深水基础施工技术

2019-07-23 版权声明 举报文章

摘 要:本文介绍了岳口汉江二桥主桥58#墩深水基础施工中的关键技术控制,重点介绍了施工平台、钻孔桩施工及钢板桩围堰施工的具体技术措施。

关键词:施工平台、钻孔桩、钢板桩围堰

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

一、工程概况

主桥作为岳口汉江二桥(Ⅱ)的关键部位,位于湖北省仙桃市和天门市交界的汉江段上。主桥从55#~60#墩,其起止桩号为K142+595~K143+170,长575m,共设6墩,55#、56#墩位于北岸,57#、58#位于水中,59#、60#位于南岸。上部结构为73+112+150+150+90m预应力连续箱梁。

主墩58#所处河床中分布地层为第四纪全新统到更新统冲击层,河床面高程为23.02m,河床表面为细砂,厚度为14m左右,中部为粘性土,厚度为5m左右,底部为细砂及圆砾,厚度为33~50m。

58#墩中心桩号为K142+930,其主要数据见下表

墩号 桩底标高(m) 桩顶标高(m) 桩长(m) 桩径(m) 根数

58# ~53.980 18.020 72 2.3 18

承台施工采用钢板桩围堰,围堰平面尺寸为18.4m×32.8m,钢板桩长度为18m ,围堰顶高程为29.5m,钢板桩底高程为11.5m,钢板桩入土深度为4.42m,封底混凝土厚底为2.60m。围堰抽水高度为27.5m,围堰共设两层支撑,下层支撑用4片工56c型钢拼为一组作为导环,用Φ426×8和Φ600×8的钢管作为纵横向支撑。安装高程为21.97m;上层支撑以2片新制1000mm高的工字型钢钢梁拼为一组作为导环,用Φ1000×8和Φ600×8的钢管作为纵横向支撑,安装高程为25.97m。

二、施工平台施工

1、施工平台采用φ426mm钢管桩支撑,顺桥向布置4排,横桥向布置7排。

2、施工平台按布置4台50吨钻机进行设计,考虑施工时最不利荷载布置,钢管桩入土深度14m,保证35吨单桩承载力。河床施工过程中冲刷深度按3.5m计,考虑水流冲刷的“上冲下积”,上游侧入土深度以最少16.5m控制,中间以15.5m控制,下游侧按14.5m控制。

3、用35吨浮吊定位插打钢管桩。用拖轮把浮吊运至指定位置,上游侧用2个5吨霍尔锚,下游侧用2个1.5吨霍尔锚,两侧分别用2个3吨霍尔锚进行定位。

4、施工平台顺桥向主梁采用工56型钢,上铺设工40分配梁,为增加平台的受力的整体稳定,工56布置焊接在管桩槽口底部的牛腿上。管桩间用连接系联成整体,保证结构整体稳定。

三、钢护筒的插打

1、根据《桥涵上侧》公式计算,砂土里钢护筒埋深控制在5m,加上冲刷深度、考虑打入黏土层。58#墩河床砂层堆积较厚,根据河床标高控制打入土中10~12m,其中打入黏土层不少于1m。护筒长度为18.5~20m。

2、钢护筒采用δ12mm钢板,直径为2.5m,护筒直径偏差控制在±3mm,轴向偏差控制在±5mm,护筒根据起吊能力和自重变形分3节制作,每节长度6~8m。

3、钢护筒在插打前,检查导向架的位置,偏差控制在±3mm,并进行固定,钢护筒纵向允许只有一条焊缝,在对接钢护筒时纵向焊缝相互错开,并保证对接时的垂直度控制在

4、根据各地层厚度和摩擦系数,震动松散系数,计算下沉激震力结合现有设备,选用160吨振拔机。钢护筒首先依靠自重下沉,然后用160吨振拔机震动下沉。开始时为防止下沉过快引起倾斜,采用点动方式。钢护筒的插打顺序先从上游向下游逐根插打中间一排,再插打两侧。

