深水桥梁桩基施工方法（精选6篇）
深水桥梁桩基施工方法 篇1
引言
在中国, 喀斯特地貌分布及其广泛, 类型也非常多, 举世闻名, 喀斯特地貌在我国总面积中占据了200万km2, 而浙江省喀斯特地貌也及其普遍。因而在公路桥梁深水桩基础施工过程中, 要着重考虑到该地貌的水下地形沙石、土质特征, 结合浙江省当地地貌, 才能修建更加稳固、长久的公路桥梁。公路桥梁深水桩基础施工是一个复杂的重要的施工环节, 只有掌握了相关水文、地理条件, 才能对深水桩基础施工预案作出准确的判断。
1 浙江地区应注意喀斯特地貌对公路桥梁深水桩基础施工的影响
1.1 喀斯特地貌岩溶地形具有不稳定性
由于岩溶地貌最显著的特征就是洞穴分布不在少数, 显然, 这样的地质结构对公路桥梁的修建是极其不利的, 所以, 如果在桥梁施工之前对喀斯特地貌岩洞勘察不准确会造成严重的后果, 岩洞的承重力远远不及普通地形的承重能力, 因此, 桥梁在修建过程中或者修建运营之后, 桥底岩洞可能造成桥梁基础悬空, 不能给桥面相应的支撑, 或者由于岩洞承载过重造成岩洞的坍塌, 以至造成公路桥梁的坍塌。轻者也会导致桥梁桥体变形扭曲、出现较大裂缝等。
1.2 岩溶地区沙土与岩石混合分布造成公路桥梁地基承重能力不均匀
沙土与岩石的构造不同, 地基硬度不同, 承重能力不同, 他们的稳定性也不同, 若以普通的施工方法对沙土与岩石不规律分布的喀斯特地貌进行公路桥梁深水桩基础施工就会出现严重的桥梁不均匀沉降现象, 沉降本身对桥梁有一定的伤害, 而不均匀沉降更会加剧桥梁结构的变形, 对桥梁的稳定性与安全性造成较大影响。
1.3 深水桩基础施工过程中破坏喀斯特地貌地下水循环给桥梁自身带来的影响
喀斯特地貌岩溶洞穴内部以及溶沟里面都很有可能存在地下水、地下河流, 地下水的存储量非常大, 如果深水桩基础施工过程中破坏了喀斯特地貌地下水循环就会造成地下水堵塞, 并蔓延到地表, 造成地表的建筑、农田、公路设施被淹没, 给当地经济带来巨大损失。
2 浙江地区公路桥梁深水桩基础施工技术探讨
2.1 钢围堰在制作过程中的注意事项
钢围堰其中一项重要作用是作为承台施工用来挡水的工具, 另一个重要作用是用来支撑钻孔平台, 它需要承受较大的载荷, 水头压力、以及水流冲击力都需要考虑进去, 并且钢围堰还需要承受钻孔平台的重力。因此, 在深水桩基础施工中钢围堰起着非常重要的作用。钢围堰的材质无疑是钢, 钢材具有较大的抗压抗变形的能力, 我们在选择钢围堰所用钢材的时候也需要选择优质的、硬度大的钢材, 应对钢材的刚度、强度、硬度做相应的测试, 测试该钢材做出的钢围堰能够适应在水中下沉的过程中出现的夹壁内侧与外侧的水位差异;测试钢围堰是否能承受吸取泥沙过程中内外的压力之差;测试在封底盖后抽水干施工时是否能承受承台水压力的大小;测试钢围堰是否能承受钻孔施工平台与钻孔机的载荷。应对钢围堰进行合理设计, 设计成多个隔舱, 使其具有多功能的作用。科学合理的设计可以满足钢围堰进水与排水的功能, 还可自由控制钢围堰的上升与下降。
2.2 钢围堰拼装与接高的流程
钢围堰的组成是由小分块拼接组成的, 先将钢围堰的组成部分逐个制作, 制作完成之后利用运输工具将各拼接块运输到公路桥梁深水桩基础施工现场, 然后搭建一个拼装平台, 拼装完成以后再利用吊装机器将整个钢围堰安放到水中, 当然, 安放之前需要对其待安放的位置进行定位, 以便准确安放。值得引起注意的是在接高下沉的过程中需要利用潜水泵对钢围堰的所有舱室进行注水处理, 由于水的浮力比钢的浮力更大, 因此可以保证钢围堰能够比较平稳的慢慢下沉, 不至于由于下降时速度过快造成钢围堰整体结构的损坏。
2.3 钢围堰下水定位与安置
钢围堰下水定位与安置是在几艘船只之间相互配合的过程中完成的。首先, 在钢围堰相对的两端安排两只导向船, 然后利用连接梁将船只与钢围堰连成一个整体这样方便导向船控制钢围堰。除了导向船意外还需在钢围堰的上方用缆绳绑定一只定位船, 导向船与钢围堰拉缆的力度传到主锚上面。利用导向船与定位船横向与竖向的共同作用来准确调整以实现钢围堰被安放在事先设定的具体位置。同时, 水流对钢围堰的下沉定位也有一定影响, 另外河流底部的淤泥也会影响钢围堰定位安放, 可以采用预偏着床的技巧, 适当减弱上游与下游淤积的压力之差, 减小对钢围堰下沉的影响。
2.4 钢围堰吸泥注意事项
钢围堰在下沉的环节中首先需要进行吸泥, 这样做的目的是为了减少钢围堰下沉的阻力, 在吸泥的时候, 应掌握钢围堰内部与外面水环境的水位平衡, 水位差异相差较大会造成钢围堰内部出现翻砂的不良现象。吸泥的时候同时也必须要关注钢围堰四周的淤泥高程, 淤泥高程要在刃脚之上, 为了防止翻砂现象, 中间的淤泥高程必须不能高于刃脚。伴随钢围堰的下沉, 钢围堰遇到的摩阻力也随下沉的深度的增加而增加, 为了确保下沉速度合理, 可以对钢围堰的隔舱进行混凝土的灌注, 这样就有效的增加了钢围堰下沉的速度。应注意检查钢围堰待着床位置是否平整, 如果不平, 应做相应调整。
2.5 钢围堰封底注意事项
公路桥梁深水桩基础施工的各个环节中, 钢围堰的混凝土施工是其中非常重要的环节之一, 在这个施工环节, 需要注意的是混凝土的浇筑工作, 第一步, 施工技术人员需要对刃脚进行封堵, 这是在水流冲击不大的情况下进行的, 若水流冲击较大, 更需要在钢围堰外面抛填大沙袋或者较大的石头, 避免水流冲刷钢围堰外的刃脚。更能确保钢围堰在混凝土浇筑这一施工环节能够保质保量顺利进行。在封底的过程中应先浇灌低处再浇筑高出, 先浇筑周围再浇筑中间, 采用多根导管, 分不同时期、分批次开始, 并且整体共同一次性浇筑封底。只有在封底流程彻底完结以后才能拼装钻孔平台, 并且对钻孔灌注桩进行动工, 依照该流程, 可以确保封底质量过硬。
2.6 公路桥梁深水桩基础施工时间的选择
公路桥梁深水桩基础施工应避开洪水期, 选择适当的时机进行公路桥梁深水桩基础施工可以更准确地把握水文条件状况。
