深水大桥（精选7篇）
深水大桥 篇1
1 概述
概算编制就是在理解施工组织后选用合适的定额对施工数量进行造价测算，独立大桥概算编制的难点在于施工临时措施很多，需要充分理解施工组织并测算临时设施数量。以下以之江大桥为例，简要介绍独立大桥常见结构物特别是临时设施的概算编制。
之江大桥为杭新景高速公路延伸线跨越钱塘江的一座特大桥，大桥主桥为116+246+116米拱形钢塔斜拉桥，东侧引桥为60+5*86+6*86+60米连续梁。整个跨江桥梁段既包含了非常见结构型式拱形钢塔斜拉桥，又包含了常见结构型式连续梁。
2 施工栈桥
栈桥是水上独立大桥施工时最常见的临时设施，栈桥的修建可以变水上施工为岸上施工，大大减少水流对施工的影响。
2.1 定额选用：
概算定额和预算定额中均没有栈桥这一项，选用相近的临时便桥(概算定额7-1-2)是比较快捷方便的造价测算方式。临时便桥中钢便桥分为两部分，一部分是钢便桥，以10延米栈桥(桥面净宽4米)为1个定额单位，另一部分为桥墩桩长，以10米桩长和20米桩长为1个定额单位，之江大桥位于钱塘江中，平均水深8米，选用20米桩长较为合适。
2.2 数量计算：
栈桥选用的定额有两部分，第1部分为栈桥长度，一般栈桥从岸边延伸至主桥主墩处，之江大桥桥位处两岸距离1682米，扣除主桥两主墩之间不设置栈桥部分246米，栈桥实际长度1492米。第2部分为桥墩桩数，桥墩桩数跟钢栈桥的跨径有直接关系，一般靠近岸边的滩涂采用9-10米的型钢栈桥，水中一般采用12米跨的贝雷梁栈桥,每3-5跨设置一个刚性制动墩，因此平均跨径按10米考虑，全桥钢栈桥桥墩数为149个。
2.3 定额调整:
为了更合理的测算造价，定额针对实际情况可进行一定的调整。(1)临时汽车便桥按桥面宽度4米编制；(2)设备摊销费按使用4个月编制的，若使用期不同时，可予以调整；(3)钢管桩为使用1年的消耗量，使用期不同时，可予以调整。本项目栈桥按桥面宽度7米考虑，因此定额7-1-2-1钢栈桥和7-1-2-2墩的工料机应乘以1.75的系数,栈桥使用期为3年共计36个月，因此定额7-1-2-1钢栈桥设备摊销费为2353.3*1.75*(36/4)=37064;本项目钢栈桥钢管桩按照桩径Φ1000mm，壁厚δ=12mm水中10米，入土15米共长25米计算，根据公路工程概预算编制办法，钢管桩等金属设备使用3年后回收50%，因此定额7-1-2-2的钢管桩使用量调整为3.14*1*0.012*25*7.85*2/2=7.40t。
2.4 造价指标测算:
本项目栈桥长1492米，宽7米，概算金额3420.5万，平均每延米22925元。
3 桩基及护筒
桩基是现代深水桥梁最常用最成熟的基础结构型式，护筒作为桩基施工最常用的配套设施，在概算编制时也需要计入桩基施工总费用中。
3.1 定额选用：
08概算定额中，桩基定额有打入桩、人工挖孔桩、钻孔桩。打入桩一般用于桩径较小，地基土质较差的地方，一般在独立大桥大直径桩基中很少采用；人工挖孔桩一般用于岸上孔深小于20米的桩基；独立大桥应用最多的还是钻孔桩。在钻孔桩中，定额又分为冲击钻、冲抓钻、回旋钻、潜水钻、钻头钻等，冲击钻、冲抓钻、钻头钻一般适用于小桩径或浅桩基，大直径的长桩应用很少，独立大桥常用的钻孔方式为回旋钻和潜水钻，之江大桥概算根据实际地质采用回旋钻定额编制。桥梁桩基长度60-72米，考虑桩顶以上的水深及水上一定的护筒高度，选用定额5-1-14-209～303(桩径200cm以内孔深80米和孔深100米以内的不同地质钻孔)，相应的配套护筒一般采用钢护筒，考虑钱塘江平均水深8米，概算时选用定额5-1-17-8(钢护筒水中埋深10米以内)。
3.2 数量计算：
桩基定额计算长度应考虑除去土层以上的水中桩基长度，实际钻孔长度可根据桥梁图纸分层计算。护筒数量按照定额以吨计，根据定额，每延米护筒质量180cm桩基为395.7kg,200cm桩基为499.1kg，护筒长度参考钱塘江上其他桥梁施工护筒长度和本项目栈桥钢管桩长度，采用25米，因此每根200cm桩基护筒质量为0.3957*25=9.89吨。
3.3 定额调整：
根据定额说明，180cm桩基采用桩径200cm以内定额时按0.89的系数进行调整，钢护筒定额不需调整。
3.4 造价指标测算：
本项目主桥采用200cm桩基，引桥采用180cm桩基，桩基总费用折算到每方砼为主桥3812元，引桥为3160元。
4 承台及围堰
4.1 定额选用：
承台定额比较单一，根据承台不同位置砼，分别选用5-1-19-1（承台）和5-1-19-3（承台封底）。08定额中围堰提供了草土麻袋围堰，钢板桩围堰及钢套箱围堰。草土麻袋围堰一般用于浅水河流，钢板桩围堰一般用于流速较小的河流中，具有较高的经济性。之江大桥位于钱塘江中，施工受潮水影响较大，选用钢套箱围堰是比较合适的。钢套箱围堰按形状可分为矩形（圆端形）和圆形，其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能够提供足够的施工空间，比较适合于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量，但需加设内支撑。本项目为高桩承台，选用单壁矩形钢套箱围堰比较经济合理。定额中钢套箱围堰又分为无底模和有底模，一般有底模钢套箱围堰比较适用于高桩承台，无底模钢套箱围堰更多地应用在低桩承台中，因此本项目承台围堰定额采用5-1-2-5（有底模钢套箱围堰）。
4.2 数量计算：
承台砼及钢筋等数量一般在初步设计图纸中会提供。钢套箱围堰数量按照套箱周边面积和底面积计算钢套箱重量。以之江大桥主桥边墩承台为例，边墩承台为哑铃形状，长33.92米，宽14.67米，高3.5米，钢套箱高度按封底砼高度2米，承台3.5米，承台顶至水面2.5米，水面以上2米，套箱高度合计10米。综合考虑套箱内支撑系统后的壁板厚按照1.8cm计算，套箱底板按照2.5cm计算，则整个套箱四周重量为(33.92+14.67)*2*10*0.018*7.85=137.32吨，套箱底模重量为33.92*14.67*0.025*7.85=97.66吨，整个套箱重量为137.32+97.66=234.98吨。
4.3 定额调整：
承台根据实际采用砼标号进行调整，钢套箱定额无需调整。
4.4 造价指标测算：
本项目承台折算到每方砼为2648元。
5 钢塔
(1)定额选用：本项目为非常规结构的独立大桥，主桥主塔为拱形钢塔，钢塔施工采用机械也非常规机械，在现有的概算定额和预算定额中均无定额可套，只能采用相近定额5-3-26-2(钢箱拱肋安装)进行费用测算。同时每个塔底部增设一个施工平台，施工平台采用定额为5-1-8-7(打钢管桩)和5-1-18-2(桩基施工平台)，施工机械采用D1800塔吊，塔吊费用直接列入概算，不套用定额。(2)数量计算：钢塔数量由初步设计图纸提供，施工平台按照每塔底部200平米考虑，施工机械按照租用D1800塔吊每月每台100万，全桥租用4台6个月，合计费用2400万。(3)造价指标测算：本项目钢塔所有施工费用折算到每吨钢塔为29344元。
6 钢箱梁
(1)定额选用：本项目钢箱梁安装已经比较常见，定额选用5-3-25-3(悬臂吊机安装钢箱梁),安装过程中需在边墩侧设置压重砼，压重砼选用相近定额5-1-20-1(现浇锚块)。(2)数量计算：钢箱梁和锚块数量均由初步设计图纸提供。(3)造价指标测算：本项目钢箱梁所有施工费用折算到每吨为19552元，折算到每平米为10018元。
7 总概算
本项目主桥478米拱形钢塔斜拉桥概算费用47541万元，折合每平米费用24558元。
8 结语
随着社会经济的发展，独立大桥桥梁型式也在不断创新，但深水桥梁施工时的大部分常见结构物如栈桥、桩基、承台等变化不大，桥梁施工变水上为岸上施工的思路也未变。按照2007年颁布的概预算定额，上部结构定额比较详细，而下部结构和基础施工时临时设施相对较多，概算编制的关键是要详细了解施工方法和流程。掌握了这些，独立深水大桥的概算编制也会由难而易,工程造价也会趋于合理。
参考文献
[1]浙江省交通规划设计研究院.杭新景高速公路延伸线(之江大桥)工程设计文件.
[2]公路工程概算定额.北京:人民交通出版社,2007.
[3]大跨度桥梁设计与施工技术.北京:人民交通出版社,2002.
