淮河特大桥深水桩基施工技术

'淮河特大桥深水桩基施工技术张成三(中铁十五局六公司汶马项目部)摘要：以京沪高速铁路淮河特大桥深水桩基施工为例，重点针对水中工作平台、钻孔灌注桩的主要施工方法及质量控制等关键技术进行阐述。关键词：深水钻孔灌注桩施工工艺京沪高速铁路为我国在建的第一条高速铁路，时速达到350km/h，而淮河特大桥主桥是京沪高铁全线三个工期控制的重点工程之一，全桥长85公里，跨越淮河、怀洪新河、浍河等河流，现以中铁十五局集团施工的淮河特大桥深水桩基施工为例，重点针对水中工作平台、钻孔灌注桩的主要施工方法及质量控制等关键技术进行阐述。1、工程概况淮河特大桥位于京沪高速铁路安徽省蚌埠市淮河上,主桥跨越淮河上.全桥长85公里。该段水深约20~40m,河床淤泥覆盖层厚达10m以上。该墩为深水及高桩承台基础,桩基为12根<2.8m大直径、深嵌岩的钻孔摩擦桩,顺桥向3排,横桥向4列,桩距6m,桩长65m,嵌岩深度约50m。承台底距水面14m。桥址河面宽800m,施工水位38m,最大流速2251m/s,最大涨落潮差达4.3m,百年一遇洪水位55.4m,洪峰流量为18.6m3/s。地层表层为第四系沉积为主的海陆混合相沉积,以下主要为灰白色、黄色、灰色、灰黑色流塑状淤泥土,中部夹有粉细砂、圆砾土,大部分地段厚30~50m,最厚大于80m。下伏基岩为细砂岩、泥质粉砂岩,强风化-弱风化。2总体施工方案综合考虑各种因素,确定搭设水中工作平台,施工钻孔桩,拼装、下沉双壁钢吊箱围堰施工方案。采用驳船运载混凝土、材料及机械设备至水中工作平台,桩基钢筋笼采用130t汽车吊吊放。3水中工作平台施工水中工作平台为41.2m×40m,靠下游侧设25m×11m临时码头, 见图1。平台顶标高为6.3m.在35号主墩和桩之间,采用浮吊吊挂振动锤插打钢管桩,并用槽钢将钢管桩联成整体,再在其上架设工字钢、加强型贝雷梁、型钢及钢板构成起始水中工作平台。利用水中工作平台放置钢护筒定位导向架,浮吊吊挂振动锤插打钢护筒到位,并用型钢把钢护筒与钢管桩连成整体,形成桩基施工水中工作平台,见图2。水中工作平台按功能分为:临时码头区为驳船运载设备、材料、人员等提供上下平台;辅助作业区为临时办公和电力设备的布置,还为机具、车辆、起吊设备、施工人员等提供作业场地;中心工作区是钢护筒下沉定位的导向铺助平台,可满足4台钻机同时钻孔和水下混凝土灌注的要求。 3.1钢管桩插打钢管桩采用Q235A钢板在加工厂卷制而成,直径1000mm,壁厚1mm。制成6m长的标准节段,由拖车运至临时码头。为保证钢管桩对接质量,确定在水中打桩只对接一次,第一节桩长36m,第二节长为6m,第一节在岸边临时码头分节接好,送到现场。采用交会法控制钢管桩平面位置,用80t浮吊悬挂120t振动锤插打施工,钢管桩打入深度约8m。钢管桩(两根以上)到位后,在距桩顶25cm处和水面处分别焊接耳板,再在其上焊[20槽钢水平连接杆件,并设[20槽钢剪刀撑,使钢管桩纵横向成整体。3.2工作平台搭设根据设计洪水位确定钢管桩桩顶标高,测量放线后,切割或接长钢管桩,使其顶面处于同一水平标高位置。在放置横梁的桩顶开口处,用焊牛腿予以加固,开口必须水平,再置两根I45a工字钢作横梁,于上焊加强肋后架贝雷梁,其上架I28a工字钢,间距30cm,再铺10mm的防滑钢板。临时码头采用在钢管桩上铺两根I45a工字钢作横梁,于其上铺I28a工字钢作纵梁,间距20cm,纵梁上铺10mm防滑钢板。并在平台四周安装栏杆,照明灯杆和警示灯。4钻孔灌注桩施工4.1钢护筒施工钢护筒长42m,直径3.2m,壁厚20mm。统一制作,先卷单件,再制成节段,节段长12m。施工用的笼式导向架,比钢护筒大5cm,导向架由上下两层水平正六边形框架与竖向桁架连接形成。下放钢护筒前先将导向架垂直沉入水下,再沿导向架埋设钢护筒,并用全站仪校核钢护筒的倾斜度。采用80t浮吊悬挂160t振动锤进行插打。完成后,采用型钢把钢护筒与钢管桩连成整体,形成水中工作平台。4.2钻机设备对于大直径、深长、深嵌岩的钻孔摩擦桩,、结合地质和钻机性能对钻孔桩设备比选结果,采用正循环冲击钻机成孔方案,选用铸钢五瓣实心冲锤,重10~12t。