喀斯特因特殊的地质条件, 其桩基施工环境非常繁杂, 因此需要勘察设计人员仔细充分地做好前期相关的勘察设计预案, 在公路桥梁深水桩基的施工过程中勘察设计人员也需要步步跟进与指导, 以便发现现实地质状况与勘察设计效果出现偏差, 若发现偏差时应立即停工对预案进行整改, 及时补救。同时施工作业人员应按照设计要求严格执行操作方案, 施工监理也需要进一步对施工现状进行督促, 确保施工质量。施工监理在发现问题时要及时向上级报告, 组织讨论相关解决办法和补救措施。
3 结束语
在我国的交通设施与交通工具的不断发展与壮大的过程中, 公路桥梁深水桩基础施工技术在近十年内得到了迅速发展, 公路桥梁深水桩基础施工是相对于其他路面与桥面施工更加复杂与危险的工艺, 因此, 必须掌握过硬的技术才能确保公路桥梁的安全与正常使用。
摘要：公路桥梁深水桩基础施工是整个公路桥梁修建成功与否的根基与命脉, 随着我国的交通设施与交通工具的不断发展与壮大, 公路桥梁深水桩基础施工技术也取得了较多的科研成果, 顺应了时代的发展。本文结合我国浙江地区喀斯特地貌的特点, 阐述了公路桥梁深水桩基础施工的难点以及针对该难点提出了相关的克服难点的办法。
关键词：桥梁,喀斯特地貌,深水桩,浙江省,施工技术
参考文献
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富春江特大桥深水桩基施工 篇2
富春江特大桥是杭千高速公路横跨富春江的一座特大型桥梁，本文以该桥深水钻孔灌注桩施工为例，介绍了深水钻孔灌注桩施工控制的实践经验。
一、工程地质条件
桥址区内揭露的地层从上至下依次为第四系冲积形成的细砂、亚粘土、淤泥质亚粘土及冲积形成的亚粘土透镜体与卵石层，其下基岩为白垩系砂岩、砾岩。
淤泥质亚粘土：深灰色，饱和、流塑，夹薄层细砂;亚粘土：灰黑色，饱和，流塑;卵石层：杂色，湿，中密。卵石含量大于70%，粒径一般3-10cm，大者大于30cm，多为亚圆状，母岩主要为凝灰岩、砂岩。砂岩：紫红色，硬，原岩呈中厚层状;砾岩：杂色，硬，砾石含量50-70% 。
二、工程概况
富春江特大桥位于东洲岛南侧的富春江主汊上，桥位上游发育新砂，并有大源溪入汇，七十年代末，该河段上开始出现了人工采砂，至了九十年代发展到中型链斗式采砂船和大型真空泵吸砂船，致采砂量逐年递增，近几年有关部门加强了采砂管理，河道断面因人为采砂导致变化的幅度减小。桥位断面的主槽靠近灵桥镇一侧，主槽相对稳定在离灵桥海塘大致200m至250m左右的地方，摆幅较小，主桥三座主墩、一座边墩均位于河槽上，一座边墩位于河滩边，河槽标高-10.0m至-12.5m，按300年一遇的设计洪峰流量为22200m3/S，设计洪水位为10.27m，常水位4.83m，河槽常水位水深15m至18m，且水位受钱塘江涌潮影响，潮差在1.0m至2.0m之间。主桥跨径组合为68+2×120+68m，下部构造为薄壁空心墩、高桩承台、群桩基础组合，主桥主墩桩基为18棵φ2.0m钻孔灌注桩基础，桩顶标高0.0m，三座主墩桩底标高分别为-65m、-70m、-65m，边墩桩基为12棵φ2.0m钻孔灌注桩基础桩顶标高1.0m，三座主墩桩底标高分别为-54m、-59m，主桥φ2.0m桩基78棵。
桥址处地层情况异常复杂，由于八、九十年代大量采砂，对河槽的覆盖层影响较大，大量采砂取走砂及中、小卵石料，大粒径卵石留在江中，卵石之间缺乏细小料石填充，淤泥层淤积时间短，软弱且含有大量的碎石，碎石粒径大者有30cm，石层卵石粒径大，普遍在3～10cm之间，大者有30cm以上，松散、空隙率大，透水性较强，淤泥层自北向南厚度在15m至3m之间，淤泥層底为呈透镜体分布的亚粘土层，厚度为1.5m左右，卵石层自北向南厚度在18m至13m之间。
三、桩基施工平台搭设
考虑到桥址处地表淤泥层软弱、易液化、承载力低和受涌潮冲刷的影响，桩基钢护筒不参与平台受力，一个主墩平台由32根φ80cm的钢管桩支撑，横桥向4排，每排8根，选择卵石层作为钢管桩的持力层，钢管桩穿过淤泥层进入卵石层不小于2m，钢管桩之间设置斜撑及水平撑，增加平台的整体稳定性。平台上部自上而下依次为8cm木质面板、I12分布梁、I45纵梁、贝雷承重梁和2I45帽梁。平台顶面标高按20年一遇的洪水为控制，为9.6m。
四、桩基钢护筒埋深标高的拟定及施工
深水钻孔桩钢护筒埋置深度的确定，特别是受涌潮和冲刷较大的河段的钻孔桩钢护筒的埋置深度，是钻孔桩施工成败的关键之一，也是一个比较复杂的技术问题。埋置太浅，护筒根部土体因失稳发生流土、管涌现象;埋置太深，又会造成钢材、振沉设备和人员等不必要的浪费。在平台方案中未考虑钢护筒参与平台受力，钢护筒的埋置深度主要考虑钢护筒是水中钻孔灌注桩施工的定位、导向设施，同时钻孔过程中起蓄浆作用，保持孔内外的水头差，使钻孔时孔壁不致坍塌，巩固钻孔成果的作用。综合考虑桥位处的地质条件和冲刷情况，钢护筒设计埋深10m左右，进入卵石层顶的亚粘土层（在实际施工过程中，发现亚粘土层比较薄，而且时有缺失），底标高控制在-22米至-23米之间，顶标高9.0m。钢护筒内径2.3m，利用钢板卷制而成，对刃脚部分包箍加强，避免在振打过程中发生卷曲变形。
钢护筒下沉利用135KW振动沉桩基振动下沉，下沉过程中采用导向框定位，导向框按钢护筒规格加工好后，采用全站仪放样，固定在平台上，导向框高6m，要求有足够的刚度，成独立体系，施工过程中周转使用。为抵抗水流冲击及涌潮的影响，确保桩基施工时不发生意外，每9根钢护筒在标高6.5m处用30cm钢管连成整体，一方面增大钢护筒的整体稳定性，另一方面用作泥浆循环系统。
五、钻孔施工
1、钻机选型
河床内覆盖层形成年代较近，加之近期大量采砂的影响，覆盖层软弱（为淤泥或淤泥质亚粘土层，受振动时极易发生液化而呈流塑状态，承载力低），淤泥层厚10米左右，钢护筒基本穿透，其下为卵石层，卵石层厚约15米左右，粒径3～10cm，大者有30cm以上，再往下是基岩，为砂岩和砾岩交错分布，桩基穿透约35m左右。根据卵石层厚、卵石粒径大，桩基入岩厚的特点，钻机选用大功率气举反循坏回旋钻机，配合牙轮钻头。