深水大桥 篇2
广州新光大桥横跨珠江主航道, 全桥布置为 (3×50) m+ (177+428+177) m+ (3×50) m, 其中引桥为3×50m的预应力砼连续箱梁, 主桥为177+428+177m三跨连续刚构钢桁拱, 全桥桥长1 083.20m, 桥面全宽37.62m, 双向六车道, 两侧各设置3m宽的人行道, 设计荷载为汽-超20级, 地震烈度7度 (按八度设防) 。桥梁基础为钻孔灌注桩承台结构, 主墩为整体式承台, 其余为分
主墩承台几何尺寸为:48.3×34.7×6.0m (长×宽×高) , 承台处水深约10m, 大桥跨越南珠江, 为潮汐性河流, 平均潮位差1.5m。河床为粉细砂、中砂, 下伏基岩裂隙发育, 当进行基础承台开挖时, 因水头差的变化, 砂粒极易顺水带走, 而形成管涌或流砂, 施工安全不易保证。
2 提出施工方案
由于施工受潮汐和通航限制, 承台大体积砼面积大, 地质情况差, 且完全处于水中, 工程量大, 安全施工面临严峻考验, 质量要求严, 工期紧迫, 本工程48.3×34.7×6.0m承台施工在国内无此先例。
若采用常规的钢套箱施工存在以下问题:
1) 钢套箱施工需重新搭设提升设备, 不但增加投资, 而且延长工期;
2) 钢套箱施工对基底的抗渗要求较高, 至少要求封底砼3m厚, 工程造价太高;
3) 钢套箱施工自重大, 吊装就位难, 且水上施工困难, 存在安全隐患;
4) 两种施工方案的比较 (见表1) 。
新光大桥水中承台施工方案比较表新光大桥水中承台施工方案比较表
由此可见, 采用钢套箱围堰无法满足施工工期要求, 承台的施工需要创建新型的围堰来代替。为此通过集思广益的方式, 对大体积深水基础围堰方案进行讨论, 按支撑结构形式归纳共提出4种方案及其平面图如下:
3 方案综合分析、评估及比选
3.1 贝雷梁纵横对撑方案
由于该方案贝雷梁纵横交错, 空间节点难以处理, 贝雷片损失大, 其回收率只有70%, 工程造价为453.4万元, 在钢筋安装要求的施工空间需12×12m, 该方案只有6×6m, 且在砼浇筑过程中拆除贝雷梁的支点转换不易布置。
该方案具有:1) 安全可靠性差, 容易失稳;2) 传力明确;3) 施工不便, 节点处理困难;4) 可利用钢护筒作为竖撑, 经济性较好。
经研究分析对比, 该支撑体系是比较经济的做法, 但由于施工空间只有6m×6m, 非常狭小, 不便于基底的处理及钢筋的安装, 施工及其困难, 此方案不能满足要求。
3.2 型钢纵横对撑方案
由于该方案型钢纵横交错, 空间节点难以处理, 型钢回收率为85%, 工程造价为466.4万元, 且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。在钢筋安装要求的施工空间需12×12m, 该方案只有6.4×6.4m。
该方案具有:1) 安全可靠性差, 易失稳;2) 传力明确, 受力合理;3) 施工不便, 节点处理困难;4) 陆地上制作, 现场拼焊;5) 型钢材料使用较多, 且回收利用率为85%, 经济性一般;6) 支撑转换方便。
经研究分析对比, 该方案在支撑转换和施工空间上比方案一要好些, 但由于施工空间也只有6.4m×6.4m, 非常狭小, 不便于基底的处理及钢筋的安装, 施工及其困难, 此方案不能满足要求。
3.3 大角撑方案
该方案在构思上有较大突破, 比方案一、二有着显著有点, 型钢回收率为95%, 工程造价为421.2万元, 施工空间为26×8.5m, 满足钢筋安装要求的施工空间12×12m, 且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。但部分斜撑杆件自由度偏大, 超出设计值100, 容易失稳。
该方案具有:1) 安全可靠性一般;2) 传力明确, 受力合理;3) 施工便捷, 施工空间大;4) 陆地上制作, 现场拼焊;5) 型钢回收利用率为95%, 造价低, 经济性好。
经研究分析对比, 该支撑体系是比较安全、经济的做法, 但部分斜撑杆件自由度偏大, 此方案安全性能不能满足要求。
3.4 角撑与对撑结合方案
该方案型钢回收率为95%, 工程造价为422.4万元, 施工空间为18×6m, 满足钢筋安装要求的施工空间12×12m, 且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。部分斜撑杆件自由度偏大这一缺点也得到了解决, 稳定性好。
该方案具有:1) 支撑体系安全可靠;2) 传力明确, 受力合理;3) 施工便捷, 施工空间大;4) 陆地上制作, 现场拼焊;5) 型钢回收利用率为95%, 造价低, 经济性好。
经研究分析对比, 该方案在方案三的基础上进行了优化设计, 使支撑受力更加合理, 结构更加安全, 是比较安全、经济的做法, 通过比较, 认为此方案能满足要求。
以上4种方案优 (缺) 点归纳汇总如下表:
4 确定最终方案
经过分析比选, 确定采用角撑与对撑结合方案, 即不封底的钢板桩围堰施工方案。其构造见图2。其具体施工流程是:钢板桩尽量打入全风化层或打入强风化层;钢板桩合龙后, 整平基底, 然后回填石粉;完成顶层内撑后, 堵漏止水;内侧回填石粉反滤层, 外侧抛砂袋与内侧基本平齐, 防冲刷;分层抽水, 在低水位时安装内撑;抽干围堰内水, 设导渗盲沟引水至四周排水沟、集水井, 干浇筑砼垫层, 见施工流程图3。
参考文献
[1]JTJ024-85.公路桥梁地基与基础设计规范.
深水大桥 篇3
1.1 工程概况
柳江双线特大桥位于湘桂线永州至柳州段的柳州境内的柳江之上,为深水复杂特大桥,列XG-7标及湘桂线控制性工程,该桥全长640.95 m。全桥过江共设置27#～32#六个水中墩,钻孔桩柱桩基础,桩径2.0 m,桩长均为20～30 m;承台采用双壁钢围堰施工,爆破理论总方量为3 400 m3。施工水位标高为78.50 m,枯水期平均水深在9 m左右,爆破深度在1.5～4.6 m,地形极为复杂,水下基础施工难度极大。为将双壁钢围堰下沉就位,需要对其河床基坑采用水下爆破法开挖清理。
1.2 地质与水文情况
本文以地形极为复杂施工难度最大的29#墩施工实例,29#墩桥位覆盖层为第四系更新统(Qp)和全新统(Qh),下覆各岩层风化程度很小,分别为白云岩和页岩,强度为200～700 kPa,且埋置较浅,基岩呈倾斜面且凹凸不平。桥下游修建有红花水电站,电站泄洪时水流较快,百年一遇的洪水(水位H1%=93.95 m)时其水流速可达到2.1 m/s,施工期间实测桥址处水流速为0.27 m/s。
2 水下爆破设计
2.1 工程特点和难点
柳江双线特大桥河床地质均为弱风化白云岩或弱风化页岩节理不发育,29#墩桥位处水较深;设计图纸显示,墩位处水下地形极为复杂,基岩已侵入部分承台及封底砼内。但设计图纸中无指导施工用的水下地形图,经施工单位加密精确测量后发现,钢围堰需置于裸露基岩上,基岩呈倾斜面且凹凸不平,基岩局部裸岩高出围堰刃脚近2 m,超高裸岩平均高出围堰刃脚2～3 m,且在墩位处有一个“V”形深沟,钢围堰下放及护筒定位施工难度极大,需采用水下爆破方式将高出承台封底砼顶面标高的岩体进行破碎,使钢围堰能顺利下沉就位。
2.2 水下爆破设计要点
针对柳江双线特大桥水下爆破的特点,确定以下爆破设计要点。
(1)根据现场情况及钻孔直径,综合考虑钻孔参数,绘制爆破漏斗叠加示意图,找到科学合理的孔距、排距及超钻深度。
(2)比照相关爆破理论推荐的计算方法,通过多次现场试验调整取值,得出适合现场最佳单孔装药量,获得最佳爆破效果。
(3)爆破用非电导爆管毫秒延时起爆网路。每个药包装两发爆塑料导爆管,并采取复式微差爆破法分段爆破,以增大启爆保险系数和小齐爆药量,确保周围建筑物不受损害。
(4)严格控制爆破震动、冲击波等有害效应,保障周围设施的安全。
(5)分层爆破,先爆破中间2排孔,再分层分区爆破。每层共分成4区,增大爆破效果。
