问答题
【案例】
背景
某特大桥主桥为连续刚构桥，桥跨布置为75m+6×120m+75m，桥址区地层从上往下依次为洪积土、第四系河流相的黏土、亚黏土及亚砂土、砂卵石土、软岩。主桥均采用钻孔灌注桩基础，每墩位8根桩，对称布置。其中，1#、9#墩桩径均为
其余各墩桩径为
所有桩长均为72m。
施工中发生如下事件：
事件1：该桥桥位处主河槽宽度为270m，4#～6#桥墩位于主河槽内，主桥下部结构施工在枯水季节完成，最大水深4.5m。考虑到季节水位与工期安排，主墩搭设栈桥和钻孔平台施工，栈桥为贝雷桥，分别位于河东岸和河西岸，自岸边无水区分别架设至主河槽各墩施工平台。栈桥设计宽度6m，跨径均为12m，钢管桩基础，纵梁采用贝雷桁架、横梁采用工字钢，桥面采用8mm厚钢板，栈桥设计承载能力为60t。施工单位配备有运输汽车、装载机、切割机等设备用于栈桥施工。
事件2：主桥共计16根
与56根
钻孔灌注桩，均采用同一型号回旋钻机24小时不间断施工，钻机钻进速度均为1.0m/h。钢护筒测量定位与打设下沉到位另由专门施工小组负责。钻孔完成后，每根桩的清孔、下放钢筋笼、安放灌注混凝土导管、水下混凝土灌注、钻机移位及钻孔准备共需2天时间(48小时)。为满足施工要求，施工单位调集6台回转钻机，为保证工期和钻孔施工安全，考虑两个钻孔方案，方案一：每个墩位安排2台钻机同时施工；方案二：每个墩位只安排1台钻机施工。
事件3：钻孔施工的钻孔及泥浆循环系统示意图如图1所示，其中，D为钻头，E为钻杆，F为钻机回转装置，G为输送管，泥浆循环如图中箭头所示方向。
图1 钻孔及泥浆循环系统示意图
事件4：3#墩的1#桩基钻孔及清孔完成后，用测深锤测得孔底至钢护筒顶面距离为74m。水下混凝土灌注采用直径为280mm的钢导管，安放导管时，使导管底口距离孔底30cm，此时导管总长为76m，由1.5m、2m、3m三种型号的节段连接而成。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)要求，必须保证首批混凝土导管埋置深度为1.0m，如图2所示，其中H 1 为桩孔底至导管底端距离，H 2 为首批混凝土导管埋置深度，H 3 为水头(泥浆)顶面至孔内混凝土顶面距离，h 1 为导管内混凝土高出孔内泥浆面的距离。
背景
某特大桥主桥为连续刚构桥，桥跨布置为75m+6×120m+75m，桥址区地层从上往下依次为洪积土、第四系河流相的黏土、亚黏土及亚砂土、砂卵石土、软岩。主桥均采用钻孔灌注桩基础，每墩位8根桩，对称布置。其中，1#、9#墩桩径均为
其余各墩桩径为
所有桩长均为72m。
施工中发生如下事件：
事件1：该桥桥位处主河槽宽度为270m，4#～6#桥墩位于主河槽内，主桥下部结构施工在枯水季节完成，最大水深4.5m。考虑到季节水位与工期安排，主墩搭设栈桥和钻孔平台施工，栈桥为贝雷桥，分别位于河东岸和河西岸，自岸边无水区分别架设至主河槽各墩施工平台。栈桥设计宽度6m，跨径均为12m，钢管桩基础，纵梁采用贝雷桁架、横梁采用工字钢，桥面采用8mm厚钢板，栈桥设计承载能力为60t。施工单位配备有运输汽车、装载机、切割机等设备用于栈桥施工。
事件2：主桥共计16根
与56根
钻孔灌注桩，均采用同一型号回旋钻机24小时不间断施工，钻机钻进速度均为1.0m/h。钢护筒测量定位与打设下沉到位另由专门施工小组负责。钻孔完成后，每根桩的清孔、下放钢筋笼、安放灌注混凝土导管、水下混凝土灌注、钻机移位及钻孔准备共需2天时间(48小时)。为满足施工要求，施工单位调集6台回转钻机，为保证工期和钻孔施工安全，考虑两个钻孔方案，方案一：每个墩位安排2台钻机同时施工；方案二：每个墩位只安排1台钻机施工。
事件3：钻孔施工的钻孔及泥浆循环系统示意图如图1所示，其中，D为钻头，E为钻杆，F为钻机回转装置，G为输送管，泥浆循环如图中箭头所示方向。
图1 钻孔及泥浆循环系统示意图
事件4：3#墩的1#桩基钻孔及清孔完成后，用测深锤测得孔底至钢护筒顶面距离为74m。水下混凝土灌注采用直径为280mm的钢导管，安放导管时，使导管底口距离孔底30cm，此时导管总长为76m，由1.5m、2m、3m三种型号的节段连接而成。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)要求，必须保证首批混凝土导管埋置深度为1.0m，如图2所示，其中H 1 为桩孔底至导管底端距离，H 2 为首批混凝土导管埋置深度，H 3 为水头(泥浆)顶面至孔内混凝土顶面距离，h 1 为导管内混凝土高出孔内泥浆面的距离。
问答题
事件一中，补充栈桥施工必须配置的主要施工机械设备。结合地质水文情况，本栈桥施工适合采用哪两种架设方法?