2、护壁泥浆
泥浆是钻孔灌注桩施工中的重要控制指标，主墩桩基成孔工艺选用气举反循环回旋成孔，泥浆的主要作用是护壁。在泥浆的配制过程中主要针对卵石层易漏浆的问题，泥浆选用优质黄土和掺加适量的锯末、泡花配制，并配合使用膨润土。
3、钻孔施工
根据工期要求和施工平台的面积，每座主桥墩布置三台钻机，为避免施工过程中的相互干扰和减小对地层的震动，详细编排施工顺序，避免相邻孔位同时施工，造成相互串孔。
钻头出护筒后，扫落护筒内壁的泥层，一是避免在钻进过程中护筒内壁泥层塌落糊钻，二是避免塌落在钻头上的泥土堵塞泥浆通道，在提钻时在提钻时导致孔内形成负压，威胁孔壁安全。
钻进进入卵石层后，在保证孔壁稳定的前提下，尽量降低护筒内泥浆的水头高度，一般控制在1.5米左右，并及时调整泥浆性能指标：粘度控制在30s左右，比重1.3左右，含砂率小于4%。同时在泥浆中添加锯末、刨花等惰性堵漏材料，利用其颗粒的吸水膨胀性填充地层空隙，堵塞渗漏通道。进入岩层后将泥浆比重调整至1.15～1.2，不得为追求钻进速度，将泥浆比重调整得过小。
针对卵石层易漏浆的特点，为避免泥浆突然流失，孔内水头降低，引起坍孔，应储备足够的泥浆和堵漏材料。
出护筒时轻压慢钻，钻进过程中始终减压钻进，如非特殊情况，不得加压钻进。提钻时应慢速提钻，同时边提边转动，随时观测提钻动力，与钻具重力校核，提钻动力大于钻具重力时不得硬提，避免孔底形成负压（即真空）。
六、结束语
富春江特大桥主墩钻孔灌注桩施工始终在有效的控制下进行，进展情况顺利，单桩成孔周期15天左右，结合本桥的施工情况，以下几点看法供大家参考：
1、护筒的埋设：深水桩基的护筒底口最好不要落在易渗漏的地层上。由于富春江地质条件限制，有的护筒底口进入卵石层，需对漏浆情况采取预处理措施，如：事先填埋足量的优质黄土或对护筒外壁进行压浆处理。
2、根据本工程钢护筒的施工情况，偏位和倾斜度控制较好，钢护筒最大偏位8cm，一般在3cm左右，最大倾斜度0.5%，一般在0.2%左右，因此，在钢护筒施工工艺成熟的条件下可以适当减小钢护筒的内径，减小钢护筒的内径一方面是节约钢材和沉打费用，另一方面是可以节约扫除护筒内壁泥层的机械台班。
3、保持稳定的水头：水头保持在1.5-2.0m，不要过高，钻进过程中随时观测孔内水头，一旦渗漏，及时补浆。
公路桥梁深水桩基础施工技术分析 篇3
公路桥梁建设过程需要涉水施工且水深大于5~6m时将应用到深水基础施工技术, 深水桩基础不同于传统意义上的土围堰、木桩、钢板桩围堰等路桥基础防水施工技术, 其发展从初期的沉箱、沉井、管柱及组合基础等, 发展至今, 深水基础出现了深水桩基础、双承台、地下连续墙基础等形式, 由于深水桩基础在桥梁工程施工过程中所需下沉的入水深度相对于沉井、沉箱等更小, 在与沉井、沉箱下沉深度相等时所需浇筑材料可减少50%左右[1], 因此, 从建筑工程成本控制方面来说, 深水桩基础具有造价低的明显优势。
2 国内外深水桩基础施工技术的现状
当前国外应用较为广泛的深水桩基础技术主要是大直径钢管桩、大直径钻孔灌注桩及复合型深水基础, 如日本跨径204m的滨名大桥与跨径220m的内海大桥分别采用了直径为1.6m和2.0m的钢管桩基础, 日本滨港横断大桥跨径460m的钢斜拉桥基础施工过程中, 将嵌入基岩中多柱基础进行扩孔, 孔径达到10m后进行灌注, 它是世界上直径最大的嵌岩钻孔灌注桩。此外, 复合型深水基础则指的是将刚壳沉井等深水基础技术与深水灌注桩进行组合施工, 形成复合型基础。
我国深水基础起步较晚, 兴起于20世纪50年代, 早期以管柱及混凝土桩基础等技术为主, 发展经历沉井、钻孔桩基础到现在的复合型深水基础, 使得我国的深水桩基础技术发展进入国际先进水平, 如主跨径1088m的苏通大桥施工过程中水深达到50m, 采用了双壁钢吊箱高桩承台钻孔灌注桩, 主跨径23m的夷陵长江大桥施工时水深达23m, 采用的是高桩承台钻孔灌注桩。我国深水桩基础施工技术在发展过程中还体现出了其首创性, 双壁钢围堰钻孔桩复合基础是在建设九江长江大桥时经过技术研究并结合现场施工条件而形成的创新深水桩基础施工技术。
3 深水桩基础施工技术要点
3.1 施工影响因素的充分考虑
公路桥梁深水桩基础施工过程中会受到施工现场环境, 如地质条件、水文地质条件、气候条件、环境条件等自然条件的影响, 包括桥梁深水桩基础所处地层分布、地形地貌、水深、流速、冲溶、气温、降水等自然影响因素;另外, 施工设计方案、工程工期、施工技术力量及施工机械设备、安全管理等人为因素也是影响道桥深水桩基础施工的重要因素。因此, 在实施深水桩基础设计与施工过程中, 需要充分掌握施工现场的地质、水文地质、气候及环境条件, 它们将作为施工设计的重要依据, 以保证基础的耐久性与稳定性。
3.2 保证施工工序的科学性与合理性
道路桥梁深水桩基础施工程序主要有2种, 即先下围堰后成桩与先成桩再下围堰施工承台[2], 前者首先在蹲位点设下围堰, 围堰可后续成桩作业平台的承重基础及施工船舶的停靠点, 技术优势在于安全可靠且技术成熟;后者的优势在于可以很好地解决施工现场水文地质条件复杂的大型桥梁的施工问题, 该项技术攻破了强涌潮条件下的围堰定位的难题。
3.2.1 先下围堰后成桩
下围堰之前需要利用定位锚碇系统来确定好蹲点, 定位必须准确才能使后续施工顺利进行, 围堰安置不仅对气候条件的要求较高, 需要选在台风或汛期来临之前完成全部的下沉、封底工作, 否则将无法安全度过汛期, 还要在实施之前做好充分的准备工作, 开工时间的选定主要选在下半年为宜。此外, 围堰的选型上可采用薄壁式钢筋混凝土沉井围堰、双壁围堰、双壁钢丝网水泥围堰等。
3.2.2 先成桩再下围堰