2.3 爆破参数确定
(1)钻孔直径。采用GY-2A型潜孔钻,垂直钻孔成孔直径为108 mm,药卷直径d=90 mm。
(2)孔间距。第1层、第2层均取孔间距a=1.8 m,排距b=0.9×1.8=1.62 m,取1.6m。
(3)布孔方式:采用排列试
(4)钻孔深度及钻孔超深值。根据爆破岩石的性质和爆破的深度,爆破深度第1层为4 m、第2层为3.5 m。钻孔超深值分别为Δh1=μH=0.2×4=08;Δhh2=μH=0.2×3.5=0.7 m。其中,μ为超钻系数,一般取0.1～0.3,该处岩层较硬取0.2。
钻孔超深值:即施工时的超钻深度,为做到清渣后不留“残坎”,超深必不可少,根据现场情况及钻孔直径、爆破装药量综合考虑。爆破中超深形成的爆破漏斗对破裂岩石的影响如图1所示。
2.4 装药量设计
2.4.1 炸药单耗
炸药单耗q按(1)计算:
式中:q为岩石单位炸药消耗量(kg/m3),q1=1.1kg/m3,根据岩石硬度系数f=6,查表可知露天水下爆破取1.1 kg/m3;q2=0.01H0,H0为水深,第1层取9.0m、第2层考虑剩余取14.0 m;q3=0.01H3,H3为覆盖层厚度,第2层考虑剩余清渣取1.0 m;q4=0.03H,H为孔深。第1层炸药单耗q=1.1+0.01×9.0+0.01×0+0.03×4=1.31 kg/m3。第2层炸药单耗q=1.1+0.01×14.0+0.01×1.0+0.03×3.5=1.355 kg/m3。
2.4.2 单孔装药量
单孔装药量Q按式(2)计算:
式中:k1为水下爆破药量增大系数,一般为1.1～1.3,本文取1.3;q为岩石单位炸药消耗量(kg/m3);a为孔距,单位为m;b为排距,单位为m;H为开挖层厚度,单位为m。第1层单孔装药量Q=1.3×1.31×1.8×1.6×4=19.619 kg;第2层单孔装药量Q=1.3×1.355×1.8×1.6×3.5=17.756 kg。采用防水性良好的70#乳化炸药,排列方式布孔。
2.5 爆破网路的设计
采取复式微差爆破法分段爆破,每个药包装两发爆塑料导爆管,以增大启爆保险系数和小齐爆药量,确保周围建筑物不受损害。采用非电导爆管起爆网路引爆,并用起爆电雷管作为击发元件,导爆网路中采用不同段别的毫秒延期非电雷管实现微差爆破。启爆网路为串并联网路,爆破网络示意如图2所示。
微差间隔时间Δt可采用经验式(3)计算:
Δt=KpW (24-f)(3)
式中:Δt—一微差时间,单位为ms;f—一岩石硬度系数;Kp——岩石裂隙系数,裂隙少Kp=0.5,裂隙中等Kp=0.75,裂隙发育Kp=0.9。
合适的爆破时间间隔,有利于岩石的抛掷,同时避免了爆破引起地震波叠加,有利于减小震动效应。微差爆破时间间隔一般为50～75 ms。具体操作方法为平行于航槽每一排孔4孔为一组,各组之间使用不同段别的导爆管雷管按顺序分别由低段别到高段别进行连接,间隔时间取岩石振动周期(约50 ms) 1/2的奇数倍,震动将会减弱。本工程微差间隔时间取ΔT=50 ms,使用导爆管雷管段别为1、3、5、7、9段,每次启爆用5个段别。
3 水下爆破对地基、周围建筑物的影响及控制
水下爆破产生的飞石由于受到水的阻力,飞散距离比陆上爆破要小得多。但是,爆破产生的水冲击波却比空气冲击波要强烈得多。炸药爆炸释放出来的能量转化成地震波的百分数在水中则达到20%左右。这表明在同等药量情况下,水下爆破产生的地震波要比陆地爆破大得多,而且水底任一质点的振动还会受到水冲击波的影响。因此,水下爆破产生的破坏作用有时是水冲击波和地震波共同引起的。水下爆破工点附近建筑物,特别是水中建筑物、生物及水面船舶都必须有一定安全距离,或采取可靠的防护措施。
3.1 爆破地震安全计算
根据《水运工程爆破技术规范》中的要求,为确保主要类型建、构筑物的爆破地震安全,允许齐爆用药量按式(4)计算:
Q=R1/m (V/K)3/α(4)
式中:Q——齐爆药量,单位为kg;R——药包至建筑物距离,单位为m;V——安全振动速度,单位为cm/s;K、α——与爆破有关的地形、地质系数;m—一炸药量指数,取1/3。
根据本工程实际情况,爆破点距离建筑物最近距离为R=130 m。按规范要求,安全振动速度V查表取V=1.0 m/s,K查表取K=150,a查表取a=1.5。
Q=1301(1/3)×(1/150)3/1.5=97.64 kg
最大一段齐爆药量可达97.00 kg。但除了齐爆药量之外,还需考虑水击波超压峰值对周围的围堰和导向船造成伤害,再综合取值。
3.2 水击波超压峰值计算
当水下爆破时,爆炸冲击波对水体的作用会形成水冲击波,如果不进行控制,会对周围的围堰和导向船造成伤害。水下爆破产生的水击波压力大小与单段最大药量和起爆点距需安全防护物的距离有关,这是影响其大小的2个内部因素。由于起爆点与需防护物的距离有一定限制,所以无法通过增大距离来实现水击波压力降低,对水击波压力的控制变成对单段起爆药量的控制。根据文献[4],采取库尔公式(5)进行计算:
式中:Ps为水击波压力,单位为MPa;Q为单段最大药量,单位为kg,本次爆破按72 kg计算;R为距爆破区的距距离,单位为m。
根据式(5)计算出的不同距离的水击波超压峰值,得出水击波压力通过气泡帷幕墙时被衰减,从而起到保护水下钢围堰和导向船的作用。气泡帷幕对水击波的降压效果目前没有理论数值,参考多个案例,气泡帷幕可以将水击波压力降低40%～60%。本次爆破取保守值为40%。计算结果表明,只有满足单段最大药量72 kg和起爆距离1 m这2个条件时,水击波超压峰值才大于导向船体钢板最低屈服点185 N/mm2,会对钢围堰和导向船造成影响;采取气泡帷幕的措施后,水击波超压峰值在起爆距离为1 m时只有105.86 N/mm2,小于最低屈服点185 N/mm2;而当起爆距离2 m以上时,水击波超峰值由48.37 N/mm2逐渐降低,远小于最低屈服点185 N/mm2,这时爆破产生的水击波对于周边的钢围堰和导向船是安全的。
4 水下爆破施工工艺
4.1 炮眼潜孔钻钻孔作业
本工程水下爆破的另一个最关键环节是在湍急的江水中精确布孔、钻孔、成孔,以确保炸药、雷管等爆破器材能顺利入孔就位,而这没有施工经验和方法可供借鉴。本工程施工中采用内外双层导管配合潜孔钻成孔的方法来解决这一难题。双层导管法就是在每个钻孔的孔位下2根导管,外管为1根外径为186 mm的钢管,此钢管起阻水作用和在135 mm台阶孔时起导向作用;内层导管采用外径为127 mm的钢管,此钢管内置于台阶孔内主要是精确定位爆眼孔的导向孔,在此钢管中利用潜孔钻钻直径为108 mm的炮眼孔,目的是装直径为90 mm的炸药卷。采用双层导管的目的:一是便于在装炸药时顺利找到已成的炮眼孔,二是保护已成孔不被江中的河沙所填埋。双层导管法是在江中基岩钻孔进行水下爆破的较好成孔方法。具体操作方法:利用2艘100 t船舶设作爆破施工钻孔平台,钻机可以在施工钻孔船舷外爆破钻孔平台导轨上灵活移动及准确对孔位。利用外层钢管钻直径为135 mm的台阶孔,台阶孔深约50 cm,在台阶孔内下放内层直径为127 mm的钢管并钻直径为108mm的孔,孔深比设计封底砼标高低100 cm。爆破施工钻孔平台如图3所示。
4.2 水下装药工艺
逐孔编号,钻孔,确定孔深后,按单孔药量法计算该孔药量,将乳化炸药按量分配。选90 PVC管,沿孔壁置人1根可伸出到水面上的钢筋,装入乳化炸药50cm,装入起爆体(起爆体内置2发雷管),再装药至分配重量,并将导爆管与钢筋绑在一起牵出水面。要求PVC管内炸药用木棍装密实,PVC管底密封牢固,管内钢筋在管口处与PVC管(PVC管两端提前钻小孔各4个)绑扎牢固,装药后将上、下孔口用堵漏灵密封。原则上,装药高度不超过内套管下缘。
4.3 防水击波工艺
