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京沪高速铁路的基础多采用钻孔桩,桩的类型有摩擦桩和柱桩两种。桩体混凝土按高性能设计,并根据不同侵蚀环境等级,混凝土强度等级设计为C30～C45不同等级。其中泗河特大桥全长17.185公里,桥桩全部为钻孔摩擦桩,现场施工中通过不断调整钻孔及砼施工参数,桩基施工取得良好效果。
关键词:桩基施工;泗河特大桥;京沪高速铁路文章编号:1009-2374 #8197;(2010)28-0167-03
1工程概况
京沪高速铁路泗河特大桥位于山东省曲阜市东侧,经董家庄乡、三门庙乡、王庄乡、东瓦窑头乡和齐王城乡,线路沿京福高速公路东侧,跨泗河和新日铁路等。泗河特大桥桩号为DK514 786.04～DK DK531 971.43,桥梁全长17.185km。桥梁基础为钻孔桩基础,共535个桥墩,基础大部分以8根和10根灌注桩为主,共计4418根,总长110392m,最小桩径1m、最大桩径1.5m,桩深17～37m。
2工程地质情况
DK514 786.04-DK527 630段为冲积平原,表覆为粉质黏土、黏土、细砂、中砂、粗砂、砾砂、局部为圆砾,下伏砂岩、泥岩、砂质泥岩、砾岩,路基基底稳固。DK527 630-DK528 100段为缓丘,地形略起伏、局部表履素填土、细砂、中砂、粗砂、砾砂,下伏圆砾、砂岩、泥岩,路基基底稳固。DK528 100～DK531 971.43段为冲积平原,表覆粉质黏土、黏土,下伏石灰岩,路基基底稳固。
3桩基施工
桩基施工是桥梁施工中第一环节,属于地下隐蔽,水下砼质量控制难度高。该部位施工质量的好坏直接关系到今后铁路通车的运行安全。为保证施工质量,施工前需要根据以住的施工经验做好施工措施,并进行工艺试验。通过工艺试验来检验施工措施的可行性并取得设备型号及配置、泥浆参数、水下砼参数、异常情况处理措施等,进一步指导后续桩基施工,以保证桩基施工进度及质量。
3.1生产性实验
工艺桩施工作业现场桩基工艺性试验地点高程为74.01m,桩位位于324#桥墩沪向侧2m位置,桩长23m(试桩位置布置见图1),较平坦的冲积台地,地表浅部地层为粉质粘土,地表以下分别为粉质黏土层、中砂层、砾砂层、 砂岩层、 泥岩层等,对于整个施工段地质情况具有代表性。钻孔设备采用的是中联重科生产的NR2202旋挖钻机进行钻孔,钻杆为摩阻式钻杆,内为5根,配备旋挖钻头和螺旋钻头两种。采用泥浆搅拌机制浆并根据桩基的施工位置就近设置制浆池、储浆池,并用循环槽连接。选用良好的膨润土进行造浆。在钻进过程中由于钻孔地层有粉质粘土和厚层泥岩,泥浆比重根据钻进过程中测试时的不同情况及时进行调整。泥浆比重在1.08～1.20之间,在钻进及灌注砼过程中孔桩均没有出现塌孔现象,泥浆孔桩护壁稳定、牢固。孔桩砼浇筑塌落度选用18～22cm,由拌和楼至孔桩位置砼运距约15km,运输时间15分钟;拌和站取样检测砼塌落度19.5cm,砼温度18℃;现场砼塌落度18.5cm,砼运输平均损失率1.0cm,满足施工要求。
3.2施工方法与质量控制
3.2.1场地平整先沿设计铁路线路方向使用推土机将其推平,并碾压密实,旋挖钻机场地的宽度为12m。
3.2.2桩位测量放样根据设计所提供的控制点,采用全站仪现场布置控制网并复核。并打入标桩,中心线的放样误差应控制在2cm范围内。在桩中心周围安全的地带设置十字形控制桩,便于校核,桩上标明桩号。
