橋梁樁基施工常見(jiàn)方法:一、工程概況 火星北路瀏陽(yáng)河特大橋位于長(cháng)沙市北部,自芙蓉區火星村跨越瀏陽(yáng)河至開(kāi)福區鴨子鋪。
主橋為中承式類(lèi)雙層鋼箱拱橋,上部結構:主拱為懸鏈線(xiàn)鋼箱拱肋無(wú)絞結構,通過(guò)64根柔性吊桿,每一吊點(diǎn)采用雙桿自主拱吊住16道鋼箱型橫梁,橫梁間設4道鋼箱型縱梁,橋面荷載通過(guò)鋼筋混凝土雙肋板梁結構傳遞給鋼橫梁;下部結構:拱橋兩側主承臺為兩個(gè)42.4*26.04*4.5的大體積鋼筋混凝土承臺,基礎為鉆孔灌注樁基礎。共有樁長(cháng)為59m,樁徑為2m的樁60根, 根據工程地質(zhì)狀況,決定采用φ200沖擊鉆機在枯水季節沖擊成孔,鉆孔過(guò)程中根據地質(zhì)變化情況選擇泥漿和沖程。
二、沖擊鉆機成孔施工工藝流程 該橋鉆孔施工的工藝流程為:1.測量定位;2.加固鉆機底座;3.埋設鋼護筒;4. 沖擊鉆機安裝就位;5. 沖擊成孔;6.成孔檢查;7.清孔;8.鋼筋籠制作、吊裝、就位;9.二次清孔;10.灌注混凝土;11.待砼終凝后拔出鋼護筒。(一)測量定位 建立施工測量控制網(wǎng),校核測量?jì)x器,樁位放樣座標、高程計算,根據測量控制網(wǎng)用全站儀定出樁位。
(二)加固鉆機底座 橋位地勢較平坦開(kāi)闊,屬沖積堆積區,礫巖裂隙較發(fā)育,局部溶蝕強烈,為巖溶發(fā)育區,由于地質(zhì)情況復雜,因此在鉆機就位前,對鉆機底座進(jìn)行支墊和加固,防止鉆機在沖擊成孔過(guò)程中下沉和傾斜。(三)埋設鋼護筒 為固定樁位,保護孔口不坍塌,保持孔內水頭以維護孔壁,用10t振動(dòng)錘將鋼護筒壓入,入土深度根據河床土質(zhì)情況來(lái)確定,一般應埋入河床沖刷線(xiàn)以下1.5m并穿過(guò)軟土、粉沙層,鋼護筒采用10mm厚的鋼板卷制成筒狀,直徑為2.3m, 護筒保證有足夠的強度和剛度且不漏水。
(四)沖擊鉆機安裝就位 鉆機就位時(shí),墊平鉆機,保持平穩,嚴防在沖擊過(guò)程中移位、沉陷;鉆機就位后,進(jìn)行樁位校核,保證就位準確。孔前除保證“三通”外,應儲備一定數量的粘土、片石,以備調配泥漿比重,處理斜孔和穿越溶洞時(shí)使用。
(五)沖擊成孔 開(kāi)孔一般投入大比例粘土,造濃漿(相對密度1.4~1.6),采用小沖程進(jìn)行底打緊擊造孔,以上述方式穿過(guò)覆蓋層、粉沙層2~4m后,再按正常的沖擊成孔工藝成孔,鉆進(jìn)過(guò)程中要嚴密觀(guān)察護筒內的水頭,保持比施工水位高出1.5~2m, 并派專(zhuān)人檢查地質(zhì)變化情況及泥漿指標。根據不同的地質(zhì)狀況調整不同指標的泥漿,當通過(guò)漂石層時(shí),如表面不平整,應先投放粘土或小片石將表面墊平,再沖擊鉆進(jìn),防止發(fā)生斜孔、塌孔現象。
沖錘擊穿溶洞頂板后,無(wú)論溶洞是否填充、半填充、未填充,也無(wú)論是否漏漿,均向孔內投入片石,同時(shí)視情況亦可加適量3~5cm的碎石、袋裝粘土和水泥,然后采用小沖程沖擊,如此反復操作,達到擠塞溶洞通道、加固孔壁,以便順利通過(guò)溶洞。為防止鉆架使用時(shí)間過(guò)長(cháng),可能會(huì )產(chǎn)生位移;孔內有探頭石,會(huì )造成偏孔, 因此每個(gè)臺班檢查鉆機不少于一次。