采用气泡帷幕防水击波工艺。气泡帷幕的原理是利用压缩气体从气泡帷幕管的小孔中喷出,并在水中形成一排连续上升的帷幕状气泡空气墙,当爆破形成的水击波通过该气泡帷幕墙时,由于气体的可压缩性质,冲击波的动能转化为受压缩气泡的内能,内能通过气泡的膨胀过程释放出来。这样水击波压力通过气泡帷幕墙时被衰减,从而起到保护水下钢围堰和导向船的作用。具体施工是在钢围堰内侧下缘布置气幕管道,用50水管按间距a=10 cm钻孔Φ2～Φ3的小孔将其按围堰内轮廓连接为一矩形环状,同时接一对Φ50输气管至围堰顶面,四角及中间每隔3 m焊上悬吊挂钩,将其置入围堰内侧刃角处,挂钩固定在围堰顶部。爆破前将空压机风管接至围堰顶部2个气幕管道的入口,供气后,即形成保护气幕。
4.4 网路连接与起爆作业
由于有水冲力,以及钻孔船移位后导爆管连接接头会落入水中,所以网路连接接头都用胶布捆紧,不得松散。最后用一个电雷管引爆。起爆作业步骤:起爆器性能检查,电池更换,起爆实验;电雷管专用检查,电桥准备与起爆电阻阻值检查;起爆导线采用线芯2.5 mm铜芯导线,检查导线的导通情况及长度,长度应满足起爆警戒要求;进入起爆准备,起爆器或起爆电源的钥匙由连接雷管的操作人员保管。
4.5 盲炮处理
如果发现出现盲炮应及时处理,处理过程中应遵循以下原则。
(1)因启爆网路绝缘不好或连接错误造成的盲炮,可重新连网启爆。
(2)因填塞长度小于炸药的爆炸距离或全部用水填塞而造成的盲炮,可另装入启爆药包诱爆。
(3)可在盲炮附近投入裸露药包诱爆。
(4)遇有难于处理而又危及航行船舶安全的盲炮,应延长警戒时间,继续处理。
4.6 清渣
岩石爆破完毕后,进行清除岩渣,清渣用1.5 m3。水上抓斗船开挖,岩渣抓到泥驳中运到指定位置倾倒,抓斗清不完的少量岩渣可由潜水员下水清理。基坑开挖完毕后,采用HD-27型水中测深仪(带GPS定位功能)进行坑底测量,可准确测出基坑底面高程,简洁而又方便。
5 爆破效果
柳江双线特大桥29#实际爆破时,单段最大药量≤70 kg,起爆距离≥2 m。爆破后检验,礁石破碎度达到设计要求;靠近岸边的导向船底板发生轻微鼓泡变形,但对导向船的安全没有任何影响。说明采取的毫秒微差爆破技术、压缩空气气泡帷幕等防护技术措施是有效的,确保了钢围堰和船只的安全。经过4次深水爆破循环,最终在2个月零15天的时间内超过预定工期15天完成了全部施工任务。经过验收,爆破后河床面大面平整度为0.1 m,个别爆破漏斗深不大于0.6 m,为双壁钢围堰平稳就位及成功浇筑钢围堰水下封底混凝土创造了非常好的条件。
6 结语
通过在钢围堰内进行深水水下爆破,成功地解决了柳江双线特大桥工程双壁钢围堰的顺利下沉的技术难题。施工实践证明,采用在钢围堰内进行水下控制爆破施工技术爆破水下基岩是完全可行的,为特殊条件下钢围堰顺利下沉就位积累了宝贵的施工经验,确保柳江双线特大桥水中基础水下爆破在3个月内完成,可为类似基础工程的实施起到一定的借鉴作用。
参考文献
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深水大桥 篇4
马宁特大桥是佛山市北滘至均安公路主干线高赞至均安南沙段二标关键控制工程项目, 为佛山市干线公路网中规划“纵五”公路主干线的一部分。全长1707米, 桥梁下部结构为钻孔灌注桩基础、高桩承台、空心薄壁墩, 上部结构及跨径组合为:16×30m[简支转连续小箱梁]+3×50m[现浇连续箱梁]+ (76+2×130+76) m[续刚构]+3×50m[现浇连续箱梁]+17×30m[简支转连续小箱梁]。主桥上跨容桂水道, 为广东省一级通航航道, 桥位处水面宽约400m, 水深10m~23m, 三个主墩20#、21#、22#均为20m左右的深水桩基。
主桥主墩左右幅分开设置, 每幅墩布置有6根D220钻孔灌注桩, 桩顶标高0.2m、桩长45m~47m, 为嵌岩桩, 桩底嵌入微风化岩不小于5m。
2 施工方案及工艺研究
主墩水中桩基采取在墩位处搭建钢平台的方式施工, 按照栈桥及平台设计图, 于墩位处搭建平台, 将20#墩平台与北岸相联、将21#、22#墩平台与南岸相联, 预留20#至21#墩间水道通航, 每个平台上布置2~3台冲孔桩机进行钻孔桩施工, 钢筋笼在岸上集中制作、用驳船运至桩位处、用50吨浮吊起吊安装。钻孔灌注桩施工流程如图1所示。
2.1 施工场地准备
施工前应将场地平整好, 以便安装钻机进行钻孔。在场地平整好后, 按照设计图纸利用全站仪测放各钻孔灌注桩桩孔位置, 并在桩周设置护桩。
2.2 钢护筒定位沉放
2.2.1 施工流程
平台搭建后, 于平台上加工制作钢护筒定位导向架, 用50吨浮吊起吊钢护筒置于导向架内, 用振动锤振动下沉。
2.1.2振动锤选择
按激振力 (P) 大于土的动摩阻力 (R) 减去钢护筒与振动锤自重 (G) 的和进行计算分析 (即P>R-G) , 确定选择BDH-25型振动锤。
2.2.3 导向架制作与安装
导向架上下层导向之间的间距不小于5m, 具有足够的刚度, 在测量人员的指挥下, 将导向架安装在平台上, 并以电焊固定。
2.2.4 钢护筒下沉
钢护筒全长35m, 于岸滩加工, 上船运至桩位处, 以50吨浮吊起吊送入导向架内, 使其自由下沉, 起吊船脱钩, 起吊船吊起振动锤至钢护顶口, 校正钢护平面位置和垂直度符合要求后起振下沉。
钢护筒下沉至上层导向口时停振, 拆除上层导向口, 再次振动下沉至下层导向口, 拆除导向架, 继续振动下沉直至设计标高处, 并再次测量复核护筒位置。
2.3 钻孔灌注桩成孔
2.3.1 钻机选型
由于钢护筒入河床深度达14m, 可有效抵抗钢护筒处局部冲刷, 且入粘土层有1m, 做好冲孔时泥浆制备与循环, 可保证护筒底不至塌孔。根据在珠三角地区钻孔灌注桩施工经验, 选择冲击成孔钻机进行桩基施工。
2.3.2 钻孔编号与施工顺序
各墩桩基编号详如图2所示, 每墩布置3台冲孔钻机, 按先左幅后右幅进行施工, 各墩单幅桩基施工时, 首轮三台桩机分别对Z20-1、Z20-4、Z20-5三根桩进行施工, 而后再对Z20-2、Z20-3、Z20-6桩基进行施工, 其它各幅桩基施工顺序同此进行。
2.3.3 泥浆制备及循环
钻孔施工前首先在泥浆船上采用泥浆搅拌机搅拌膨润土泥浆, 泥浆纯搅拌时间不得少于3分钟, 新制泥浆经膨化24小时后方可使用, 达到要求的泥浆利用3PNL泵泵送至钢护筒内, 当钢护筒内泥浆性能满足施工要求后即可开孔冲进。
选用膨润土、分散剂、降失水增粘剂和聚丙烯酰氨等制浆材料制备符合表1所要求。
采用泥浆净化器进行除渣处理后的泥浆, 满足指标要求的可进行重复利用, 经多次重复使用的泥浆, 如果指标降低, 应采取措施进行调整, 严重超标的应废弃更换。进行泥浆消耗量统计, 测试出单根桩和每立方米成孔工程量的泥浆消耗量, 以便更准确的为钻孔施工准备泥浆。
以邻近钢护筒作泥浆池, 将待钻孔钢护筒与相邻钢护筒通过钢板制作的流槽相连, 在作泥浆池的钢护筒内安装泥浆泵, 将泥浆抽入待钻孔钢护筒内, 钻孔内的泥浆经流槽流入相邻钢护筒内如此形成泥浆循环。
在泥浆流槽处安置存渣平台, 冲孔进行中, 安排专人在泥浆流槽内捞取钻渣, 将钻渣存在平台上, 待到一定量时再转入泥浆船上, 从各孔内钻出来的钻渣必须经运输船运到指定地点处理。
2.3.4 钻机安装、调试及移位
钻机经船泊运至桩位处, 用浮吊起吊安置在钢平台上, 经测量、对中、调平后, 将钻机固定在平台上。
在平台上放出桩中心护桩, 钻孔过程中, 每间隔一定时间要进行校核, 发现偏位立即纠正。
2.3.5 钻进成孔
主墩桩基处, 表层河床均为砂层, 钻进前须在钢护筒内注满符合指标的泥浆, 以小冲程冲进, 随着进尺不断检查泥浆指标, 当泥浆指标不符合要求时, 要及时调整。
当钻进在钢护筒内进行时, 要经常校正钢丝绳中心与桩中心偏差, 及时纠正, 防止冲锤碰撞钢护筒。