3.2.3埋设护筒护筒内径:护筒内径一般应比钻孔桩设计直径稍大约0.1～0.2m。在旱地施工时,护筒顶端应高出地面0.5m左右;在水域施工时,护筒顶端应高出施工水位1.0～1.5m;若孔壁容易坍塌,则护筒顶端应高出地下水位1.5～2.0m;当孔内有承压水时,护筒顶端应高出稳定水位1.5～2.0m。控制护筒底端埋置深度主要是防止护筒内水位较高时,护筒脚冒水,保持护筒稳固。旱地或浅水处,对于粘性土不小于1.0～1.5m;对于砂土应将护筒周围0.5～1.0m范围内的砂土挖除,夯填粘性土至护筒底0.5m以下。深水及河床软土、淤泥层较厚处,尽可能深入到不透水粘土层内1～1.5m;河床为软土、淤泥、砂土时,护筒底端埋置深度经过仔细研究决定,但不小于3.0m。
3.2.4钻机就位立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。启动卷扬机把钻盘吊起,垫方木于钻盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔,安装钻盘,要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上,钻杆位置偏差不大于2cm。
3.2.5泥浆的制备及循环净化采用泥浆搅拌机制浆或钻孔自造浆。若采用泥浆搅拌机制浆,则应根据桩基的施工位置就近设置制浆池、储浆池,并用循环槽连接。若采用钻孔自造浆,则在钻孔过程中经常向孔内投入粘土即可。
3.2.6钻孔选用配备了重型机锁钻杆的旋挖钻机钻孔,确保在密实地层的施工效率。成孔前检查钻头保径装置,钻头直径、钻头磨损情况,施工过程对钻头磨损超标的及时更换。在旋挖钻机钻孔过程中,采取必要的措施保证旋挖钻机成孔的垂直度。成孔中,按施工确定的参数进行施工,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如加钻杆、钻进深度、地质特征、障碍物等情况。www.tmgc8.com
3.2.7终孔和清孔验收钻孔到设计孔深后,用旋挖捞取孔底沉淀物,自检孔深、孔斜、孔底沉淀及泥浆指标,发现超标,需要重新清孔,直到满足相关设计规范及设计文件提出的要求。如孔内泥浆超标时,采用气举法进行清孔。
3.2.8钢筋笼加工及吊放按照设计要求进行钢筋绑扎,并焊接牢靠,每个钢筋笼制作好后,经监理工程师验收合格,吊运下台至存放场地,下台后的钢筋笼要挂上标志牌,便于使用时按号装车运出。钢筋笼入孔时,由25t吊车吊装。在安装钢筋笼时,采用两点起吊。第一吊点设在骨架的下部,第二吊点设在骨架长度的中点到上1/3点之间。
3.2.9下设导管导管直径为250mm,壁厚3mm,每节长2.0～2.6m,配1～2节长1～1.5m短管。第一次使用导管前需要检查导管是否漏气、漏水和变形,接头连接是否牢固可靠,丈量导管组装后的实际长度,并且要定期进行接长水密性试验,试水压力为0.2～0.5MPa。导管间连接要安放密封圈。导管要依次下放,并要记录好导管下设顺序、每根导管根数、每根导管的长度。下设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。全部下入孔内后,应放到孔底,以便核对导管长度及孔深,然后提起15～30cm,开始浇注水下混凝土。混凝土灌注期间使用钻架或吊车吊放拆卸导管。
