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        鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋中塔大直徑鉆孔樁施工技術(shù)研究

        2013-09-07 01:02:16
        關(guān)鍵詞:鋼護(hù)筒護(hù)筒鉆頭

        (中鐵大橋局集團(tuán)第一工程有限公司,河南 鄭州 450000)

        1 概述

        直徑大于或等于2.5m 的鉆孔灌注樁即為大直徑樁,目前特大型橋梁水上墩基礎(chǔ)越來(lái)越多的采用大直徑鉆孔灌注樁設(shè)計(jì),本文結(jié)合鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋中塔水上施工大直徑鉆孔樁施工技術(shù),對(duì)該地質(zhì)條件下水上墩鉆孔樁施工方案進(jìn)行研究分析。

        2 工程概況

        2.1 橋式布置

        武漢市鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋全長(zhǎng)3420m。其中:主橋長(zhǎng)2100m,采用200+2 ×850+200m 三塔四跨鋼板結(jié)合梁懸索橋;大橋跨漢陽(yáng)江灘進(jìn)入長(zhǎng)江,于武昌造船廠鲇魚(yú)套附近上武昌岸。

        2.2 中主塔墩基礎(chǔ)概況

        2#墩為鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋的中主塔墩,中心里程ZK10+850.000?;A(chǔ)為39 根φ2.8m鉆孔灌注樁,樁基采用行列式布置,縱橋向布置5 排,橫橋向布置9 列,樁底標(biāo)高-19~-25.4m(黃海高程,下同),樁長(zhǎng)20~26.4m。

        2.3 地質(zhì)情況

        據(jù)鉆孔揭示及區(qū)域地質(zhì)資料,2#墩基礎(chǔ)位置覆蓋層為粉砂,基巖多為微風(fēng)化生物碎屑灰?guī)r,主要為方解石,巖質(zhì)硬。個(gè)別孔位有少量破碎生物碎屑灰?guī)r。由于圍堰吸泥下沉過(guò)程中形成鍋底,部分位置已至巖面頂,在-5.0~巖面多為回填砂覆蓋層,在高程-9.26~-12.9m 以下為微風(fēng)化生物碎屑灰?guī)r,基巖埋藏淺,巖面傾斜,巖體較完整,承載力高。

        3 施工總體方案

        2#塔為水上施工,采取水上鉆孔平臺(tái)的方式。首先施工鉆孔樁施工平臺(tái),形成平臺(tái)后采用大型振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行鋼護(hù)筒插打,采用大直徑鉆頭開(kāi)孔,再采用大型振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行鋼護(hù)筒復(fù)打跟進(jìn),跟進(jìn)完成后采用常規(guī)鉆頭進(jìn)行成孔施工,混凝土采用水上攪拌站供應(yīng),垂直導(dǎo)管法灌注成孔。

        4 施工方案及施工步驟

        4.1 鉆孔平臺(tái)搭設(shè)及護(hù)筒插打

        鉆孔平臺(tái)基礎(chǔ)采用萬(wàn)能桿件進(jìn)行拼裝,鉆孔平臺(tái)橫向分配梁采用大型鋼等強(qiáng)焊接而成,縱向主梁采用貝雷梁組拼。本工程鉆孔樁直徑達(dá)到φ2.8m 屬于大直徑鉆孔樁,鋼護(hù)筒插打在圍堰內(nèi)進(jìn)行,屬于靜水施工,因此鋼護(hù)筒選擇壁厚δ=20mm,內(nèi)徑φ3.0m 可以滿(mǎn)足,由于鋼護(hù)筒直徑大承載要求高,因此鋼護(hù)筒圍堰下沉到位后,利用兩臺(tái)200t 浮吊作為起重設(shè)備。吊裝鉆孔平臺(tái)貝雷梁,然后在貝雷梁上安置導(dǎo)向架,導(dǎo)向架精確定位后,利用200t 浮吊起吊APE400B 振動(dòng)打樁機(jī)插打鉆孔樁鋼護(hù)筒。

        4.2 泥漿

        4.2.1 泥漿拌制及循環(huán)

