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特大桥大直径水上钻孔灌注桩施工控制要点

2012-03-23陈乐禹

城市建设理论研究 2012年4期
关键词:清孔灌注桩桩基

陈乐禹

摘要;为确保特大桥大直径水上钻孔灌注桩施工质量和施工安全,必须严格按照科学方法组织施工,精心管理,以促进建筑事业的和谐发展。

关键词;特大桥大直径钻孔 灌注桩

Abstract: To ensure that big bridge large diameter water bored pile construction quality and construction safety, must be in strict accordance with the scientific method organization construction, careful management, in order to promote the harmonious development of the construction enterprise.

Key words; Big bridge of large diameter predrilled cast-in-place pile

中图分类号:U443.15+4文献标识码:A 文章编号:

特大桥上部结构为塔墩梁固结双塔单索面混凝土斜拉桥,索塔总高为134.26m,主跨布置为64+ 140+350+140+64rn,桥面宽31rn,属于塔墩高,跨度大的高次超静定结构体系。主梁采用大悬臂单箱五室预应力混凝土主梁,采用前支点挂篮悬臂浇筑施工。主桥桩基采用钻孔灌注桩,呈梅花形布置,主墩基础共38根ф3m钻孔灌注桩;有的大直径桩基长30多米,水中大直径桩基基础的施工难度大,其施工影响总工期控制,桩基质量更是影响到后期施工的安全,所以桩基施工是重点。

1、钢护筒定位

由于水中钻孔灌注桩使用的钢护筒较长(本工程主桥桩基钢护筒长度一般在18m左右),钢护筒的平面位置控制的好坏会直接影响基桩的平面位置,招标文件中要求基桩中心偏位不大于5cm,故在定位振打钢护筒时须严格控制钢护筒的中心位置及垂直度。钢护筒中心位置偏差不应超过士5cm,垂直度不宜超过5‰,中心偏位及垂直度超限蒋会造成冲击锤擦刮护筒壁,甚至会出现将护筒打偏和打破的情况,给施工质量带来隐患。

主桥22#主墩已振打的钢护筒在加工制作时对顺直度进行了严格控制,在振打时又对平面贝雷是式定位导向架进行了改建和完善,得到平面位置控制在士3cm之内、垂直度控制在6‰内的较为理想的结果。

钻孔

大直径水中桩基施工中为避免出现穿孔,在桩基布置时要认真进行研究,且需根据水上平台上钻机的几何尺寸,平台的大小及施工顺序等综合考虑施工周期和确定桩基施工顺序,相邻孔位应避免一起施工,防止冲击振动使邻近孔壁坍塌、串孔甚至缩径或影响邻孔刚灌砼的凝固等情况发生。钻机在施工中对泥浆性能和钻进速度的要求也较高,在施工中要应予严格控制。

(1)、泥浆性能

在冲击钻孔桩中泥浆的作用主要是护壁和浮渣、排渣,泥浆比重大将导致孔壁上泥皮增厚。大直径灌注桩泥皮厚度一般应在1 -2cm正常施工的桩泥皮较薄,固结硬化充分,含水量较低,抗剪强度较高。当泥皮较厚时,泥皮硬化不充分,抗剪强度降低,桩侧土层强度不能正常发挥。泥皮厚度大在吊装钢筋笼时泥皮会被挂掉,不但增加了二次清孔的时间还会污染钢筋笼。泥浆比重过低不但容易引起塌孔,还会影响浮渣、排渣效果,从而降低了钻机的钻进效率。《公路桥涵施工技术规范》JTJ041 -2000中对二清泥浆指标的要求为相对密度1.03~1.10,粘度17~20Pa.s,含砂率<2%,胶体率>98%;相对密度1.03接近于珠江天然水的比重,势必造成泥浆稠度降低,排渣能力下降,沉渣速度加快。根据以往的施工监理经验,在成孔时,由于桩孔的直径比较大,本工程达到了3m,极易出现塌孔等事故,要保证大直径桩孔不塌陷,除了要保持泥浆有20Kp的静水压力外,还要根据土层的地址情况选用一定重的泥浆进行护壁,根据查找的资料,泥浆比重在钻进过程宜控制在1.15~ 1.25,二次清孔时宜控制在1.10-1.18之间。本工程覆盖层为砂质地层,在施工水位较高、砂层液化限较高时,冲孔泥浆不宜过稀。