钻孔平台布置4台冲击钻机钻孔,按桩位交错进行防止偏载。4.3泥浆制备钻孔前先用泥浆搅拌机搅拌膨润土泥浆,再用泥浆泵泵入钢护筒,当其泥浆性能指标(比重G为1.3~1.8g/cm3)满足施工要求后开孔钻进。4.4钻孔施工 检查钻机确认设备良好,做好测量标记及钻孔记录准备。开孔前在孔内投放粘土,并加适量粒径不大于15cm的小片石,顶面整平。开始时采用小冲程开孔,钻进0.5~1.0m后再回填粘土,继以小冲程冲击,如此反复。钻孔中应据地质情况采用不同冲程,勤松绳,防止空锤,避免钢丝绳因承受过大荷载而遭受破坏;勤抽碴,使钻头能冲击新鲜地层;勤补浆,以保证钢护筒内泥浆面高于水面2.0m以上。4.5检查钻孔和清孔钻孔达到设计标高后,对孔径、孔深、孔位、竖直度和孔底地质情况进行全面检查。合格后,速用泥浆正循环加高压射风快速清孔,要求含砂率<2%泥浆比重:1.1g/cm3,稠度17~20s。4.6钢筋笼制作与下放单桩钢筋笼重约65t,在岸上制作,节长12.0m,运至现场后用130t汽车吊分节下放。主筋采用直螺纹套筒连接,同截面内接头面积不大于主筋总截面的50%,相临接头间距不小于1.5m。为检测成桩质量,在钢筋笼内侧四周均匀设置四根超声波检测管。钢筋笼安装后,用型钢将钢筋笼固定在钢护筒上,以承受钢筋笼自重和防止混凝土灌注中钢筋笼上浮,并确保钢筋骨架中心与孔中心吻合。4.7水下混凝土灌(1)钢筋笼到位固定后,立即下放导管。导管采用<325@10mm钢管,以快速螺纹接头连接,导管使用前应做水密性试验和承压试验、并保证止水胶垫的完好性。(2)混凝土导管下沉到位后,进行二次清孔,直至孔底沉碴厚度在0~50mm范围内。(3)根据配合比和混凝土方量备足砂、碎石、水泥、粉煤灰和外加剂,保养好设备,保证混凝土灌注不间断。为保证首批混凝土入孔后导管埋入混凝土深度2m以上,应确保储料斗内首批混凝土初存量不少于15m3。当漏斗内灌满混凝土后立即砍球,使混凝土下落,同时保持储料斗内混凝土不间断地通过漏斗导管灌注至水下,完成首批灌注。(4)灌注过程中,随时测量混凝土面的高度,正确计算导管埋深。为确保桩顶混凝土强度,应超灌混凝土1m左右,多余部分在承台施工前凿除。灌注过程中认真记录混凝土的灌入数量,以核校所测混凝土的高度是否准确,当确定混凝土的顶面标高到位后,停止灌注,拆除导管。 4.8施工问题及对策(1)扩孔、坍孔的处理。在砂层和淤泥质土层中钻孔易发生扩孔、坍孔事故,在钻进过程中应根据不同的地层控制钻进速度,在土层变更位置应采取小冲程钻进;加强泥浆指标控制,并适时往孔内补充新鲜泥浆,以保证孔壁的稳定。一旦发生扩孔、坍孔事故,分别采取:轻微坍孔时,可增大泥浆黏度及比重稳定孔壁;坍孔较严重时,采取回填粘土、片石或灌注水下混凝土,待稳定后再重新钻孔。(2)钢护筒底漏浆处理。由于覆盖层下的岩面起伏不平,钢护筒在插打过程中扭曲变形较大,钢护筒底容易漏浆,并发生卡钻事故。由于施工中采取往护筒内投放适量片石和粘土,边冲边投等措施。(3)掉锤的处理。在施工中，因桩较长、冲程过大,钻杆与钻头的连接承受不了扭矩或自重,导致接头脱落和断裂,以及因钢丝绳磨损折断,导致掉锤发生采取:钢丝绳使用一次,全面检查保养一次;低速钻孔,严禁高速以减小扭矩;发生掉锤时,及时用打捞钩带挂,钻机轻轻向上提拉,避免塌孔。(4)混凝土堵管的处理。由于桩径大,桩长,混凝土方量大,混凝土灌注容易堵管。采取:选择合理的配合比,保证混凝土较好的和易性和稳定性,避免提前初凝造成堵管;灌注时应及时缓慢地上下提升导管,防止导管埋置过深或混凝土初凝,提不动导管而堵管;一旦堵管,采取在漏斗中装满混凝土后快速提升导管,再迅速下放,或少量提升导管再快速下落,通过冲击疏通导管,但在提升导管时必须保证导管的最小安全埋深。5结语淮河特大桥主墩施工完成后,每根桩基均采用超声波检测,并随机抽取3根桩基进行抽芯取样检测,检测结果,全部桩均为Ⅰ类桩。证实其施工技术是成功的。参考文献:[1]张鸿,刘先鹏.特大型桥梁深水高桩承台基础施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.'