【正确答案】
【答案解析】栈桥施工必须配置的主要施工机械设备还包括起重机、电焊机；本栈桥施工适合采用悬臂推出法或履带吊机架设法。
问答题
针对事件二，不考虑各桩基施工工序搭接，分别计算两种方案主桥桩基础施工的总工期，应该选择哪一种方案施工?
【正确答案】
【答案解析】单机作业一根桩钻孔耗时72/1=72(小时)，即3天；从清孔到成桩需要2天，所以一根桩从钻孔到成桩共需要5天。方案一，每个墩位安排2台，有6台回转钻机，故3个墩位可同时施工，则总工期为5×8/2×(9/3)=60(天)。方案二，每个墩位安排1台，故6个墩位可同时施工，则总工期为5×8×2=80(天)，此时第二次有3台闲置。综上应选第一种方案施工。
问答题
写出图1中设备或设施A、B、C的名称与该回转钻机的类型。
【正确答案】
【答案解析】A是泥浆泵，B是泥浆池，C是沉淀池；该回转钻机是正循环回转钻机。
问答题
事件四中，计算h
1
(单位：m)与首批混凝土数量(单位：m
3
)。(计算结果保留两位小数，π取3.14)
【正确答案】
【答案解析】h
1
=H
3
γ
w
/γ
c
=(74-0.3-1)×12/24=36.35(m)；
首批混凝土数量：V=πD 2 (H 1 +H 2 )/4+πd 2 h 1 /4=3.14×1.8 2 ×(0.3+1.0)/4+3.14×0.28 2 ×36.35/4=5.54(m 3 )。
首批混凝土数量：V=πD 2 (H 1 +H 2 )/4+πd 2 h 1 /4=3.14×1.8 2 ×(0.3+1.0)/4+3.14×0.28 2 ×36.35/4=5.54(m 3 )。
问答题
计算并说明事件五中导管埋置深度是否符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)的规定?
【正确答案】
【答案解析】导管埋置深度h=(74-47.4-0.3)-(3×4+2×5)=4.3(m)；根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)的规定，导管埋置深度宜控制在2～6m。故导管埋置深度符合规定。
问答题
事件六中，逐条判断施工单位的做法是否正确，并改正错误。
【正确答案】
【答案解析】第(1)条正确。
第(2)条不正确。改正：水下混凝土灌注前，对导管进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。
第(3)条正确。
第(4)条不正确。改正：灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0m。
第(5)条不正确。改正：不得以同条件养护的混凝土试件作为评定试件；混凝土抗压强度应为标准方式成型的试件，置于标准养护条件下(温度为20±2℃及相对湿度不低于95%)养护28天所测得的抗压强度值(MPa)进行评定。 [解析]
本案例第1问主要考查栈桥施工必须配置的主要施工机械设备和贝雷桥架设常采用的架设方法。栈桥施工中要用到起重机进行吊装，另外还要进行工字钢的焊接等，因此，必须配置的主要施工机械设备还包括起重机、电焊机。贝雷桥架设常采用的架设方法是悬臂推出法、履带吊机架设法和浮运架设法。悬臂推出法就是在河流两岸安置滚轴，桥梁的大部分部件在推出岸的滚轴上安装好，然后用人力或用机械牵引，将桥梁徐徐向前推出，直达对岸。在河床地质适合打设钢桩基础的条件下，可采用履带吊机架设法；在河水较深，水流平缓，并有足够吨位的船只时，可以采用浮运架设法。结合本桥地质水文情况，可知本栈桥施工适合采用悬臂推出法和履带吊机架设法。