冲孔中要注意渣样的捞取, 一般地质每进尺一米要取一次渣样留存, 在进入不同地层交界处附近时要加大取样频率, 通过渣样与地质勘探资料比对, 绘制实际地质柱状图。尤其要加强强接接近近进进入入弱弱风风化化或或微微风风化化岩岩时时的的取取样样工工作作, , 一旦进入弱风化或微风化岩, 要及时通知监理工程师现场核实, 并报设计单位, 以共同确定桩基入岩深度, 为下一步终孔提供依据。
2.3.6 清孔
孔深达到设计标高, 孔径、竖直度符合设计及技术规范要求。终孔后立即进行清孔, 清孔时以低稠度泥浆逐渐替换孔内泥浆, 同时使用滤砂器, 并以人工配合清除泥浆内岩渣, 并确保清孔后泥浆性能符合表2。
2.4 钢筋笼制作与安装
主墩各桩基单根钢筋笼总重25吨左右, 钢筋笼主筋由80根HRB400φ28mm钢筋构成, 并且每二根沿纵向间隔180cm点焊成一束。钢筋笼螺旋筋为HRB400φ12mm。主筋可采用搭接焊、绑条焊、直螺纹连接、机械连接, 但不论采用哪种方式都要符合技术规范要求。每个断面的接头数量不大于50%, 相邻断面间距不小于150cm, 在钢筋笼主筋数量发生改变的断面上下各150cm范围内避免出现接头。
钢筋笼经船运至孔位处, 用浮吊起吊, 按从底节到顶节的顺序逐一接长, 在钢护筒两侧堆码砂包, 砂包高出护筒10cm, 砂包顶横置一条28号槽钢, 先将底节钢筋笼放入孔内, 用两根钢扁担将底节钢筋笼搁置在槽钢上, 再吊起上一节钢筋笼, 缓慢下放并通过人工转动使之与孔内钢筋笼主筋对齐, 然后逐一连接, 连接完成后连同底节钢筋笼吊起, 取出钢扁担, 将钢筋笼下放, 如上法连接各节钢筋笼。钢筋笼是悬吊在孔内, 钢筋笼底距孔底20cm, 为保证钢筋笼在孔内居中, 除在钢筋笼周围安装有定位钢筋外, 在钢筋笼顶部加筋箍四周对称焊8根φ28mm钢筋, 使之支撑在钢护筒壁上。
2.5 水下混凝土施工
2.5.1 灌注混凝土
水下混凝土灌注是钻孔灌注桩的主要工序, 也是影响桩身质量的关键, 要通过试配确定满足强度、和易性、流动性及胶凝等要求的混凝土配合比, 灌注前要仔细测量沉渣, 只有沉渣厚度满足设计及规范要求时, 才能进行灌注施工。
导管采用壁厚12mm、内径280mm的无缝钢管, 螺纹连接, 且导管须经水密试验验证不漏水, 考虑扩孔因素, 主墩单根钻孔灌注桩混凝土方量约200m3, 采用泵送混凝土灌注, 预计灌注时间7小时。
经计算首盘混凝土方量10m3, 为避免首盘混凝土灌注时孔内泥浆上涌, 污染江水, 灌注前将孔内泥将抽出15m3左右。
采用剪球法灌注水下混凝土, 用双层编织袋包裹混凝土、用8mm铁丝捆绑牢固, 成圆球形, 外径比导管内径略小, 空隙用编织袋堵塞, 阻水球安置在导管口下30cm左右, 铁丝绑扎在上方吊钩上, 与导管口同轴。
利用冲孔桩机卷杨机提起灌浆斗, 将灌浆斗与导管相连, 连同灌浆斗与导管一起放入孔内, 确认导管底接触孔底, 做好标记, 再将导管提高40cm, 拉紧卷杨机手刹。
将储料斗安置在灌浆斗一侧, 出料口对准灌浆斗, 先将混凝土注满储料斗, 再注满灌浆斗, 用钢丝钳剪断阻水球铁丝, 待灌浆斗内混凝土面下降1/3时打开储料斗出料口闸门, 使储料斗内混凝土快速流入灌浆斗内, 并连续不间断地灌入孔内。
灌注过程中, 导管埋深不大于6m, 每次拆管后导管埋深不小于3m, 以确保导管不至被拔出混凝土面。
主墩钻孔灌注桩顶设计标高位于承台底面上20cm, 为保证桩顶质量, 混凝土灌注高度要高出桩顶设计面不小于150cm。
平台上灌注混凝土示意图如图3所示。
2.5.2 水下混凝土灌注过程中应注意的问题
(1) 混凝土灌注前, 料场合格的砂、碎石、水泥、外加剂等材料不少于设计用量的2倍。
(2) 对混凝土拌合机械、输送泵进行检查、维护, 保持性能良好。
(3) 严格控制进行储料斗内混凝土的坍落度, 坍落度太小, 混凝土流动性差, 易造成堵管。坍落度太大, 混凝土易泌水离析, 也会造成堵管。
(4) 严格按设计配合比投放外加剂, 避免混凝土提前初凝造成堵管。
(5) 灌注过程中, 应不时上下缓慢提升导管, 避免导管埋置太深混凝土初凝后提不动或混凝土假凝而堵管。
(6) 供电设备、混凝土拌合设备和泵送设备必须是双套, 防止机械故障造成断桩。
结语
钻孔灌注桩技术以其适应强、抗震性能好、操作方便、施工安全等优点被广泛地应用于跨径桥梁建设工程中。然而, 钻孔灌注桩施工工序繁多, 隐蔽性强, 且大多在水下施工, 这进一步增加了钻孔灌注桩施工的难度。因此, 对钻孔灌注桩的施工工艺要求和质量控制显得尤为重要。
摘要：钻孔灌注桩基础作为深基础的一种, 以其适应强、抗震性能好、操作方便、施工安全等优点被广泛应用于公路桥梁中。结合工程实例, 对桥梁基础中深水钻孔灌注桩施工技术进行了介绍, 分别总结了钢护筒沉放、水下混凝土灌注等关键工序的施工要点及实践经验, 为类似工程的施工提供参考。
关键词：桥梁基础,深水,钻孔灌注桩,施工技术
参考文献
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深水大桥 篇5
关键词：桥梁,钻孔桩,承台,施工
1 工程概况
1)本桥位于四川与云南交界的金沙江段,距上游溪洛渡铁索桥(溪洛渡沟)约1.0 km,距下游瘌子沟约1.2 km。距金沙江溪洛渡电站的坝址约3 km。本工程按“分段实施,突出重点,合理安排,统筹兼顾”的总体思路安排施工。以金沙江大桥部分为施工重点,金沙江右岸先行施工引桥部分的桥墩,待枯水期到来,立即投入大桥1号,2号钻孔灌注桩的施工。其他配套设施,即照明工程、绿化等工程根据路基及桥梁工程的施工进度相应展开。采用D=1.5 m C30混凝土钻孔桩基础,1号,2号墩钻孔桩深24 m,0号,3号台钻孔桩深32 m。每个墩台8个钻孔桩,共32根钻孔桩,桩间距5.65 m,圆形墩柱,墩身直径D=1.3 m,耳墙式桥台、盆式橡胶支座,墩柱身最大高度9.5 m。梁为后张法箱形公路简支梁,25 m梁48片,30 m梁16片。
桥位处地质资料为:表层为人工填筑粉质黏土,其下依次为:黄土质粉质黏土、粉砂、粉土、膨胀土。
2)桥址区为亚热带气候区。根据雷波、永善和中心场三站气象资料统计,年平均气温为19.7 ℃～12.2 ℃。极端最高气温为41 ℃～34.3 ℃。极端最低气温为0.3 ℃～8.9 ℃。年降水量为547.3 mm～832.7 mm,一日最大降水量为72.4 mm～130.4 mm,5月～10月为雨季,集中年降水量的88.4%～83.75%,相对湿度为66%～84%。最大瞬时风速25 m/s(SE)。
3)施工条件及工程概况:施工用水自金沙江抽取,水资源丰富,因该桥位于山岭深度切割区,交通和通讯极为不便,给施工带来了很大的影响。技术标准:Ⅱ级公路标准,桥面宽度为12.5 m,沥青路面宽12.0 m。
2施工组织设计
2.1 施工准备
结合本标段施工特点,在满足正常施工和生产管理的条件下,本着节约、安全、整洁、文明的原则进行布置。预制厂、拌和站与生活区分开,满足使用要求,减少施工干扰,维护施工交通安全,保护环境。作业区与办公生产区分开,保证物流畅通方便信息沟通,降低搬运成本,创造良好的生产生活环境。临时设施可靠、合理、经济,充分就地利用既有设施,充分考虑雨季、夜间、节假日施工和平衡交叉作业的影响因素。
2.2 钻孔桩作业施工平台
工程大桥主墩在枯水期时才可露出施工平台,但均为积沙及淤泥,故在施工1号,2号桥墩时需搭设钻孔桩作业施工平台。平台采用钢管桩基础,上部采用64式军便梁及工字钢组成。钢管桩采用振动桩锤打入,军便梁人工安装。钢管桩用25 t吊车及型钢导向架将钢管桩及振动桩锤对中桩位,钢管桩精确对中后,放松吊钩,靠其自重力下沉停止后,开启振动锤(先点振,确定无误后,连续振动下沉),直至设计位置。钢管桩打入后,同墩三根钢管桩顶面焊接t=20 mm的钢板钢管桩帽,并焊接Ⅰ45双工字钢横梁,管桩间采用∠90×90×10角钢斜撑连接。 纵梁采用高强螺栓与横梁连接,桥面满铺方木采用U形螺栓配合钢带连成整体。
3 深水钻孔桩、承台施工工艺
3.1 钻孔灌注桩施工