3.2.10灌注水下混凝土混凝土由拌和楼统一提供。混凝土水平运输采用6～8m3搅拌运输车由现场拌和站运至各桩浇筑点直接入仓进行浇筑。开浇采用隔水胶球法。在导管开浇前,应预备好足够数量的混凝,后方可进行开浇。开浇前,导管内放置略小于导管内径的隔离胶球作为隔离体,隔离泥浆与混凝土。灌注混凝土一旦开浇后,连续进行,不得中断。浇筑过程中,导管埋入混凝土的深度不得小于2.0m,亦不宜大于6m,以便起拔并严禁将导管拔出混凝土面。每隔30min测量一次桩孔内混凝土面深度。混凝土面上升速度控制在2m/h左右,灌注的桩顶标高应比设计桩顶标高高出0.5m,以保证混凝土强度,多余部分在承台混凝土施工前凿除,桩头应无松散层,处于地面或桩顶以下的井口整体式钢护筒,在灌注混凝土后立即拔出。
4特殊情况处理与预防措施
4.1桩身夹泥
灌注时由于导管密封不良,泥浆渗入导管内,或导管栓塞破裂、脱落,都会产生夹泥现象,这时应全部提出导管进行处理,然后重新灌注混凝土。预防措施:混凝土导管在下入桩孔前,必须对螺纹、管壁等进行详细检查,并做好配管记录。必要时应进行导管水密性试验。
4.2卡钻事故
在基岩和砾石地层钻进,特别是在旋挖钻机钻孔后改换冲击钻机钻进时,钻头在通过探头石地段和基岩时,容易发生卡钻事故。如果卡钻不严重,用主绳加副绳一起将钻头强拉提起;如十字钻头在探头石下面,可用主绳反复提拉;在主绳旋转的情况下,探头石可在十字钻头的缺口处通过,从而解决卡钻事故;如果钻头被卡十分严重,强拉硬提无效,可在钻头上部用爆破法振松,迅速提起,但注意此法易产生塌孔现象。
4.3钻进中漏浆
在砾石层中钻进,透水性极强时,采用一般浓度的泥浆,漏失比较严重,容易造成埋钻事故。处理办法可先投放泥球,及时补浆,并用钻头反复冲击,在孔内搅拌泥浆,使稠泥浆迅速充填在孔壁卵石的间隙中,阻挡渗漏而保护孔壁稳定;漏失停止后,恢复正常钻进。预防措施是采用分层投入黏土打回填的造孔方法。
4.4卡管事故
在灌注混凝土过程中,混凝土堵在导管内下不去,或导管被混凝土或钢筋笼卡住提升不起来而造成卡管事故。处理方法:因混凝土堵管或隔水阀堵塞,可用钢筋或长杆冲捣,或用软轴振捣器振捣。导管与钢筋笼卡在一起时,不可强力起拔,宜采用轻扭动慢提拔的方法。如导管拉断、脱落,可用特殊打捞工具打捞,并清除孔内混凝土。
4.5堵管事故
在灌注混凝土过程中,由于混凝土的配合比不当;新拌混凝土的质量不符合要求;混凝土的运输方法不当,造成混凝土严重离析;浇筑混凝土的方法不当,浇筑速度过慢或中断时间过长等原因造成浇筑导管堵塞。出现堵管事故,采取以下措施处理:(1)上下反复抖动导管,每次提升不要过高,不得猛敦导管,以防导管破裂和混凝土离析;(2)混凝土流出的阻力;(3)若仍然无效,堵管部位不深时可下钻杆捅。较深时可用压缩空气顶推管内混凝土(事先制作带进气管的导管封头),所用压力应在导管强度允许的范围内。
4.6钢筋笼上浮事故
钢筋笼的埋设是按设计标高放置并固定的。钢筋笼上浮原因是混凝土和易性不好,灌注中途出事故,使混凝土初凝结成硬盖,阻力增大,或混凝土浇筑速度太快向上拱抬钢筋笼;钢筋笼在孔口固定不牢。预防措施:放置钢筋笼时对准钻孔中心,在孔口牢固固定,提升导管时不可过猛;根据气温变化,适当调整混凝土配合比,使其具有良好的和易性、流动性;混凝土面上升到钢筋笼时或钢筋笼上浮时,要适当放慢灌注速度。www.tmgc8.com
5结语
桥梁施工对于施工技术、质量及现场组织要求很高,在现场施工过程中针对现场施工地质条件变化、施工环境及原材料的变化必须选择不同的施工设备、泥浆及砼参数、严密的组织才能保质保量地完成施工任务。在施工工艺、施工组织等方面进行大胆的尝试和探索。桩基经过低应变检测全部为Ⅰ类桩,京沪高速铁路泗河特大桥桩基施工为同类型施工提供了一定的经验和借鉴。