2 钻进速度

灌注桩施工时无论采取何种钻孔方法,均需要尽快成孔,不但可以节省费用还可以避免时间过长基桩发生缩径、塌孔及扩径等问题或引发质量事故,基桩进尺过快也会影响桩基质量。钻进过程中应根据不同地质情况选择合适的进尺速度,根据主桥20#过渡墩桩基施工进尺的经脸看,粘土层进尺一般控制在10m/d,强风化进尺一般控制在5m/d,弱风化进尺一般控翻在3.5m/d,徽风化一般控制在2m/d。其中在红粘土层遇到粘锤情况时应放慢进尺速度,等穿过红粘土层时在恢复到正常进尺。在接近终孔1m时,应减小冲程,防止终孔时孔底基岩被破坏,造成质量隐患。在护筒底标高士3m范围内应减小冲程,防止扩孔和串孔等问题出现。

3、成孔与成桩

(1)、终孔

终孔后在下脸孔器之前,应先在锤头上加焊一圈直径略大于桩径的钢筋圈,对桩壁進行扫.,减小孔处泥皮厚度,防止吊放钢筋笼时污染钢筋。

、清孔

大直径基桩清孔时要采用有效的清孔方法,缩短清孔时间,可根据实际情况,采取适合的

清孔方法。在20#过渡墩桩基施工中,发现在清孔时泥浆中含有较多的云母及矿物颗粒,不

容易沉淀,在经过zx-200型泥浆分离器分筛后,泥浆指标可达到含砂率0.5%,泥浆比重1.13,粘度19,既降低了含砂率,还保证了泥浆的粘度。在22#主墩基桩施工时,施工队计划进场两台ZX-200型泥浆分离器,以提高清孔效率,缩短成孔时间,有效的缩短成桩施工周期、以期达到节点工期目标。

(3)钢筋笼加工及安装

大直径基桩钢筋笼由于直径大,主筋数量多,钢筋笼自重大容易发生变形,故在钢筋笼

加工制作中、要在每个加劲箍内侧增焊一个三角撑或十字撑,以避免和控制刚筋笼的变形。刚筋笼在存放、转运、吊装时应在吊点位置设置特别加强撑。在转运时要利用平板车,在钢筋笼现场吊放安装时,要保证钢筋笼的中心与钻孔中心对正,尽量减少钢筋笼对孔壁的剐蹭。由于钢护筒定位振打中存在偏位和倾斜度,故不能以护筒的中心位置作为钢筋笼的中心进行对正,应以钻机钻孔时钢丝绳的中心位置与钢筋笼的中心位置对正,对正后需缓慢下放,钢筋笼底面到终孔标高后,须将主筋或其延伸钢筋焊接在吊环上并利用[20的槽钢吊在钢护筒上。另外,仍须注意采取有效措施,保证使护筒顶部与钢筋笼之间固定、锚死,防止发生钢筋笼上浮或歪斜、移位;保证声测管连接牢固、空间的位置正确,避免出现堵管、尤其桩低1m范围内。

(4)二次清孔

大直径桩基的桩底沉渣厚度对承载力的影响是十分重要的因素之一,沉渣厚度决定桩的破坏方式,较厚沉渣中的单桩破坏方式通常以桩的“刺入破坏”为主,易造成桩端阻力及侧阻力的损失,对桩的承载力极为不利。二次清孔时不但要控制好泥浆各项指标,还应对桩底沉渣厚度(特别是桩周边沉渣)进行严格控制,桩底状态应达到用测锤轻敲孔底时能明显感觉到基岩尽弹为宜。在二次清孔时更要勤移动泥浆管,使桩底周边位置的沉渣能被泥浆吹起。

、水下砼配制及灌注

大直径桩基水下砼,一般灌注方量在250m3,最长的桩基硷用量在360m3,以20#过渡墩桩基灌注140m3、花费4小时,计算大直径桩基水下砼灌注时间通常需要7 -10小时,故水下砼的初凝时间不能少于10小时。在气温较高时,为了保证砼的灌注顺利,应在制拌砼时、掺加适量的高效缓凝减水剂,且在砼的运输和灌注过程中,要采取措施防止砼的坍落度损失过大,应在施工组织设计文件编制中,对坍落度损失过大砼的处理提出适宜的处理方案。

水下砼灌注时,为了保证首批料能将导管埋深1~2m,且砼不夹杂泥浆,导管底口与桩底距离不可过大,宜控制在20~30cm,并按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000中给定的公式计算首批砼用量。在灌注过程中导管埋深不宜过深,建议导管埋深控制在2~4m为宜,灌注过程生要勤测砼顶面标高,并多侧几点,保证砼的顶面标高测量准确,在砼顶面标高到达护筒底标高以下3m时应适当放缓砼的灌注速度,并在砼顶面高程超过护筒底3~4m时,将导管口提到护筒底口以上1m左右的位置,防止灌注砼产生较大的侧压力,造成孔壁坍塌或串孔。

砼灌注到设计桩顶标高后要超灌80~100cm,以保证桩头砼的密实。在砼灌注完成后24小时内且砼未达到2.SMpa之前,邻近孔位钻机不得钻进施工,以防对砼的强度增长产生不利影响。

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