先成桩再下围堰主要解决的是水上承台的防水问题, 运用比较广泛的2种承台是构筑低桩承台与钢护筒保护承台。首先利用成桩后的钢护筒进行准确定位, 用以保护承台, 解决先下围堰后成桩施工工序中定位难题, 承台施工先搭建钢管桩平台钻孔, 等到钻孔灌注桩安装完后再下钢质围堰[3], 围堰周围的钻孔桩钢护筒可以被作为围堰下沉时的定位导向和支撑系统, 该方法施工简便且造价低。
3.3 深水桩基础施工技术要点
3.3.1 钢围堰施工
本文主要以双壁钢围堰施工技术为例, 探讨其施工技术要点。双壁钢围堰施工技术对水压的承受力较强, 加之其自身结构简单、工序单一且施工方便, 早在武汉长江大桥的修建过程中就得到了较好的应用效果。围堰在选型上可以根据工程的实际需求选用矩形、圆形、异形等多种结构形式, 施工方法可分为先安装钢围堰再利用围堰平台进行桩基施工、先施工桩基再安装钢围堰及施工桩基的同时进行钢围堰安装3种方法, 而对于钢围堰的生产与加工则需要根据施工工期、施工场地、运输条件等具体条件来确定是在工厂加工还是在现场加工, 焊缝后需做探伤检查与煤油渗透试验。需要注意的是钢围堰的加工、分块尺寸需要根据施工现场的条件 (运输、设备起重条件等) 进行确定, 且着床后的干围堰要保持自身的稳定性, 还要对其刃脚与河床面之间的缝隙进行处理, 最后再进行封底混凝土的浇筑, 并保证浇筑厚度、顺序、结合面的处理等满足施工要求。
3.3.2 钻孔灌注桩的施工
钻孔灌注桩的施工需要首先搭设钻孔平台, 完成钻孔桩施工、钢筋笼安装、混凝土浇筑及钻孔灌注桩桩底注浆等工序 (见图1) 。
钻孔泥浆选用不分散、低固相、高黏度的黏土泥浆, 在钻进成孔过程中常使用大直径的回旋钻进进行钻进, 当钻进深度达到设计的标高时, 需要做好清孔与检孔工作后方能进行钢筋笼的现场制作与安装, 其安装工作利用搭设好的钻孔平台上的动臂吊机进行安装, 而混凝土浇筑过程则需要特别强调缓凝剂的加入以延长初凝时间[4], 水下混凝土浇筑工作一旦开始就不能中途停止, 需要保持持续作业直至成桩, 再利用预埋在桩身的注浆管进行桩底压浆。
3.3.3 承台的施工
深水桩承台是大型道路桥基础的重要组成部分, 其施工工艺主要包括钢套箱的设计与施工、钢筋工程施工、混凝土工程等。钢套箱隔水模板一般采用双壁形式, 由套箱侧模、套箱外加固、套箱内加固、吊点系统及定位系统几部分组成, 在工厂生产加工后运输至施工现场进行拼装。钢套箱底模及中、下节的侧模直接拼接于钢平台上, 利用浮吊沉放至底平台, 然后可利用小型施工船进行上节侧模的拼装, 最后依据底模和桩基桩顶限位装置对套箱进行定位, 就位后的套箱实行封底处理[5]。此外, 承台钢筋骨架的制作安装需严格按照设计图纸及相关规范进行施工, 以保证钢筋骨架的混凝土保护层厚度, 钢筋工程施工完成并进行检查后方能进行承台混凝土的浇筑工作。
4 结语
综上所述, 道路桥梁深水桩基础施工过程中要严格将施工现场的地质、水文地质、气候条件及施工方案与工期等影响因素进行充分考虑, 掌握钢围堰、钻孔桩灌注、承台等的主要施工工艺, 对深水基础的选型要做出全面的可行性论证, 在控制深水桩基础造价的同时, 保证道路桥梁深水桩基础工程的工期与质量。
摘要：公路桥梁深水桩基础的施工主要包括钢围堰施工、钻孔灌注桩施工及承台施工等, 通过对各施工环节施工工序与技术要点的掌握, 才能保证深水桩基础工程的施工质量。
关键词：公路桥梁,深水桩,基础,施工技术
参考文献
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深水桥梁桩基施工方法 篇4
在西南地区的铁路桥梁修建中, 经常需要跨越大型河流, 且河床地质情况复杂, 表面多为大粒径卵石且强度大、数量极多、夹杂砂质黏土。由于地处西南地区的四川盆地, 每年汛期早且持续时间极长, 同时河道上下游均有梯级开发建设的水电站, 因此造成水文条件极为复杂, 每年的施工时间仅为枯水季节的短短几个月, 工期压力极大, 未知因素极多。在以往工程案例中多采用填筑围堰拦水坝改水上施工为陆地施工, 需要反复改移河道、填筑大量砂石料、清理河床等工作。但围堰拦河法却因受时间、地形条件限制、交通不便、砂石料用量大、环境破坏严重等因素的影响而难以实施, 亟需一种安全、经济、环保高效的水上技术来解决此类工程难题。
以往关于深水桩基础的研究和工程实践, 取得了一定的工程经验, 本文结合成昆铁路扩能改造工程新青衣江特大桥37#-40#墩位于青衣江主航道中, 处于复杂地质条件下, 提出在枯水季节在河道内先搭设施工栈桥及平台, 在施工平台上利用冲击钻施工桩基础的方案, 对河道的通航及河床影响降到极致, 绿色环保地将桩基础施工完毕, 取得了良好的社会、经济效益。
1 工程概况
新青衣江特大桥为单线桥, 设计起点里程ZDK138+073.93至终点ZDK140+176.69, 中心里程为ZDK139+409.4, 桥梁全长2102.76m。上部桥跨结构为7×32+3×34+16×32+ (32+48+32) 连续梁+5×32+1×24+1×32+ (40+4×64+40) 连续梁+18×32, 其中26#-29#为一联跨堤 (32+48+32) m连续梁;36#-42#墩为一联跨江 (40+4×64+40) m连续梁。全桥共计285根钻孔桩, 61个墩台身及两联连续梁。本桥为新建成昆铁路成都至峨眉段扩能改造工程跨越青衣江的重点控制性工程。
其中37#-40#墩位于深水区, 桩基础施工是本桥的控制性工程。本段施工时受水文条件控制, 最佳施工时间为枯水期, 时间短、工程量较大。青衣江河道在桥位处上下游均有大型水利设施, 对水位及流量将产生人为干预, 可能造成不可预见的影响。
青衣江夹江段具有河岸冲刷现象, 该处河水较为湍急且流量大, 河床沉积物松散~稍密, 河道蛇曲发育、摆动性大, 河岸常常受到洪水的冲刷, 致使农田及房屋被毁坏。既有成昆线上的夹江特大桥, 因受到河水冲刷而造成扩大基础暴露、移动, 目前已废弃重建。新建双线紧靠既有成昆线, 河岸冲刷对桥梁基础影响较大。
