舞水河大桥水中大直径钻孔桩施工

  • 投稿金知
  • 更新时间2015-09-16
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张维远 ZHANG Wei-yuan

(中铁一局四公司,咸阳 712000)

摘要: 本文通过舞水河特大桥大口径钻孔桩的施工过程的介绍,对大口径钻孔桩的施工工艺进行了总结,并对钻孔桩施工过程的故障处理进行了探讨。

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关键词 : 大桥;筑岛;钢管桩平台;钻孔桩

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)23-0116-03

作者简介:张维远(1974-),男,陕西宝鸡人,毕业于石家庄铁道学院,研究方向为桥梁工程。

0 引言

恰当的施工方案是桥梁施工顺利推进的有力保障,本文结合上瑞高速舞水河特大桥水中大直径钻孔桩施工现场实际条件,水中桩基施工采用筑岛和钢管桩平台两种方案结合,既减少了施工投入又加快了施工速度,有效避免了季节性河流对施工的干扰和潜在的安全风险。

1 工程概况

长乐坪舞水河大桥是上瑞高速湖南省新晃段跨越舞水河的特大桥,中心里程为K82+260。大桥全长为592.08m,95根桩基础。其中70根旱桩采用人工挖孔,5#~9#水中桩共25根,孔径2.5m桩长在19m~31.5m之间,采用冲击钻成孔。

2 确定水中桩基施工方案

由于桩基施工位于水中,施工时受洪水、通航、涨水和冲涮的影响,为便于排除施工干扰,根据施工调查、施工工期要求等,因地制宜,其中5#、6#、9#桩水深2m~3m靠近河岸,利用路基施工弃方采取筑岛法,而7#、8#桩水深4m~6m采用在桩位处设置钢管桩支架工作平台后钻孔施工方案。

3 钻孔准备

3.1 筑岛

由于受下游2km处狮子岩水电站影响,桥位处朝夕水位差约0.5m。故筑岛顶面标高控制在315.5比常水位桩高314.5m高1.0m。筑岛面积,根据施工需要,确定为38×8m。(图1)

3.2 钢管桩支架工作平台

3.2.1 钢管桩支架工作平台型式

采用钢管桩,贝雷架与型钢组合平台。

钻机布置为直置形式,即钻机布置方向与水流方向平行。

3.2.2 工作平台设计

根据施工荷载确定钢管桩直径,埋深及横梁尺寸见图2。

3.2.2.1 施工荷载

施工荷载包括平台自重(纵梁贝雷梁、横梁I37和台面铺装)。钻机和辅助施工机械重量,如:电焊机、泥浆泵和其它施工荷载,并考虑1.2的附加系数作为不可预料因素影响,即平台设计荷载为1.2Q(Q为总荷载)。

3.2.2.2 钢管桩

钢管桩直径一般为0.5~1.0m不等,根据本桥设计地质资料情况,我们选用直径为0.53m的钢管桩,每根长12m钢管桩接长采用电焊连接,打入深度以入河床3m为限,其承载力不足时,在桩内灌注砂子增加其承载力。钢管桩构造如图3。

3.2.3 搭设水中平台

3.2.3.1 施工设备

施工设备包括:机动船、工作船、25t吊车以及放在船上的施工机具和材料。

3.2.3.2 钢管桩施工

①钢管桩定位:

计算好每一根钢管桩的坐标,利用全站仪大致定位工作船,再放样桩位微调工作船位置,然后在船边用全站仪精确放样远离桩位方向1~2m两个定位点,两点一线即可定出钢管桩的位置。

②钢管桩沉入:

利用工作船上两个定位缆索和岸上一个定位缆索在桩顶固定,控制钢管桩倾斜度,吊车起吊振动锤连带桩帽插入钢管桩,在振沉过程中利用交会法原理,两台镜子不断观测钢管桩的倾斜情况,是否在其视线上,如偏差过大应通知施工人员及时调整,沉入后的钢管桩位置偏差≤20cm即可。

3.2.3.3 平台施工

钢管桩施工完毕后,根据每根桩最后沉入的难易情况及打入河床的深度,在部分空管中灌砂后,用0.8×0.8m钢板封顶,同时焊接剪刀撑,然后再铺设纵梁贝雷梁、横梁I37工字钢及台面。

3.2.4 钢护筒施工

3.2.4.1 钢护筒加工

根据桩位地质资料,我们选用1cm钢板卷制钢护筒,护筒直径为2.8m比设计直径大0.3m,为便于运输每节长度以3m或4.5m为宜,运输时上吊口处用[8槽钢加十字内撑,防止变形,长度不够现场要对接焊,并在护筒外侧每隔3m间距焊缝处加焊0.4×0.4m补强板,护筒底脚贴焊50cm钢板加强刃脚刚度。