根据桥址的地质技术资料,钻孔桩成孔采用CZ30冲击钻机。施工前先搭设钻孔钢平台,然后埋设护筒。钻孔时采用泥浆护壁,应严格控制好泥浆比重,钻孔至设计标高时,立即进行清孔和检孔,经监理工程师确定合格后,安装钢筋笼,导管和漏斗,连续灌注混凝土至桩顶设计标高0.8 m以上为止,施工全过程实行三班倒连续作业。导管使用前应进行承压和抗拉试验,合格后方可使用。钻孔桩灌注完毕后,混凝土强度达到5 MPa时,拆除护筒,挖基础土方,并凿除桩头浮浆,护筒采用δ=8 mm钢板加工而成,相隔50 cm处设加强箍,厚度为24 mm的钢板。护筒的基本长为2 m,其内径较钻孔桩直径大20 cm。护筒运至各墩施工平台上,按照水位情况焊接接长,并在钢管桩上焊接型钢作为护筒的下沉导向架,确保其位置准确及稳固,采用60 t振动锤将护筒沉至设计深度。护筒6 m～10 m,深入河床3 m～6 m(穿过流沙层),其顶面标高较地面高50 cm以上。对护筒垂直度、中心位置进行测量,然后进行钻机对位。
钻孔采用泥浆护壁。泥浆比重控制在1.1～1.3,粘度18 s～24 s,含沙率不大于4%,胶体率不小于96%,必要时投放适量膨润土改善泥浆的性能。
钻孔施工过程中,水头高度为3 m～5 m,并根据护筒外水面标高及时调整,以保证孔内必要的水压力。
开钻时,先在孔内灌注泥浆,护筒下2 m范围内采用低冲程冲进,保证井口坚实、竖直、圆顺并防止孔口坍塌。
钻进深度超过2 m时增大冲程进行正常钻进。钻进时,起落钻头速度均匀,避免过猛或骤然变速,以免碰撞孔壁。钻孔作业连续进行,随时测定泥浆比重,并保持孔内泥浆顶面高度,防止塌孔。相邻钻孔桩钻进时须待邻孔水下混凝土灌注完毕24 h后进行。
钻进达到要求孔深停钻时,仍要求钻机间隔一定的时间进行钻头提拉,以保证泥浆上下均匀,不致使泥浆下沉。清洗使用掏碴筒反复进行掏碴,直至沉碴厚度小于5 cm为止。起钻时注意操作轻稳,防止钻头拖刮孔壁,并向孔内补入适量清水,稳定孔内水头高度。
检孔:钻孔完成后采用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成,其外径等于设计孔径,长度等于孔径的4倍～6倍,钻孔达到设计深度后对孔位、孔径、倾斜度进行检查,符合要求报监理工程师签证批准,然后开始清孔。
清孔:钻孔至设计标高后,对桩径、倾斜度进行检测,合格后清孔。清孔时向孔内加注清水,保持孔内水头高度,以免塌孔。清孔后对桩底沉碴厚度进行检测,同时检查泥浆的各项指标,直到达到清孔要求为止。
钢筋笼:钢筋笼分段成型,笼体要求焊接完整牢固,每隔2 m距离设置定位筋,使用汽车吊吊装就位,现场焊接接长并进行可靠固定,以防提升导管或拔除钢护筒时钢筋笼被拔起或被混凝土灌注而上浮。
浇筑水下混凝土:混凝土浇筑使用导管直径为300 mm(导管在使用前进行密水、承压和接头抗拉试验),混凝土浇筑连续进行,并尽可能缩短浇筑时间(必要时混凝土中掺加缓凝型减水剂)。混凝土的坍落度为18 cm～22 cm,浇筑时导管下口至孔底的距离一般为25 cm～40 cm,初次埋深不小于1.0 m,灌注过程中经常探测混凝土面的标高,使导管埋入混凝土中的深度始终为1 m～6 m。提导管缓慢进行,防止提漏造成断桩。混凝土浇筑的最终顶面高出设计80 cm。
混凝土浇筑完成后,及时拔除护筒。
已完成的桩基在凿除桩头后,根据业主要求进行检测。
3.2 承台施工
承台施工采用明挖有挡开挖。挡护采用坑壁支护采用间断式水平支撑的方法。间断式水平支撑即采用圆木作为立柱,在立柱间插设木板以防止坑壁坍塌。水平支撑每隔5 m设一道。基坑底尺寸比基础放大0.5 m～1.0 m,测设开挖边线。基坑采用反铲挖掘机开挖,距基底20 cm～30 cm时以人工开挖、整修。基坑顶弃土、堆料距坑缘不小于0.5 m,动载(机械及车辆)距坑缘不小于1.0 m。基坑开挖连续不间断施工。基坑有水时,基坑边缘挖排水沟,做集水井,潜水泵抽排积水,严防浸泡基底。基坑开挖完毕,经监理工程师检查认可后进行基础混凝土或浆砌片石的施工。
基础开挖前应征得监理工程师的许可,确认基础平面位置正确后方可开挖。
基础混凝土采用现场拌合,机械运输,插入式振捣器捣固,采用养生剂养生。模板采用组合钢模板,钢筋在预制场集中机械加工,运至工地,人工绑扎。拆模后及时回填基坑。
4 结语
根据溪洛渡金沙江大桥的基本情况及招标文件,结合有关施工规范和有关标准图及质量检验评定标准,详细叙述了溪洛渡金沙江大桥深水钻孔桩及承台的施工流程,并针对重点和关键工序,着重介绍了深水钻孔桩的施工工艺,便于施工类似工程予以借鉴。
参考文献
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[5]铁二局.铁路施工技术手册桥涵[M].北京:中国铁道出版社,1981.
深水大桥 篇6
荆东大桥位于三明市三元区荆东村, 是国道205线三明市区过境段工程A2合同段荆东互通的主线桥, 荆东大桥起讫里程为K18+070.5-K18+651.5, 桥长581m, 共5联12孔, 主要跨越沙溪河, 8、9#墩位于沙溪河中, 水深14m, 地层由卵石、强风化构造岩、中风化构造岩组成, 同时位于 (F5) 断层上, 下部结构采用墩台配桩基础, 上部采用 (72+130+72) 变截面连续箱梁。桩基础采用摩擦桩, 共32根, 最深桩长92m, 钻孔深度达104m。
2 超长深水钻孔灌注桩施工工艺流程及施工技术要点
荆东大桥超长深水钻孔灌注桩施工主要工艺流程为:钢栈桥及钻孔平台搭设、护筒埋设、钻机安装、钻孔施工、成孔检查、一次清孔、钢筋笼制作及安装、二次清孔、灌注水下混凝土。
2.1 钢栈桥及钻孔平台搭设
荆东大桥桥址位于台江电站范围内, 前后二个电站中游, 水位相对稳定, 百年一最大流速为1.94 m/s, 常水位标高为135.5 m, 根据台江电站出示的水文报告, 三明沙溪河主汛期为每年5月底到7月中旬, 桥位处10年内最高水位为133.9 m, 钢栈桥及钻孔平台按10年内最高水位加2 m设计。
钢栈桥设计时主要考虑通行时的临时荷载, 一般按照载重量来计算承重体系并考虑1.5倍安全系数, 动载最大荷载考虑80T, 静载最大荷载考虑95T。钢栈桥设计全长276m, 桥面净宽6m。基础采用630mm10mm钢管;下部结构为双45b工字钢;上部为7片31.5m贝雷梁;桥面结构为1823.5工字钢横向分配梁, 上铺8mm防滑钢板。钢栈桥采用“钓鱼法”施工, 具体施工步骤如下:钢管桩制作→钢管桩施工 (打入冲孔、插桩) →焊接桩及桩顶开槽→双拼工字钢横梁制作及安装→贝雷片纵梁安装→剪刀撑制作及安装→横向分配梁制作、安装及固定→桥面防滑钢板铺设→结点联接检查。
钻孔钢平台共二座, 设计尺寸为27m35m。可同时满足12台钻机同时作业。平台基础采用630mm钢管, 壁厚8mm, 横梁采用40a型双拼工字钢;分配梁采用25a型工字钢, 间距0.3m, 分配梁上满铺8mm厚的钢板, 具体施工步骤如下;钢管桩制作→钢管桩施工 (打入冲孔、插桩) →焊接桩及桩顶开槽→工字钢横梁制作及安装→分配梁制作及安装→剪刀撑制作扩安装→分配梁制作、安装及固定→钢平台面板铺设、固定→结点联接检查。施工时应结合防洪防汛的要求, 在平台上游侧需加设拦物网, 避免漂流物堆积在平台上侧, 增加阻力危及平台安全。
2.2 埋设护筒
(1) 基于后期钢吊箱施工要利用护筒作为吊挂系统的主支撑, 经计算后护筒采用14mm的钢板制作, 其内径大于钻头直径25cm。为防止护筒变形, 在护筒上、下端口和中部外部各焊一道加劲肋; (2) 护筒埋设采用20型震动锤下沉, 在平台上下做定位导向架, 导向架距离尽可能加大, 护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm, 成孔后桩中心轴线不大于40mm, 倾斜度不大于1%。护筒内存储泥浆应高出河面水位1m, 防止河水内渗稀释泥浆造成坍孔。