沿线主要地层岩性为:人工填土、弃土、软黏土、松软土、粉质黏土、粉土、中砂、滑坡堆积土、粗圆砾土、卵石土、黏土、泥岩等;本桥位深水37-40#墩地质条件为表层1-3m卵石层, 下部3-40m为泥岩夹砂岩。
本桥跨越青衣江, 受通航控制设计, 通航等级为Ⅶ级。
水文资料:Q1/100=18200m3/s;H1/100=414.35m;V1/100=3.65m/s;H最高通航水位=410.7m;Q1/300=20300m3/s;H1/300=415.03m。
桥梁所处环境类别为地面以上结构为:碳化环境T2、T3级;地面以下结构为:碳化环境T1级, 化学侵蚀环境为L1级。水质:地表水、地下水对混凝土结构无侵蚀性。
2 施工存在困难
根据现场实际水文、地质情况, 考虑施工周期及桥梁结构特点和节点工期安排, 在枯水季节采用筑岛围堰法施工既安全且经济, 但此方案影响航道, 给通航带来极大安全隐患, 且由于该桥上游为既有成昆线青衣江大桥, 距离新线仅有30m, 整个河道包括浅水区在内共计600m宽, 上游为千佛岩水电站、下游为茅滩水电站。综合考虑既有线安全和由于水电站引起的河流水位不确定性及后续上部结构施工的需要, 故最终选用水上搭设栈桥、利用施工平台的施工方案, 并采用钢管桩内钻孔锚固基岩方法加固栈桥及平台的钢管桩。
①河道内表层全部为大粒径卵石, 栈桥的钢管桩施工时打入深度不能满足施工需要, 要求对钢管桩基础作加固处理。
②钻孔桩施工时钢护筒无法穿过卵石层, 无法达到泥浆循环的效果, 反循环回旋钻机在此种地质不适用, 采用冲击钻, 施工速度快, 但需要解决卵石层漏浆的问题。
③由于上游为既有成昆线的青衣江特大桥, 施工时增加了邻近既有线施工的诸多不利因素影响, 增加了大量安全风险源。
④由于栈桥受地质条件限制及后续施工上部结构的需要, 要考虑栈桥在汛期使用的问题, 加大了施工难度和需要增加超常规的加固措施。
3 桩基础方案
根据现场实际地质及水文情况, 决定采用先期下部搭设钢管桩作为基础、上部采用贝雷梁作为纵梁的施工栈桥后搭设施工平台施工钻孔桩的方案施工。
3.1 总体思路
①搭设施工栈桥。
②搭设钻孔平台。
③平台搭设完成后利用振动锤插打钢护筒, 之后利用一台直径1.8米冲击钻冲孔, 待钻进深度超过卵石层厚度后改为利用12cm后钢板将钢护筒压穿卵石层, 打入泥岩中并加高护筒, 之后采用直径1.5m钻头正常施工直至深度后灌注混凝土完成桩基础施工。
3.2 施工步骤
①搭设施工栈桥。栈桥设置于青衣江下游, 即线路左侧, 与桥轴线平行, 中心距线路中线10.5m, 栈桥总长549m, 桥面宽4.5m, 在39#墩与40#墩之间预留通航孔。
栈桥上部结构采用贝雷梁加型钢结构, 主纵梁选用“321”型贝雷架, 墩顶横梁采用2I45b工字钢, 桥面为I16工字钢上铺δ=10mm钢板。桥墩采用桩基排架, 每榀排架下设4根Φ630×10mm钢管桩。栈桥施工按照每联12米布置, 共计46联, 每5联处栈桥设制动墩一个, 制动墩设双排钢管桩, 钢管桩直径630mm。栈桥两侧设置桥台, 桥台采用C20混凝土浇筑, 栈桥上设照明设施。
②搭设施工平台。作业平台采用准630×10mm钢管桩, 横向分配梁采用I45工字钢, 纵梁采用“321”型贝雷架。在水上钻孔平台两侧 (大小里程侧) 各设一吊装平台, 以满足钻孔桩、钢围堰、承台及墩身施工吊装、材料及机具堆放需要。
③搭设施工工艺。栈桥及平台钢管桩基础施工采用50t履带吊吊配合振动打桩锤插打, 汽车吊或履带吊吊装纵横梁。
钢管桩对接时竖向焊缝相互错开, 不得少于90°, 对接接头加竖向拼接板, 拼接板为□100×200×8, 每个接头不得少于8块拼接板。施工时采用汽车吊机, 站位于待施工位附近, 先将栈桥第一个墩桩打完, 将第一个墩桩顶结构安装好, 用汽车吊机架设分配梁和纵梁, 安装横向联结系, 安装第一孔桥面板, 履带吊机上栈桥, 以后采用履带吊机打桩, 汽车吊配合安装连接系及桥面板。打桩时先打2~3分钟, 然后检查钢管桩的倾斜度, 调整完毕, 接着增加打桩时间, 然后校正桩的倾斜度, 当钢管桩入土深度达到3m后, 方可连续沉桩。停锤时, 以桩尖标高为控制依据。若钢管桩达到设计标高, 但贯入度异常时, 则须连续沉桩。为防止“假极限”或“吸入”现象, 沉桩时, 应休息一天时间再复打。现场应确保钢管桩的入土深度, 并视设计桩尖处的贯入度适当调整钢管桩桩底标高。钢管桩的平均中心偏差允许值为:最大中心位置偏差在5cm以内;倾斜度在1%以内。
3.3 钢管桩基础加固 (打入深度不足的钢管桩)
①钻孔锚固。
先将630管桩打入卵石层中, 打入深度以振动锤持续振动钢管桩入土深度不变为准。取消原设计图中的桩帽, 纵向分配梁N4采用两根I45工字钢直接拼装焊接, 取消两片工字钢之间的加强钢板, 确保N4安装之后两侧均有不小于15cm的空隙。之后铺设贝雷梁, 利用铺设完的贝雷梁作为地质钻机的操作平台。
钻机就位并下套管、钻锚杆孔:根据锚杆孔位定位后, 下放Φ130套管并嵌入岩体后改用Φ100钻头钻进, 并进入岩层3m后终孔。
下锚杆钢筋及注浆管:锚杆钢筋采用Φ32 (每根钢管桩内锚杆不少于9根) , 长度为从孔底起并伸入钢管桩3m为准。注浆管与采和DN10焊接管或4分塑料管, 与钢筋捆绑后伸入孔底并引至操作平台面以上1m。每个锚杆孔放一根注浆管。
锚杆注浆:对每根锚杆进行注浆, 使其固结。
拔除套管:利用钻机拔除套管, 注意不能把钢筋及注浆管带出。
回填混凝土:往钢管桩内侧下导管灌注C30混凝土2m, 锚固锚杆。
注浆:往注浆管中注入纯水泥浆, 水灰比0.5, 掺入1%三乙醇胺早强剂。理论注入量约为0.5t/根钢管。
施工平台完成之后, 将栈桥钢管柱与平台钢管柱连接牢固。 (图3)
②石笼护脚。