5、各钢护筒上部用φ300mm钢管进行连通,作为泥浆循环用。

四、钻孔桩施工

1、主要机械设备的选用

由于钻孔桩较深,垂直度要求高,在设备的选择上,主要考虑转盘扭距大,自重大,能够满足桩深度的施工要求。经比较选择GPS-25型钻机,钻头形式采用四翼双腰刮刀钻头。

考虑细砂悬浮沉淀时间长,受施工场地限制,采用ZX-250型泥浆分离器,泥浆净化能力250m3/h,可将钻渣直接从泥浆中分离,处理后的泥浆可直接循环回孔内,不需要泥浆池沉淀。

2、泥浆的配置

由于地质主要为细砂层,成桩周期较长,桩较深,必须采用优质泥浆以保持孔壁稳定。在施工前泥浆配比试验,试验表明掺入膨润土的泥浆胶体率在95%以上,其中膨润土掺入为6%~7%的泥浆,黏度22~25s,相对密度为1.06~1.08,经过24小时陈化,泥浆相对密度和黏度基本稳定。当膨润土掺入达为8%时,经过24小时陈化,相对密度变化不大,而黏度达32~34s,不利于钻孔作业,在实际施工时按7%的掺入量进行泥浆配置。

3、成孔工艺的选择

根据地质特点和泥浆循环受施工场地的限制,采用泵吸反循环。

泥浆的制备采用2台ZJ~400制浆机和两艘550吨铁驳船,两艘船共可储浆800m3左右,用于向孔内补浆和砼灌注泥浆回收用。

护筒内泥浆顶面标高应高出水面控制在2.0~3.5m,泥浆顶面过高产生的压强会引发穿孔事故。

开孔初期采用正循环成孔工艺进行,当钻头穿过护筒底口进入黏土层,采用反循环钻进,在钻进过程中根据地层土质情况选择合适的转速减压钻进。

在泥浆使用过程中,各施工阶段的性能指标如下:

在实际钻进中,有遇到大石块现象,采取的措施为先用直径φ1.5m小钻头进行挤压钻进,然后用直径φ2.28m钻进,目的是把大石块挤入侧壁。

5、清孔

将钻头提离孔底20cm,向孔内注入优质泥浆,钻头慢速空转,进行反循环清孔,清孔结束后用测壁仪进行检测。

因钢筋笼底面标高离孔底标高相差5m,为了保证检测管不受力折断和防止钢筋笼上浮,在钢筋笼加设了8根通长钢筋,在低部设置一加强箍,顶部接长4根钢筋焊接在护筒上。在灌注过程中,当砼面离钢筋笼底1m左右时,控制砼的灌注速度,砼面进入钢筋笼底口3m时,导管提离至钢筋笼底口以上1m左右,防止钢筋上浮。

五、钢板桩围堰施工

1、钢板桩插打

(1)在钻孔桩完成后,拆除钻机、钻孔平台和平台定位桩,在1#、6#、13#、18#护筒侧焊接牛腿,在牛腿上焊接安装钢板桩下导梁,下导梁兼做插打钢板桩用导梁。

(2)插打顺序:钢板桩插打采用从上游向两侧同步逐根进行,在下游合龙。在转角处用异型钢板桩连接(见下图),由于逐根进行插打在下游侧合龙时误差较大,吊垂线检查上口误差5cm,下口误差8cm。现场处理方法:沿钢板桩中间通长割开,在割开部位焊接通长4mmV型钢板,在插打时V型钢板受拉力作用自动张开。

(3)钢板桩型号为拉森Ⅳ,插打时采用80吨振拔锤,钢板桩长度都采用18m,钢板桩围堰顶高程为29.5m,桩尖标高为11.5m。设计河床标高21.705m,钢板桩设计控制入土深度8m,在四周冲刷深度大于2m时,采用抛填砂袋措施,保证围堰有足够的抗浮力。

2、内支承安装

(1)围堰内支撑为二层,上层内支撑重120吨、下层内支撑重90吨,分别设置在标高为25.97m和21.97m处。首先在下层导梁上安装完下层内支撑,同时在1#和2#、5#和6#、13#和14#、17#和18#护筒顶部设置牛腿安装两根工40分配梁,用4台250吨千斤顶和4根φ32mm精扎螺纹钢,同步起吊下放至标高21.97m处,在下放过程中,控制高差不超过5cm。下放到位后将下层内支撑挂于钢板桩上。下放前必须先吸泥清基至标高21.00m。

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