2.3 钻机就位
水中墩桩基础相邻较近, 最小距离只有3m, 为防止冲击振动导致邻孔坍壁等质量事故, 荆东大桥水中墩钻孔桩采用“跳打”法施工, 单座承台8根桩基最多投入3台钻机, 按照“322”施工顺序进行循环作业, 本桥8、9号墩4座承台32根桩基, 共投入12台钻机, 计划3个施工循环完成全部水中钻孔桩施工, 计划工期7个月。
2.4 泥浆的制备及循环净化
造浆采用优质粘土, 必要时掺入适量CMC羧基纤维或Na2CO3纯碱等外加剂, 保证泥浆自始自终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。
2.5 钻孔
钻孔宜采用半自动卷扬机, 自重12吨, 钻头采用梅花形钻头, 直径2.18m, 自重8.5吨, 钢丝绳选用同向捻制, 无死弯和断丝。现场备用钻头2个, 当钻头直径磨耗超过15mm时及时更换修补。
(1) 开孔:在地质不平整的岩面、深槽或人工填土时, 开孔前在孔内多投入一些粘土, 并加适量粒径为15cm左右的片石, 顶部抛平, 用低冲程冲砸, 泥浆比重控制在1∶3左右。钻进0.5~1.0m, 再回填粘土或片石, 继续经低冲程冲砸, 如此反复二至三次, 待钻头冲砸至一般岩面时, 方可加大冲程正常钻进。为防止冲击振动使邻孔坍壁, 待邻孔砼灌注完毕一般经24小时后方可开钻。
(2) 钻孔:钻孔过程根据地质情况, 采用不同的钻进方法钻进, 粉质土采用中冲程 (0.75m左右) , 输入较低稠度泥浆, 防止卡钻、埋钻;易坍孔的土质采用小冲程 (0.5m左右) , 多投入粘土提高泥浆的粘底与相对密度, 并填加片石、碎石, 使之被挤入孔壁。坚硬漂卵石和岩层中钻孔采用中、大冲程, 一般在4~6m, 钻孔时孔内水位宜高于河内水位1.5~2.0m, 在冲击钻进中取碴和停钻后, 应及时向孔内补水或泥浆, 保证孔内水头高度和泥浆比重及粘度。
(3) 抽碴:冲孔至护筒下4~5m时, 用抽碴筒抽碴, 每钻进0.5~1.0m抽碴一次, 抽至钻碴明显减少无粗颗粒为止, 抽碴时应及时补水和粘土, 使泥浆比重符合要求, 冲孔是每隔3~4小时, 浆钻头或钻碴筒在孔内上下提放几次, 把下面的泥浆拉上来, 以护孔壁。
(4) 刃口补焊:钻头刃口在钻进中不断磨损, 每班应进行检查, 冲击锤尺寸磨损到小于设计桩径或磨钝时, 应及时补焊, 以免造成缩径或卡钻事故。为防止卡钻, 一次补焊不宜过多, 且补焊后在原孔使用时, 宜先用低冲程冲击一段时间, 方可恢复正常冲程。
(5) 检孔:为保证孔形垂直, 钻进中应常用检孔器检孔, 检孔器用钢筋制作, 直径与钻头直径相同, 高度为钻孔直径的4~6倍。更换钻头前, 必须经过检孔。如检孔器不能沉到原来已钻到的深度, 或钢丝绳拉紧时的位置偏移护筒中心, 则可能造成缩孔、弯孔、斜孔等, 应及时纠正或回填重钻。
(6) 终孔检查:当孔底达到设计标高, 可停止冲击, 把钻头提到孔外, 进行成孔检查 (孔径、孔深、倾斜率等检查) , 符合施工规范要求后方可清孔, 在终孔与清孔的间隙时间应保持孔内水头高度。
2.6 成孔
孔径及垂直度检测在桩基成孔后, 下入钢筋笼前进行, 根据桩径制作笼式井径器入孔检测, 笼式井径器用φ22的钢筋制作, 其外径大于钢筋笼外径10cm, 长度等于孔径的4~6倍。其长度与孔径的比值选择, 可根据钻机的性能及地层的具体情况而定。检测时, 将井径器吊起, 钻孔中心与起吊钢丝绳保持一致, 慢慢放入孔内, 上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。
孔深和孔底沉碴采用标准锤检测。测锺一般采用锥形锤, 锤底直径15cm, 高20cm, 质量4kg~6kg。测绳必须经钢尺进行校核。由于桩长较长, 普通测绳容易被拉长, 出现偏差, 现场采用钢测绳, 测量完后用钢尺对测绳进行复核, 确保孔深达到设计要求。
2.7 一次清孔
清孔处理的目的是使孔底沉碴厚度、泥浆比重及含砂率等符合设计要求, 为水下混凝土浇筑创造良好的条件。当钻孔达到设计高程检验合格后, 即可进行第一次清孔。荆东大桥8#、9#墩采用换浆法清孔, 即使用2台泥浆泵正循环清孔, 利用孔口作为泥浆池返浆, 采用一台37KW泥浆泵正循环清孔, 另采用一台22KW泥浆泵外接滤砂器孔口抽浆降低泥浆含砂率, 将过滤后的泥浆排入泥浆池。清孔达到以下标准:泥浆比重不大于1∶1, 含砂率小于2%, 粘度17~20S。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度达到设计要求, 严禁采用加深钻孔深度的方法来代替清孔。
为解决钻孔平台狭窄, 无法设置沉淀池的问题, 清孔时在孔口设置振动筛进行排碴。振动筛主要由筛网、振动器、弹簧组成。清孔时孔内泥浆通过溜槽流入振动筛, 在振动筛的振动作用下, 泥浆与石碴分离, 泥浆通过溜槽回到泥浆池, 石碴及杂质被筛网隔离, 达到快速沉碴的目的。荆东大桥使用的振动筛均为自行组装, 成本低, 排碴效果好, 节约场地。
当清孔达到一定时间, 粒径较大的沉碴被排干净, 粒径较小的沉碴会透过振动筛网, 起不到隔离排碴效果时, 就需要使用滤砂器。滤砂器主要由进浆口、出浆口、主钢管、出碴口、球阀组成。其工作原理为:泥浆在泥浆泵的压力作用下, 通过进浆口进入滤砂器, 形成高速旋转涡流, 通过涡流离心力, 泥浆中的砂粒与泥浆分离, 砂粒在重力作用下下沉并通过出渣口排出, 泥浆则通过出浆口回流到泥浆池中。
荆东大桥桩基施工统计数据表明, 对于9#墩92m长深水桩基, 使用振动筛清孔平均约46h可将粒径较大沉渣清除干净, 使用滤砂器清孔平均约26.5h后泥浆各项指标合格, 一次清孔总时间平均约为72.5h。
通过使用振动筛及滤砂器清孔, 不仅解决了钻机集中、场地严重受限, 无法设置沉淀池的难题, 还大大提高了清孔质量及清孔速度。与常规清孔方法相比, 每根桩基可节约清孔时间约24h, 荆东大桥8#、9#墩共有深水桩基32根, 预计可节约工期32天。
2.8 二次清孔
由于安放钢筋笼及导管等工序时间较长, 孔底沉淀产生新的沉渣, 故钢筋笼及导管安装就序后, 需要进行二次清孔。二次清孔方法与一次清孔相同。清孔后, 各项指标达到以下要求方可进行水下混凝土灌注:泥浆比重为1.05~1.08, 含砂率为1.1%~1.7%, 孔底沉渣厚度小于10cm。
2.9 水下砼灌注
(1) 采用直升导管法进行水下混凝土灌注。导管使用前, 应进行密封性试验, 确保导管连接紧密。下导管时应防止碰撞钢筋笼, 导管支撑架用型钢制作, 支撑架支垫在钻孔平台上, 用于支撑悬吊导管。
(2) 严格按制混凝土坍落度, 确保混凝土有很好的的和易性。混凝土灌注应保证在首批混凝土初凝以前完成。
(3) 混凝土灌注开始后, 应紧凑、连续地进行, 严禁中途停工。在整个灌注过程中, 导管埋入混凝土的深度一般控制在2m~6m之间。
(4) 在混凝土灌注过程中, 要防止混凝土拌和物从漏斗溢出掉入孔内, 使泥浆内含有水泥而变稠凝固, 致使量测不准。同时应设专人注意观察导管内混凝土下降和井孔水位上升, 及时测量复核孔内混凝土面高度及导管埋入混凝土深度, 做好混凝土施工灌注记录, 正确指挥导管的提升和拆除。
(5) 施工中导管提升时应保持轴线竖直和位置居中, 逐步提升。如导管法兰盘卡住钢筋管架, 可转动导管, 使其脱开钢筋骨架后, 移到钻孔中心。当导管提升到法兰接头露出孔口以上一定高度, 可拆除1节或2节导管。拆除导管动作要快, 拆装一次时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具掉入孔中。
3 结束语
在荆东大桥超长深水钻孔灌注桩施工过程中, 针对沙溪河河面宽、水深、桩基长等特点, 施工过程中做好技术要点控制, 使荆东大桥主墩8、9#墩桩基在计划期内完成施工, 桩基经检测全部合格, 有效的推进了项目的进展。