在钢管桩之间投放钢筋石笼作为压重护脚, 防止水流冲刷。钢筋石笼采用直径格宾笼, 网眼尺寸为100mm×120mm, 钢丝直径4mm, 石笼尺寸为3m×1m×0.5m内装填卵石。栈桥每排钢管桩桩位处投放2层石笼, 总高度1m, 增加平台外侧抛石防止侧向冲刷。施工方法为在岸边利用挖掘机直接装料, 平板车运输至下放处, 采用履带吊或汽车吊下放。
3.4 插打钢护筒
钢护筒采用δ=12mm的钢板卷制, 其内径大于设计桩径0.4m (1.9m) , 护筒底口焊接一道300mm高, 8-16mm厚钢板加固环, 以增加底口刚度和强度, 减少护筒周身摩擦力。护筒顶口与施工平台标高一致为4.5m。护筒埋设深度要埋入河床面以下不小于1m且要穿过卵石层, 并按要求在护筒四周设置井字形导向架, 导向架由4根25b工字钢打入河床作为定位桩, 四周设双层连接系结合施工平台加固, 以保证护筒的垂直度偏差小于1%, 平面位置偏差小于5cm。
钢护筒的设置要穿越卵石层, 并不小于护筒埋深计算值。施工时采用DZ90型振动锤插打。由于本桥地质特殊, 河床表面多大粒径漂石, 钢护筒第一次仅可入土0.5-1m, 无法满足施工需要。
3.5 钢护筒跟进
根据施工地周围的设备资源及地质条件决定施工机械为冲击钻, 并采用正循环法施工, 由于钢护筒无法穿过卵石层, 无法保证泥浆的正常循环。根据现场地质和实际施工经验, 采取大直径钻头钻进后钢护筒跟进的工艺施工。
施工工艺:钢护筒一次插打后在平台上安装护筒冲击钻钻进, 钻头直径为1.8m, 护筒直径为1.9m, 持续钻进直至穿过卵石层。利用履带吊吊起厚度为12cm的钢板将钢护筒锤击至穿过卵石层后加高钢护筒, 并在护筒内灌注1m高C20混凝土作为封堵材料。至此护筒跟进完成, 到达了稳定与堵漏的双重目的, 将钢管桩与钢护筒连接保证了平台结构的安全。
3.6 桩基础钻进
护筒跟进完成后, 即可开始桩基的正常钻进, 根据实际工期需要, 共计安排9台钻机施工32根直径1.5m钻孔桩其中3台为专用的护筒跟进钻机, 其余6台为钻头直径1.5m的冲击钻机。
冲孔:冲击钻钻头采用十字型钻头, 钢丝绳选用软性、优质、无死弯和断丝的钢丝绳, 与钻头连接牢固。冲击钻开孔阶段主要为造浆固壁, 采用低冲程冲砸。钻进深度超过钻头全高加冲程后, 方可进行正常冲孔。
终孔检验:终孔检验时采用检孔器。检孔器直径同设计桩径, 长度为桩径的4-6倍。各桩应保证桩底达到设计桩底标高, 并请设计、监理现场签认。
清孔:钻孔至设计高程后进行清孔。清孔采用换浆法清孔, 采用优质泥浆正、反循环换浆, 直到达到规定的泥浆及钻孔质量标准。
3.7 钢筋、声测管安装及混凝土浇筑
钢筋笼在加工场分段制作, 运至现场拼装, 用汽车吊分段吊装入孔, 上下两段应保持顺直。钢筋笼入孔后应牢固定位。
声测管安装时对接焊口要平整, 确保无弯折、保证管内径无缩小、不漏水, 在全部安装完后要向管内灌注清水至管口确认无漏水后利用管帽封闭后方可下放。
灌注混凝土前进行二次清孔, 保证沉渣厚度不大于5cm, 泥浆比重为1.05-1.08。混凝土灌注采用导管法, 灌注导管采用准300mm的快速卡口垂直提升导管。导管使用前组装编号, 并进行拉力和水密性试验。
4 施工方案比较
我部对在枯水季节在河道内先搭设施工栈桥及平台, 在施工平台上利用冲击钻施工桩基础的方案, 进行了合理性、经济性、可靠性、安全性综合分析, 其优势如表1。
对于钢管桩无法打入的地质条件, 栈桥及平台钢管桩采用管内钻孔加固的方法, 比常规先冲孔再埋管桩的施工方法, 节约成本120万元。比较筑岛围堰法施工需要填筑大量砂石料改变河道的河床及流水, 同时对水环境将产生极大的污染, 对上游桥梁的安全产生极大的隐患并加剧河床冲刷且影响通航。采用在河道内先搭设施工栈桥及平台, 在施工平台上利用冲击钻施工桩基础的方法, 可以快速施工, 不占河道, 不限航, 一次性施工、不改变河道、适用范围广等多方面优势, 真正做到绿色、安全、环保施工。
5 安全保证措施
①垫平机架, 保持稳定, 避免产生位移或沉陷, 钻架顶端用缆风绳对称张拉, 地锚牢固。控制钻速不过快或骤然变速。
②钻机、钻具和吊钻头的钢丝绳, 均符合设计要求, 钢丝绳安全系数不小于1.2。使用时设有专人检查维修。工作平台及钻机平台上满铺脚手板并设置栏杆、走道, 并随时清除杂物。凡未施工的孔口, 均加防护盖。
③当滑移钻机时, 防止挤压电缆及水风管路。
④起重作业人员必须持证上岗操作, 严禁多人或无人指挥, 严禁在臂杆、吊物下方站立和行走。
⑤水上作业人员全部必须穿救生衣, 戴安全帽上岗作业。
6 工期安排
利用在枯水季节在河道内先搭设施工栈桥及平台, 在施工平台上利用冲击钻施工桩基础, 同时采用不同钻头直径的钻机轮换施工、跟进钢护筒的施工方法, 加快了单桩的成孔速度, 单桩节约3-5天, 全部32根桩基础较原计划工期节约工期25日历天。
7 结语
新青衣江特大桥深水区桩基施工时采用搭设钢栈桥后搭设施工平台法施工钻孔桩基础, 同时采用成熟工法基岩钻孔锚固法加固钢管桩基础和采用不同直径钻头钻钻孔跟进钢护筒的方法施工。经过以上一系列的方案优化保证桩基础的顺利施工, 经过摸索和实验取得了卵石土地区深水桩基础施工的宝贵经验, 并实践了公司工法《基岩钻孔锚固法加固钢管桩基础》。在工程实践中取得了大量的成果, 通过优化施工方法一举三得, 实现了经济、工期、节能、绿色环保等重大经济、社会效益。
摘要：本文根据西南地区大粒径卵石土地质深水桩基础施工特点, 介绍了处于季节性河流上铁路桥梁桩基础施工, 利用钢管桩搭设贝雷梁式栈桥、搭设施工平台、埋设大直径钢护筒、地质钻机加固桩基础及采用不同直径钻头二次钻进跟进钢护筒等施工方法, 创造性的解决了卵石土地区、深水大直径桩基础施工的难题, 取得了较好的经济、社会效益, 加快了施工进度。
关键词：卵石土,深水,桩基础,栈桥
参考文献
[1]李修虎.桥梁桩基在岩溶地区的施工技术探究[D].安徽理工大学, 2014.
[2]徐贵辉.复杂岩溶地区隧道施工综合地质预报技术及工程应用[D].中南大学, 2010.
