地制宜，根据所碰到的溶洞的不同情况与类型，合理地选择施工处理方法，才能顺利地解决岩溶地区桩基的施工技术难题。
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岩溶地区桥梁基础设计？
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