        由于水上施工場(chǎng)地狹小,現(xiàn)場(chǎng)的泥漿制備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足施工需要,因此在岸上采用集中拌漿的方式進(jìn)行泥漿制備,同時(shí)采用機(jī)駁作為泥漿船漿拌制好的泥漿運(yùn)輸?shù)剿隙瘴惶?。泥漿循環(huán)系統(tǒng)由沉渣池、泥漿泵、泥漿管、空壓機(jī)組成,采用鄰近插打好的鋼護(hù)筒作為沉渣池。

        4.2.2 泥漿性能指標(biāo)

        泥漿在沖擊鉆孔中起護(hù)壁和懸浮鉆碴的作用。應(yīng)備用足夠的造漿優(yōu)質(zhì)粘土紅土等進(jìn)行泥漿制備。泥漿性能指標(biāo)應(yīng)符合表1 要求。

        4.3 沖擊鉆砸孔施工

        鉆機(jī)布置在鉆孔平臺(tái)上,根據(jù)施工作業(yè)面大小、樁基平面布置情況、進(jìn)度安排、動(dòng)力供應(yīng)情況綜合考慮鉆機(jī)數(shù)量,初步考慮共擺設(shè)13 臺(tái)鉆機(jī)分3 個(gè)循環(huán)完成39 根鉆孔樁,全部采用沖擊鉆鉆孔正循環(huán)鉆進(jìn),采用氣舉反循環(huán)清渣。

        4.3.1 鉆機(jī)擺放要平整、穩(wěn)固、平面位置偏差要符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求;位置要結(jié)合平臺(tái)受力支承情況,合理布置,開(kāi)鉆順序要統(tǒng)一安排,避免干擾。由于2#塔巖層傾斜且?guī)r層頂面無(wú)強(qiáng)風(fēng)化層,同時(shí)巖層頂覆蓋層為粉細(xì)砂及回填砂,鉆孔樁施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)護(hù)筒底口漏砂的鉆孔泥漿流失的現(xiàn)象,因此2#塔鉆孔施工分三步驟進(jìn)行,第一步用于護(hù)筒直徑接近的大鉆頭進(jìn)行開(kāi)孔,開(kāi)孔滿(mǎn)足一定深度(護(hù)筒刃腳可全部嵌入巖層),第二步采用APE400B 振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行護(hù)筒復(fù)打跟進(jìn),第三步采用正常的鉆頭進(jìn)行常規(guī)沖擊鉆成孔施工。

        4.3.2 鉆孔前應(yīng)對(duì)鉆孔的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查,鉆孔時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)資料及實(shí)際地質(zhì)情況繪制地質(zhì)剖面圖,在鉆進(jìn)過(guò)程中,進(jìn)尺的快慢根據(jù)土質(zhì)情況來(lái)控制;根據(jù)設(shè)計(jì)資料和工程特點(diǎn),各地層鉆進(jìn)沖程和泥漿比重見(jiàn)表2

        4.3.3 在鉆孔過(guò)程中要時(shí)刻監(jiān)控鉆渣取樣,復(fù)核實(shí)際地質(zhì)情況是否與設(shè)計(jì)相符,如遇和地勘資料出入較大情況出現(xiàn),及時(shí)向設(shè)計(jì)單位報(bào)告,調(diào)整樁基結(jié)構(gòu)。

        4.3.4 當(dāng)鉆進(jìn)至接近鋼護(hù)筒底口位置1-2m 左右時(shí),為防止護(hù)筒底部偏移和入巖時(shí)斜孔,采用小沖程(0.5-0.8m)密擊(8-12/分鐘)、低轉(zhuǎn)數(shù)鉆進(jìn),并控制進(jìn)尺,以確保護(hù)筒底口位置地基的穩(wěn)定;當(dāng)鉆頭鉆出護(hù)筒底口2-3m 時(shí),再恢復(fù)正常鉆進(jìn)狀態(tài)。升降鉆具應(yīng)平穩(wěn),尤其是當(dāng)鉆頭處于護(hù)筒底口位置時(shí),必須謹(jǐn)慎操作、防止鉆頭鉤掛、沖撞鋼護(hù)筒擾動(dòng)鉆孔孔壁;

        4.3.5 終孔前要慢速鉆進(jìn),加強(qiáng)鉆渣取樣頻率,進(jìn)行地質(zhì)核對(duì)。

        4.4 清孔

        鉆孔至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行清孔。清孔后泥漿指標(biāo)按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