公路桥梁深水桩基础施工技术探讨 篇5
深水桩基础的施工程序, 可以分为先下围堰后成桩和先做基桩再下围堰施工承台两类。
1.1 先下围堰后成桩
这种方法是在蹲位处下沉双壁围堰、双壁钢丝网水泥围堰、薄壁式钢筋混凝土沉井等形式的围堰, 不但作为施工承台时的围水借故偶, 而且围堰作为水中的一个“小岛”, 成为成桩作业平台的承重基础, 还可以供施工船舶靠泊。它的优点是技术成熟、安全可靠、成桩作业能在围堰内进行。但是, 巨大的浮式围堰必须有可靠而复杂的定位锚碇系统来约束其位置, 围堰必须在汛期或台风季节之前下沉完毕并且封底, 绝大多数场合还需要成桩若干, 以便安全渡汛、渡台。这就要求工程施工有足够的筹备时间, 开工时机最好在每年的下半年。由于先已下沉围堰, 所以基桩被限制为就地灌注的钻孔桩和个别情况下的挖孔桩。
1.2 先成桩再下围堰施工承台
当承台设计底标高距河 (海) 床较高或进入土层不多, 或者因为先下围堰却没有足够工期达到渡洪渡台要求时, 先下桩再下围堰施工承台就是一种合理的选择。此时基桩既可以预制沉入桩, 也可以是就地灌注桩。围堰可能是单壁或双壁, 有底或无底的。
预制沉入的直桩或斜桩, 一般均采用大型打桩船锤击沉入。在桩数不多且沉入深度不大的全直桩情况下, 也可以用起重船吊震动打桩机震动沉入。
施工钻孔灌注桩的工作平台, 一般均采用以钢管桩、混凝土方桩或钻孔钢护筒单独或混合制成的固定式水上平台。在一些特殊情况下, 也可以采用可移动的水上自升式平台或船舶组拼而成的浮式平台。
平台支撑桩数量、规格和平面布置, 应充分考虑到蹲位处的水文、地质条件, 施工荷载的大小, 设置围堰的需要和方便等因素。增加平台上部结构与支撑桩的连接刚度, 对增加平台的稳定性很有帮助。
当用钢护筒兼作平台支承而又未沉达岩面时, 必须充分考虑到钻孔过程中护筒可能发生沉降的影响。
已成之桩给围堰拼装接高和定位下沉带来了方便, 因而可以不另设定位锚碇系统。但是应该考虑围堰传给基桩的水平力对基桩的影响。
2 双壁钢围堰施工
这里讨论的, 是指有定位锚碇系统定位下沉的无底双壁钢围堰。通常, 这种围堰在高度上被分成若干节, 每一节在平面上又被分为若干块, 由数个隔舱板将围堰分成若干个互不连通的水密舱室。
2.1 制造、拼装和接高
围堰的分块应该在工厂或工地车间的胎架上以平卧的形式制造, 并且在组装后翻身, 尽量避免立焊或仰焊, 以保证焊接质量。但是, 也有个别单位限于设备条件或为了赶工, 将分块立式制造, 甚至在墩位处就地用型钢、钢板组拼焊接。这是不宜提倡甚至应予禁止的。其原因是难以保证焊接质量和尺寸偏差满足要求。
双壁钢围堰可以采用预拼分节, 分节整体吊运接高的工艺方法, 也可以用预制分块在墩位导向船外直接拼装接高。前者工效高, 质量好, 安全可靠, 劳动强度小, 但是需要大型起重船。应根据工程量大小、工期要求、成本核算、设备情况、施工单位经验和习惯等条件比较决定。
2.2 定位锚碇系统
一般情况下, 定位锚碇系统由定位船、导向船以及确定和调节他们位置的锚、缆系统和调缆设备组成。在导向船上, 有固定围堰位置导向、纠扭设施, 往往还有必要的起重机械。根据不同情况, 定位锚碇系统的组成可以变化。例如, 在有双向水流时, 应在上、下游均设定位船在水流平缓、条件受限之处, 可以不设定位船;当围堰体形特别巨大时, 可以只设定位船而不设导向船, 等等。
2.3 双壁钢围堰下沉允许偏差
建议按下述标准控制:围堰在土层中下沉深度超过5 m者, 下沉终了时, 其顶面、底面中心与设计中心的偏差, 纵横方向不宜大于围堰高度的1/75;围堰最大倾斜度不宜大于1/100。当围堰无须在覆盖层中下沉, 或下沉深度小于5 m时, 其顶面和底面中心偏差, 纵横方向不宜大于15 cm。
3 围堰封底施工
随着深水桩基础的日益增大, 围堰封底的最大仓面积已达1 000 m2以上, 单个围堰封底混凝土量最大达到7 000 m3左右, 封底施工组织和技术问题越来越复杂。
3.1 水下混凝土性能
一般说来, 围堰水下封底应全断面一次连续浇筑完成。为此, 除组织尽可能大的混凝土供应和浇筑强度而外, 应该研究水下混凝土配合比设计, 采用低热水泥和良好的粗、细骨料, 掺加合格的粉煤灰和适当的外加剂, 是混凝土拌合物和易性优良、可泵性好、初凝时间长 (目前已有长达50 h者) 、坍落度损失小 (已能达到5 h损失值小于5 cm) , 从而使每一导管两次灌入混凝土的时间间隔延长, 整个封底在混凝土初凝前浇筑完成。
3.2 施工方案
在上述混凝土性能的条件下, 导管作用半径可以达到5.5 m甚至更大, 这为全断面均匀上升封底创造了必要条件。但是, 当封底仓面积过大, 而浇筑强度受限时, 如果封底厚度适中 (例如2~3 m) , 则采用自一端向另一端斜面推进浇筑水下封底方案, 也能获得满意的效果。
3.3 水下不离析混凝土应用
对于抽水后工作水头不大的有底钢吊箱围堰, 有些情况下封底厚度1 m左右即能满足使用要求。但是, 普通水下混凝土首批灌注时, 总有一些被水冲洗而离析, 灌注完成的混凝土顶面也总有一层软弱层存在。因此, 实际灌注厚度总要大于计算值方能保证封底质量。在这种情况下, 使用水下不离析 (不分散) 混凝土封底将是非常合适的。
3.4 重新开灌
多导管大面积水下混凝土封底施工中, 可能因为某种原因导致个别导管堵塞无法处理, 或者导管提空导致进水。发生此类情况时, 应允许这些导管按首批混凝土灌注法再重新开灌。不过, 某一导管在浇注全过程中不应超过2次, 每工作班也不应多于2次, 每2 m混凝土层内亦不应超过2次。
4 钻孔灌注桩施工
4.1 钻机选型
在一般的覆盖层和岩层中钻Φ1.5 m以上的桩孔, 应采用气举反循环或泵吸反循环排渣的回转工程钻机。但当钻深超过70 m时, 笔者认为采用泵吸反循环排渣钻机已不合适, 因其排渣能力显著下降, 钻机工效显著降低, 孔底沉渣消除费时, 且可能不彻底。在粒径较大的卵 (砾) 石地层或岩熔地区, 桩径在Φ2.5 m以下时, 采用冲击钻机或冲击反循环钻机是较好的方案。深水中的大直径桩孔, 不宜采用正循环排渣钻机钻孔。
4.2 护筒
一般地说, 按规范JTJ041-2000埋设护筒是必需的。在先将围堰沉达岩面, 清基封底后再行钻孔成桩时, 因往往可以在清水条件下钻进, 故护筒可以仅达设计桩顶以上50 cm左右即可, 而无需到达水面以上。需在土层中以泥浆护壁钻进成孔时, 护筒必需打入土层足够深度, 且其顶应高出水面至少1.5 m。因此, 护筒的直径、长度往往都很大。为保证护筒沉没过程中不变形, 护筒必须有足够的强度和刚度。不用型钢加劲的钢护筒, 壁厚至少应达到直径的1/200, 否则应局部或全部用型钢加劲。
4.3 纵向钢筋接头