(六)成孔檢查 當孔深達到設計要求后,應對孔深、孔徑、垂直度進(jìn)行終孔檢查。檢查方法是:用φ25的鋼筋焊成直徑為2m,長(cháng)為9m的檢孔器,吊入孔內直放到孔底檢測,如檢孔器放不到孔底,則說(shuō)明樁孔有縮徑或局部偏孔現象,在檢孔器沉入孔底的過(guò)程中,根據懸掛著(zhù)檢孔器的鋼絲繩的傾斜程度可判斷孔壁是否傾斜:傾斜度用鉛垂線(xiàn)、鋼尺檢測。
(七)清孔 當鉆孔達到設計深度,經(jīng)建設各責任主體方確認后,開(kāi)始清孔。清孔采用換漿法進(jìn)行,以已凈化的、相對密度較低的泥漿壓入,把相對密度較大的泥漿和懸浮鉆渣換出孔外,保持孔內液面穩定,直到孔內泥漿的各項指標及沉渣厚度符合規范及設計要求為止。
(八)鋼筋籠的制作、吊裝、就位 鋼筋籠就近成型。鋼籠主筋搭接采用閃光對焊,箍筋與主筋采用點(diǎn)焊,主筋與加勁箍應100%焊接牢固。
由于鋼筋籠直徑比較大,采用在鋼筋籠加勁箍?jì)燃雍溉切螕危约訌婁摻罨\結構的整體性,防止鋼筋籠在吊裝過(guò)程中變形。鋼筋籠制作時(shí)安裝聲測管,聲測管上下管口用木塞封口。
在每個(gè)加勁箍外周焊接8個(gè)7cm厚鋼筋籠保護層“耳環(huán)”,鋼筋籠制作完成后,按程序通過(guò)驗收后采用50T吊車(chē)吊放。鋼筋籠采用分2段制作和吊裝,兩段鋼筋籠的主筋錯開(kāi)搭接、焊接長(cháng)度應符合設計、規范要求,三角形撐在鋼筋籠下放過(guò)程中割除。
導管的安裝:導管直徑為φ300mm, 壁厚5mm,每節長(cháng)2~5m, 另配1m長(cháng)導管各一節,接頭由絲扣連接,并用橡膠圈密封。導管使用前經(jīng)過(guò)接頭抗拉試驗和不小于孔內水深1.3倍的水密承壓試驗。
混凝土灌注開(kāi)始時(shí),導管底部距孔底的距離約為40cm。(九)二次清孔 鋼籠安放完畢后,孔內泥漿各項指標、孔內沉渣如超出要求,應采用二次清孔方法,直到泥漿各項指標、沉渣符合要求為止。
二次清孔后及時(shí)組織實(shí)施灌樁工作。(十)灌注水下混凝土 各項準備工作完備, 應及時(shí)組織實(shí)施灌樁工作,一般情況下, 導管及漏斗、儲料斗安裝完畢, 灌注工作隨即開(kāi)始, 它包括兩個(gè)部分: 拌和及運輸、現場(chǎng)澆注。
混凝土的拌和主要控制配合比、拌和時(shí)間、坍落度、和易性等幾個(gè)指標。施工時(shí)要根據設計配合比, 材料當時(shí)的含水量調節成施工配合比, 并依此認真計量, 加強現場(chǎng)監督、現場(chǎng)檢查并隨機留取規。
1. 第一用鉆機鉆孔
第二下鋼筋籠
第三灌注混凝土
第四破樁頭
第五做承臺
2. 橋梁樁基礎最常用的是鉆孔灌注樁,就是采用回旋鉆機鉆孔,吊裝鋼筋籠并澆筑混凝土。一般用于細粒土,粗粒土一般采用沖擊鉆。挖孔樁容易出現安全問(wèn)題,現在很少用。設計方會(huì )對樁基施工工藝有要求。
3. 樁基按成樁方式分為以下三類(lèi):
1)非擠土樁:干作業(yè)法鉆(挖)孔灌注樁,泥漿護壁法鉆孔灌注樁,套管護壁法鉆孔灌注樁。
2)部分擠土樁:沖孔灌注樁,擠擴孔灌注樁,預鉆孔沉樁,敞口預應力混凝土灌注樁。