摘要：本文通过国道205线三明市区过境段工程A2合同段荆江大桥8、9#墩超长深水钻孔桩的施工过程分析, 提出了超长深水钻孔桩施工的技术要点, 从而对超长深水钻孔桩的施工技术发展提供了一定的参考。
深水大桥 篇7
辽宁省滨海公路辽河特大桥为主跨62.3+152.7+436+1582.7+62.3m双塔双索面钢箱梁斜拉桥 (图1) , 38#墩是辽河特大桥主桥的南主塔墩, 南主塔墩靠近辽河南岸, 大部分位于辽河内, 采用39根Φ2.5m的钻孔桩基础 (图2) , 中心桩距6.75m, 桩长为100m, 桩底标高-102.5m, 桩基混凝土采用C35防腐抗冻高性能混凝土;钻孔桩钢护筒为主体结构, 钢护筒直径为Φ2.7m, 壁厚20mm, 材质为Q235, 护筒底标高-21m左右;承台为六边形, 平面尺寸为59.08×27.78m, 承台顶面标高+3.5m, 厚6.0m, 采用C40防腐抗冻高性能混凝土, 承台混凝土量8500余方。
大辽河桥位段属感潮位, 水质为氯化钠钾型水, 腐蚀等级为强腐蚀。南主塔墩墩位范围河床面标高约为0.0～2.0m, 北侧河床低于南侧, 低潮位时墩位区河床完全露出水面。墩位覆盖层从河床以下主要为:粉质粘土层、粉砂层、粘土层、细砂层等地层。
2 水下混凝土灌注
2.1 施工前准备
钻孔桩开钻前应做好混凝土理论配合比的设计和试验工作。混凝土原材料如水泥、砂子、碎石、水、外加剂数量应能满足连续生产的需要。混凝土灌注所需工具、设备等如储料斗、漏斗、水下混凝土填充导管、导管夹箍、填充水下混凝土栓塞、测量混凝土面标高的测铊、测绳以及各种技术签证表格应准备妥当。承压导管水密实验和接头抗压实验。备用发电机组应试运转, 状况良好, 能在停电的情况下讯速投入使用。设备维修人员和配件应准备妥当。所有备用设备应保证原有设备在遇到意外事故时, 混凝土生产、运输、灌注能继续。应有措施保证暴雨时混凝土能连续灌注, 质量不受影响。
2.2 混凝土的拌和
开盘前试验人员必须测定砂、石含水率, 将理论配合比换算成施工配合比。混凝土配料必须按试验室通知单进行, 并应有试验人员值班, 配料应采用自动计量系统计量。开盘前要检查砂、石的质量情况, 核实使用原材料与配合比通知单是否相符, 数量是否足够灌注一根桩并有10%的富余量。开盘前校核搅拌站计量设备及其它计量器具, 并由试验人员复核。开盘前外加剂的浓度应进行确认, 外加剂的掺量应精确。开盘前, 应检查拌和机、混凝土输送泵及管道、灌注等各设备的运转情况。混凝土拌和采用强迫式拌和机, 搅拌时间不少于2min。混凝土自搅拌加水至入孔时间不得超过60min。
2.3 混凝土的运输
38#墩桩身混凝土由混凝土工厂拌制, 混凝土运输采用至少4台罐车, 通过汽车泵送入储料总槽。
2.4 混凝土的浇注
(1) 开始灌注首批混凝土时, 首批混凝土储量控制在12m3左右。
(2) 导管安装
①混凝土采用刚性导管法灌注, 导管接头为卡式口, 壁厚δ=8mm, 直径Φ=325 mm, 容许承受的最小压力为2.0MPa。
②在桩混凝土灌注前, 对导管应逐段进行水密承压。试验压力考虑桩孔泥浆面标高至桩底标高压力和导管自重的影响, 约为15～16kg/cm2。导管压至实际压力后检查有无渗漏情况, 在无渗漏的条件下持荷时间不少于5min。
③混凝土填充导管安装前应在导管上用油漆划上编号, 以便混凝土灌注时与测量深度相互复核。导管插入桩孔前应认真复查导管的实际长度与所划刻度是否相符, 确认无误后插入桩孔进行接长。导管安装完毕, 底口离桩底30～40cm。
(3) 水下混凝土灌注
①首批混凝土的方量应能满足导管初次埋置深度大于等于1.5m和填充导管底部间隙的需要, 首批混凝土的数量为:
式中:V—首批混凝土所需方量 (m3) ;
h1—孔内混凝土面高度达到Hc时, 导管内混凝土柱需要的高度 (m) , h1≥γω×Hω/γc;
Hc—灌注首批混凝土时所需孔内混凝土面至孔底的高度 (m) , Hc=h2+h3;
hc—孔内混凝土面以上, 导管内混凝土柱 (计算至漏斗底口) 高度 (m) ;
hc≥ (p0+γω×Hω) /γc;
Hω—孔内混凝土面以上泥浆深度 (m) ;
P0—使导管内混凝土下落至导管底并将导管外的混凝土顶升时所需的超压力, 钻孔灌注桩采用100～150kPa, 桩径1m左右时取低限, 2m左右时取高限;
D—井孔直径 (m) ;
d—导管内径, 0.3m;
γc—混凝土拌和物的容重, 24kN/m3;
γω—孔内泥浆的容重, 11.0kN/m3;
h2—导管初次埋置深度, h2 ≥1.5m;
h3—导管底端至钻孔底间隙, 取0.3m。
经上述公式计算, 主墩钻孔桩首批混凝土的方量应大于12m3。
②钢筋笼安装完毕, 应及时检查孔底沉淀厚度, 沉淀厚度满足要求后方可进行混凝土的浇注施工, 否则应进行二次清孔。因钢筋笼、混凝土填充导管安装过程需经历较长时间, 致使钻孔桩孔底沉淀增厚, 故混凝土灌注前需对钻孔灌注桩进行二次清孔。即在填充导管内插入Φ40～Φ45mm的胶管进行空气反循环清孔。清孔时导管需在钢筋笼内来回移动, 时间不少于30min。清孔完毕后, 拆除二次清孔反循环吸泥机头及胶管, 安装2.0m3混凝土漏斗即可进行水下混凝土灌注工作。
③灌注混凝土前需在填充导管内安设泡沫隔水栓塞, 待12 m3储料斗和2.0 m3漏斗储满后, 开始“拔球”灌注水下混凝土, 拔球后混凝土要连续灌注, 不得停顿, 保证整桩在混凝土初凝前灌注完成。灌注过程中要有专人测量混凝土面标高, 正确计算导管在混凝土内的埋置深度, 正确指挥导管的提升和拆除, 保证埋置深度不大于6m, 不小于2m。
④灌注过程中应记录混凝土灌注量及相对应的混凝土面标高, 用以分析扩孔率, 发现异常及时报告。混凝土灌注接近钢筋笼底部时, 适当放慢灌注速度, 减小混凝土的冲击力, 防止钢筋笼上浮。混凝土灌注桩上部5m以内时, 不再提升导管, 待灌注至规定标高一次提出导管。拔出最后一节导管时应缓慢提出, 以免桩内夹入泥芯或形成空洞。
⑤由于桩径大, 导管埋深相对较深, 由此造成浮浆较厚, 因此实际灌注的桩顶标高应比设计标高高出1.0～1.5m。灌注混凝土过程中应回收桩孔内泥浆, 要注意控制孔内泥浆始终高出水面约2m。孔内最后3～5m范围内泥浆质量较差, 不回收处理。
(4) 水下混凝土灌注质量控制要点
①混凝土灌注前, 要办好隐敝工程施工各项检查签证, 施工过程中要认真填写施工记录表和施工记录。
②混凝土灌注工作应连续不间断进行, 一旦发生混凝土灌注中断事故, 应根据导管的埋置深度, 间断、少量提升导管, 并立即排除故障。
③泡沫隔水栓塞应进行通过检查。施工过程中注意不使桩底注浆管受到损伤, 以免影响后续工程施工。
④混凝土填充是一个完整、连续、不可间断的工作, 灌注工作开始前, 机械管理人员和司机应对混凝土灌注所使用的全部机械进行维修、保养, 保证机械在施工过程中正常运转。
⑤灌注过程中应防止安全帽等异物掉入导管中, 必要时在储料斗中部设置钢筋焊接成的间距150mm的方型格栅。混凝土灌注工作是桩基施工的关键工序, 应有专人负责指挥、协调。水下混凝土灌注完毕, 对混凝土的拌和、运输、灌注等所用设备进行清点和清洗, 并妥善保管备用。
3 结束语
随着我省特大型桥梁的逐渐开工建设, 深水混凝土灌注施工得到普遍应用, 辽宁省滨海公路辽河特大桥主桥38#墩钻孔桩施工采用的深水桩基混凝土灌注施工的施工工艺及质量控制要点具有现场实际指导意义, 为今后些类桥梁桩基施工的质量控制提供了很好的参考。
参考文献
[1]辽宁省海滨公路辽河特大桥工程施工设计图.
[2]辽宁省滨海公路辽河特大桥工程地质勘察报告.
[3]JTJ041-2000, 公路桥涵施工技术规范[S].
[4]JTJ071-2004, 公路工程质量检验评定标准[S].
[5]GB50205-2001, 钢结构工程施工质量验收规范[S].