钢筋笼纵向钢筋以往多在现场电焊接长, 工效低, 对电焊工要求高, 质量不易保证。近年来, 江阴长江大桥、荆沙长江大桥等工程采用套筒冷挤压连接, 效果良好。以后, 应推广冷挤压套筒连接、等强直螺纹连接等成熟的机械接头型式。
4.4 允许偏差
深水桩基础的钻孔灌注桩多为大直径群桩, 其设计桩顶在水下数米乃至十几米, 施工时必须使用长护筒或护筒顶在深水之下。
5 承台施工
5.1 混凝土配合比
大型深水桩基础的承台尺度往往是很大的, 混凝土体积最大者达5 000 m3以上, 是典型的大体积混凝土。在进行混凝土配合比设计时, 必须控制温度裂缝的相关试验研究和设计计算, 采取必要的控温防裂措施。混凝土中应允许掺加粉煤灰等活性混合料, 其掺量经过试验论证和批准, 并按照规范JTJ041-2000中的有关规定执行。此外, 当掺入粉煤灰时, 后期强度增长较多, 按较长龄期设计显得更为有利、合理。
5.2 允许偏差
深水桥梁桩基施工方法 篇6
桩基础是公路桥梁施工中的一种常用的深基础, 主要适用于施工地区的地基浅层土质不良, 如果采用浅基础就没有办法满足结构物对地基强度、变形以及稳定性方面的要求, 这种情况下又不适宜采用地基处理措施, 就需要考虑桩基础。承受竖向荷载的桩通过桩侧摩阻力和桩端阻力将上部荷载传递给深部土层, 而承受横向荷载的桩则由桩身材料和桩侧土的弹性抗力来抵抗。
2 岩溶地区对公路桥梁施工的影响
岩溶地区因为其本身的独特地质特点, 对于公路桥梁的施工主要会产生稳定性、均匀性、水动力特征等问题。
岩溶地区的稳定性问题:岩溶地区通常会有两种常见地形, 一种是岩溶洞穴, 一种是岩溶溶沟;建筑物基础出现悬空或者洞穴顶板的厚度不能承受负荷, 这种情况的出现往往是岩溶洞穴所带来的危害, 而岩溶溶沟则主要是对工程的基础抗滑出现影响。因为溶蚀作用而形成的溶沟, 溶沟一般比较深, 它大多没有填充, 如果填充也是由松散土壤的填充;如果在桩基础存在着较深的溶沟时, 基岩处存在倾向沟, 那么, 在附加载荷的情况下, 会很容易造成桩基础连同持力层向临空面或者是松散土一侧发生滑移的现象。这对于公路桥梁的质量有着非常大的影响, 直接影响岩溶地区的公路桥梁施工的工程质量。
岩溶地区的均匀性问题:由于岩溶地区的岩沟石芽互相交错, 并且沟内的土质还比较疏松, 这样地基就是岩石和土无规律分布的土石地基, 而岩、土地基的刚度不是一样的, 并且差别还比较大, 所以会造成地基沉降的不均匀, 影响岩溶地区公路桥梁施工的工程质量。
岩溶水动力特征问题:在岩溶地区进行公路桥梁建设工程时, 如果岩溶水径流、排泄、消散通道发生阻塞或者改变, 就可能会造成一系列环境地质和水文地质灾害, 比如上游的农田发生水涝, 因为水浸路基而危害路基安全, 如果泄洪不畅通的话, 还可能会发生洪灾等灾害, 从而引起路基塌陷, 这些都严重影响着岩溶地区公路桥梁施工的工程质量, 给人们的声明安全以及社会的经济发展造成不可挽救的损失。
3 岩溶地区公路桥梁深水桩基础施工
现在桥梁深水基础大多是采用钻孔灌注群桩基础。钻孔灌注群桩基础一般有两种方法, 一种是先下钢围堰然后成桩, 另一种方法是先成桩然后进行下钢围堰, 由于深水桩基础施工都是在水下进行, 受水位的影响比较大, 并且深水桩基础施工还制约着承台的施工, 因此, 选择合适的施工方案对于岩溶地区公路桥梁深水桩施工有着非常重要的作用。
先下钢然后进行施工钻孔桩:钢围堰可以设计成双壁, 因为这样不仅可以成为基础施工的挡水机构, 水上施工平台的承重机构, 还可以作为水下承台混凝土的外模板;在设计中, 特别注意的是要将其的强度和刚度符合标准要求;因为只有具有足够的强度和刚度时, 才能承受下沉过程中夹壁内外的水位差, 洗泥过程中的内外压力差, 这样才能承受钻孔桩施工时施工平台和钻机荷载等;钢围堰可以设计成独立隔仓, 这样可以满足需要, 方便灌水排水时调节围堰的垂直状态;如果现场条件允许的话, 可以在施工的现场制作钢围堰, 如果现场的条件不适合, 可以分块在工厂进行制造, 然后通过船舶水运到现场;在进行围堰拼装接高时, 在进行首节拼装时, 可以在一般的拼装平台上进行, 拼装完成后, 运用浮吊等工具吊入水中定位, 当然也可以采取别的方法, 比如在岸上拼好后滑入水中然后进行定位, 后面的接高工艺可以用分节整体吊装接高和分块吊装接高等方法, 可以采用潜水泵向围堰各隔舱内注水的办法来进行钢围堰的接高下沉, 从而使围堰平稳下沉到一定高度, 方便节间焊缝连接;导向船的位置可以控制钢围堰的平面位置, 如果要进行钢围堰的平面扭转, 则可以通过定位船和导向船上的拉缆进行调整。钢围堰在着床的时候, 因为受到水流影响, 可能会在一定的范围内受到冲刷, 从而发生冲淤变化, 引起河床面的高低不同;如果受河流冲刷的影响较大, 覆盖层比较厚的话, 应该进行预偏着床, 这样可以消除围堰下沉过程中上下游土压力差的影响;如果受河流冲刷的影响较小, 覆盖层较浅, 就不必采用预偏着床, 在精确定位后就可进行着床。
为了降低围堤内泥面高程, 减少围堰下沉的摩阻力, 钢围堰在覆盖层下沉时必须吸泥;在吸泥时为了避免内外水位差过大而造成围堰内翻砂, 应该保持内外的水平衡。在吸泥时还应该注意围堰周围的泥面高程不得低于刃脚, 中间的泥面高程必须低于刃脚一定深度;当围堰的下沉深度逐渐增加, 摩阻力逐渐增大, 沉降系数逐渐减小, 在这种情况下可以在钢围堰的隔舱灌水下混凝土和加水等方法来增加下沉系数;围堰下沉到位后, 如果没有覆盖层, 要进行围堰的调平工作。在进行封底混凝土浇筑时, 应该对刃脚处进行封堵。在进行双壁钢围堰封底时, 要采用多管分期分批开罐, 一次进行整体浇筑的方法, 要按照先低处后高处, 先周围后中部的办法进行封底。
先成桩后施工钢围堰:钢管桩要在钢管厂进行卷制, 然后运至现场;在进行钢护筒下沉工作的时候, 下沉一般采用振动下沉的办法, 在下沉时要严格控制贯入度, 随时监测振动锤的振幅变化, 以免因为过振而发生卷口, 影响钻孔。在进行钢围堰接高下沉的工作时, 为了节省船舶费用, 可以不用大型导向船和定位船, 只用钻孔平台钢管桩及钢护筒作为定位装置即可。
4 结语
在岩溶地区进行道路桥梁深水桩基础施工时, 要根据当地的地质条件来确定深水基础施工方案;如果没有覆盖层或者覆盖层很浅时, 可以采用方案一, 如果覆盖层很厚, 可以采用方案二。在进行钢围堰的施工要尽量避开洪水期, 因为水文条件也是影响深水桩基础施工的一个重要条件, 枯水期与洪水期的水位和流速差都比较大。
参考文献
[1]肖旭.浅谈岩溶地区公路桥梁深水桩基础施工技术[J].科技资讯, 2007, 3 (24) :26-29[1]肖旭.浅谈岩溶地区公路桥梁深水桩基础施工技术[J].科技资讯, 2007, 3 (24) :26-29