3.2.4.2 导向架焊接

在平台上放样确定设计桩位,[14槽钢对扣焊接后以钢管桩为焊点形成井字形导向架,导向架中心与平台上放样的设计桩位重合。

3.2.4.3 钢护筒埋设

①筑岛施工的桩基础,其钢护筒沉入深度考虑到清除桩头和节约钢材,以沉入到系梁底部为宜。

②平台施工的桩基础,在平台上设三个缆索通过护筒顶部吊耳调整钢护筒垂直度,锤帽与护筒利用T形钢板焊为一体,否则振动时,振动锤跳动会使振力损失过大,不易沉入,护筒沉入河床深度以振动时护筒明显反弹为止。

3.3 钻孔桩施工

护筒埋设好后,吊车吊装钻机组装就位进行钻孔施工。

3.3.1 泥浆

泥浆循环利用相邻桩基钢护筒作为泥浆池,护筒之间采用泥浆槽连接,泥浆槽分为两级中间通过振动筛清除钻碴。

3.3.2 钻孔中的故障处理

①刚开钻钻头对地基的扰动影响较大,容易出现裂隙和松散层,且护筒内泥浆水头比重都比护筒处侧大,易出现漏浆现像。

采用小冲程、慢进尺、多加黄土或片石填充砂砾石空隙,造好泥浆护壁,防止漏浆。

常用方法为多加黄土,泥浆中同时掺入锯沫或稻草后再钻进,观察情况,如仍漏浆就在原护筒上接长护筒,继续打入,穿过漏浆处,堵住漏浆。

8#-4桩在开钻后,漏浆加黄土和片石再钻,漏浆现像消失;8#-1、8#-2桩采取上述方法后仍漏浆,接长护筒用振动锤沉入1m,止漏。

②刚进入岩层时为斜岩面(即一边软、一边硬),现象为钻锤偏斜,卡钻,采取措施为回填片石,小冲程、慢进尺、反复几次直至完全进入岩层,钻锤不再偏斜为止。

3.4 清孔

采用换浆法清孔,就是在泥浆循环过程中利用振动筛将钻碴清除后重新用泥浆泵从泥浆池中再抽出注入孔底,把孔内悬浮的钻碴较多的泥浆换出。

本方法清孔速度慢,不需另加机具,对泥浆护壁损坏小,不坍孔;缺点是清孔不彻底而且清孔时间太长,因此清孔标准应控制在含砂率小于8%,比重1.25~1.30即可终止清孔;但封底前准备工作时间不能太长,否则应在准备工作就绪后重新量测沉淀厚度,其值不能大于5cm,如超限,就要再次清孔。

3.5 水下砼浇筑

3.5.1 钢筋制做

钢筋笼在岸上加工成形,成孔后用工作船运至孔边,考虑吊装难度一般不宜过长,以不大于15m为一节,在第一次清孔结束后吊放钢筋笼。

3.5.2 水下砼浇注

水下砼的浇注施工技术要求:

①首批砼灌注封底是全桩砼浇注成功的关键,开盘前检查导管悬空以40cm左右为宜,由技术人员提供封底砼的数量,初灌后量测导管埋深、查看导管是否进水,如进水不得已时根据实际情况可采取二次封底,但即使成功该桩的检测结果也达不到优良;

②由于桩径较大,所以灌注过程中我们要求导管埋深必须大于3m,前盘加强量测砼表面高度,后盘技术人员记录砼的数量,每2m校核一次有效防止了夹层、断桩事故的出现;

③桩径大,首批砼方量大,封底时砼的上浮力较大,当孔深L≤20m时,钢筋笼上端必须与平台固定,防止钢筋笼上浮。前期灌注的9#-2、9#-4桩长16.5m,未采取措施造成钢筋笼上浮10cm~20cm;

④浇注结束拨导管速度宜缓慢,防止因首批灌注的砼覆盖层接近终期时,流动性大大降低,形成泥心;

⑤灌注到顶时,根据灌注时泥浆相对密度和含砂率确定预留桩头的长度(0.5~1.0m)。当清孔差,泥浆相对密度大,含砂率高时取高限;

⑥桩头采取两种处理办法:砼灌注完毕后人工立即挖除或用泥浆泵抽清水稀释顶层砼,预留20cm在后序系梁施工时再予以凿除。

通过合理的施工方案和严格的施工管理,舞水河特大桥在施工期间始终保持良好的施工进度,从准备开始筑岛、搭设钢管桩平台到桩基结束用时4个月,缩短工期2个月有效避开了汛期影响,整个桥梁桩基进度质量可控,对工程顺利推进奠定了良好基础。

4 结束语

针对水中大直径钻孔桩基础的施工,选择合理的施工方案是施工顺利进行的基础。施工实践表明,舞水大桥桩基施工我们选定筑岛和钢管桩支架工作平台两种方案,施工方法和施工设备配套合理,有效的保证了施工顺利进行和业主工期要求。经过四个月的时间,我们如期按业主年度计划完成了舞水河大桥水中钻孔桩的施工,经过检测全部为一类桩。

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参考文献

[1]王辉.开封黄河大桥大直径深孔灌注桩的成孔质量控制[J]. 铁道标准设计,2006(06).

[2]秦华东.大直径混凝土灌注桩成孔方法[J].铁道标准设计,2005(07).

[3]孙涛.岩溶区桥梁大孔径钻孔桩施工技术[J].铁道标准设计,2005(07).