本案例第2问主要考查主桥桩基础施工的总工期的计算。根据背景资料，所有桩长均为72m，钻机钻进速度均为1.0m/h，故单机作业一根桩钻孔耗时72/1=72(小时)，即3天；从清孔到成桩需要2天，所以一根桩从钻孔到成桩共需要5天。一共9个墩位，每墩位8根桩，方案一，每个墩位安排2台，有6台回旋钻机，故3个墩位可同时施工，则总工期为5×8/2×(9/3)=60(天)；方案二，每个墩位安排1台，故6个墩位可同时施工，则总工期为5×8×2=80(天)，此时第二次有3台闲置。综合工期和机械利用情况应选第一种方案施工。
本案例第3问主要考查正循环回转钻机成孔工艺原理。正循环回转钻机成孔工艺原理如下图所示。
正循环回转钻机成孔工艺原理
1——钻头；2——泥浆循环方向；3——沉淀池；4——泥浆池；5——泥浆泵；
6——水笼头；7——钻杆；8——钻机回旋装置
本案例第4问主要考查水下混凝土灌注时的相关计算。由孔内混凝土顸面处内外压力平衡，取井孔内水头(泥浆)的重度为12kN/m 3 ，导管内混凝土的重度为24kN/m 3 ，可得h 1 =H 3 γ w /γ c =(74-0.3-1)×12/24=36.35(m)。又3#墩桩径为
第(2)条不正确。改正：水下混凝土灌注前，对导管进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。
第(3)条正确。
第(4)条不正确。改正：灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0m。
第(5)条不正确。改正：不得以同条件养护的混凝土试件作为评定试件；混凝土抗压强度应为标准方式成型的试件，置于标准养护条件下(温度为20±2℃及相对湿度不低于95%)养护28天所测得的抗压强度值(MPa)进行评定。 [解析]
本案例第1问主要考查栈桥施工必须配置的主要施工机械设备和贝雷桥架设常采用的架设方法。栈桥施工中要用到起重机进行吊装，另外还要进行工字钢的焊接等，因此，必须配置的主要施工机械设备还包括起重机、电焊机。贝雷桥架设常采用的架设方法是悬臂推出法、履带吊机架设法和浮运架设法。悬臂推出法就是在河流两岸安置滚轴，桥梁的大部分部件在推出岸的滚轴上安装好，然后用人力或用机械牵引，将桥梁徐徐向前推出，直达对岸。在河床地质适合打设钢桩基础的条件下，可采用履带吊机架设法；在河水较深，水流平缓，并有足够吨位的船只时，可以采用浮运架设法。结合本桥地质水文情况，可知本栈桥施工适合采用悬臂推出法和履带吊机架设法。
本案例第2问主要考查主桥桩基础施工的总工期的计算。根据背景资料，所有桩长均为72m，钻机钻进速度均为1.0m/h，故单机作业一根桩钻孔耗时72/1=72(小时)，即3天；从清孔到成桩需要2天，所以一根桩从钻孔到成桩共需要5天。一共9个墩位，每墩位8根桩，方案一，每个墩位安排2台，有6台回旋钻机，故3个墩位可同时施工，则总工期为5×8/2×(9/3)=60(天)；方案二，每个墩位安排1台，故6个墩位可同时施工，则总工期为5×8×2=80(天)，此时第二次有3台闲置。综合工期和机械利用情况应选第一种方案施工。
本案例第3问主要考查正循环回转钻机成孔工艺原理。正循环回转钻机成孔工艺原理如下图所示。
正循环回转钻机成孔工艺原理
1——钻头；2——泥浆循环方向；3——沉淀池；4——泥浆池；5——泥浆泵；
6——水笼头；7——钻杆；8——钻机回旋装置
本案例第4问主要考查水下混凝土灌注时的相关计算。由孔内混凝土顸面处内外压力平衡，取井孔内水头(泥浆)的重度为12kN/m 3 ，导管内混凝土的重度为24kN/m 3 ，可得h 1 =H 3 γ w /γ c =(74-0.3-1)×12/24=36.35(m)。又3#墩桩径为