        4.5 鋼筋籠制作、安裝

        2#塔鉆孔樁鋼筋籠主筋直徑為Φ36,采用直螺紋連接。鋼筋籠在鋼筋籠加工車(chē)間進(jìn)行下料并在鐵駁上加工成整節(jié)鋼筋籠,用鐵板駁浮運(yùn)到墩位處,由浮吊整體起吊安裝。

        4.5.1 鋼筋籠的制作

        鋼筋籠制作采用長(zhǎng)線法整體加工制作。制作時(shí),按照設(shè)計(jì)尺寸采用做好定位圈鋼筋,標(biāo)出主筋位置,然后將主筋依次點(diǎn)焊在加勁筋上,要確保主筋與加勁筋相互垂直,不變形并在定位圈鋼筋上焊接十字鋼筋支撐。

        4.5.2 鋼筋籠的存放

        鋼筋籠在駁船上整體加工制作完成后,部分可存放在鐵駁上,其余由機(jī)駁倒運(yùn)至2#墩,利用已經(jīng)插打的護(hù)筒進(jìn)行存放。

        4.6 水封導(dǎo)管的安裝及二次清孔

        4.6.1 水封導(dǎo)管安裝

        樁身混凝土灌注采用垂直提升導(dǎo)管法施工。采用Φ325mm 快速卡口接頭導(dǎo)管,導(dǎo)管使用前組裝編號(hào)后進(jìn)行水密承壓、接頭抗拉試驗(yàn),合格后下放,然后吊裝混凝土灌注架?;炷凉嘧⒓苡眯弯摻M拼而成,上設(shè)儲(chǔ)料總槽,保證砍球時(shí)首次灌注有足夠的混凝土儲(chǔ)備量。

        導(dǎo)管在使用前和使用一個(gè)時(shí)期后,除應(yīng)對(duì)其規(guī)格、質(zhì)量和拼裝構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)真檢查外,應(yīng)做拼接、拉力、水密試驗(yàn)。導(dǎo)管使用前按順序組裝編號(hào),進(jìn)行水密、承壓試驗(yàn)和接頭抗拉試驗(yàn),嚴(yán)禁用壓氣試壓,并編寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告,進(jìn)行水密試驗(yàn)的水壓應(yīng)為孔底靜水壓1.3 倍壓力,經(jīng)過(guò)15min 不漏水即為合格。確保導(dǎo)管狀態(tài)良好。

        導(dǎo)管可在鉆孔旁預(yù)先分段拼裝,在吊放時(shí)再逐段拼裝。分段拼裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查。變形和磨損嚴(yán)重的不得使用,導(dǎo)管內(nèi)壁和法蘭盤(pán)表面如粘附有灰漿和泥沙應(yīng)擦拭干凈。

        4.6.2 二次清孔

        導(dǎo)管安裝到位后進(jìn)行二次清孔,采用換漿法向?qū)Ч軆?nèi)注入新鮮泥漿,換出孔底沉碴,清孔時(shí)所換新鮮漿液達(dá)到孔內(nèi)泥漿含沙量逐漸減少至穩(wěn)定不沉淀為度,確保孔底沉淀的厚度不大于50mm。

        4.7 鉆孔樁混凝土施工

        4.7.1 混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸

        由于是水上施工無(wú)法采用陸上混凝土,因此2#塔混凝土由水上混凝土工廠“大橋海天3 號(hào)”供應(yīng),由其自帶泵機(jī)泵送至平臺(tái)頂面,利用布料機(jī)和導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注。

        4.7.2 混凝土的灌注

        開(kāi)始灌注水下混凝土?xí)r,導(dǎo)管底口離孔底0.4m 左右??城蚯耙惭b隔水栓,砍球后保證初灌混凝土導(dǎo)管埋深在1.0-3.0m。灌注過(guò)程中,導(dǎo)管的埋深測(cè)量采用同步多測(cè)點(diǎn)的辦法,避免因孔徑大產(chǎn)生大的誤差和測(cè)量錯(cuò)誤。

        結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)本工程中主塔2#墩大直徑鉆孔樁施工的深入研究和總結(jié),解決了水中鉆孔樁施工方法,解決了斜巖面地層下的大直徑鉆孔樁的鉆孔、成孔施工方法,可以為同類(lèi)施工提供寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

        [1]《公橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/F50-2011.

        [2]《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》CJJ 2-2008.

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