3)擠土樁:沉樁(錘擊法、靜壓法、震動(dòng)沉入等)。
對于橋梁樁基施工順序如下: 1、測量放樣(確定樁位中心); 2、搭設鉆孔平臺(如果樁在岸上,墊平,只要能承受鉆機正常操作就可以了;深水中要首先打鋼管樁支撐平臺); 3、確定鋼護筒安裝位置,岸上采用將樁測量中心用“十”字線(xiàn)引到預計鋼護筒邊緣附近,而后再將十字線(xiàn)端頭位置用木樁固定,再來(lái)安裝鋼護筒;水中在鋼平臺上采用同樣方法,在鋼護筒邊緣確定好十字線(xiàn)的位置。
鋼護筒安裝就以十字線(xiàn)來(lái)精確定出鋼護筒的中心; 4、安裝鉆機,將鉆錘定位于鋼護筒中心;測量護筒頂標高,記錄; 5、準備好鉆渣取樣工具、鉆芯放置盒、鉆孔記錄本等; 6、在岸上:安裝好泥漿泵(泥漿池首先要挖好;泥漿池的體積一般為鉆孔樁體積的1.5倍);在水中:有泥漿船的就應當停穩好泥漿船,做好鉆孔泥漿循環(huán)準備,其他與在岸上的一樣; 7、準備好測量繩,時(shí)刻準備測量鉆孔深度;準備好泥漿檢測器具; 8、準備好鉆孔巖土取樣工具,以便判斷鉆孔方法; 9、準備好鉆孔樁出現的泥漿濃度不夠、塌孔現象、出渣設備,如:化工原料(護壁原料、黃泥、膨潤土、工業(yè)堿等); 10 、開(kāi)始鉆孔,記錄鉆孔開(kāi)始時(shí)間、臺班工作時(shí)間、臺班鉆孔深度、取巖土樣品,標注巖樣大概標高等; 11、判斷巖樣情況,時(shí)刻掌握好鉆孔進(jìn)度,發(fā)現不正常,要及時(shí)處理,不可等待; 12、掌握鉆孔深度,不要超過(guò)設計深度5cm; 13、清孔,檢測泥漿指標(比重、含砂率、沉淀層厚度); 14、檢孔,用檢孔器檢驗鉆孔孔徑、斜度、設計深度等; 15、待檢孔驗收合格后,安放鋼筋籠;準備灌注混凝土的前期工作(導管壓水、分節長(cháng)度、漏斗導管配套、支架穩定、道路堅固暢通等); 16、開(kāi)始灌注混凝土,這里最重要的是首盤(pán)混凝土,一般首盤(pán)混凝土含砂率比正常混凝土高,以便混凝土在導管中能很好地潤滑;而且首盤(pán)混凝土的儲量要在混凝土灌注后,保證埋導管深度不小于1米;混凝土灌注最好連續進(jìn)行,中途拆導管的時(shí)間盡量短,不至使混凝土在導管的時(shí)間過(guò)長(cháng)而產(chǎn)生初凝致堵管; 17、在澆灌混凝土的同時(shí),不斷用測量繩測量混凝土面的標高,以便掌握澆灌動(dòng)態(tài),判斷是否澆灌正常,一旦發(fā)現混凝土不斷澆灌,但混凝土面標高不增,就有可能有大面積塌孔,應當停止澆灌,待處理后再來(lái); 18、當混凝土面上升到接近設計樁頂標高后,要注意澆灌速度,掌握預澆混凝土量要高出設計樁頂80cm左右(樁頭處理高度); 19、當混凝土澆筑完畢,馬上拔出鋼護筒(岸上),水中的鋼護筒只能留著(zhù),帶混凝土達到使用強度后,再割去多余的部分; 20、樁頭處理。由于樁頭部分混凝土是在第一盤(pán)混凝土壓水時(shí),有很多雜質(zhì)和水混合,不宜作為樁身的結構混凝土,必須要清除,所以在澆灌混凝土時(shí)要將澆灌超出樁頂設計標高80cm左右;現在要將這個(gè)80cm鑿除。
橋梁樁基的施工工藝如下:(一)鉆孔灌注樁 根據地質(zhì)情況,本工程鉆孔樁采用CZ30型沖擊鉆管錐分次成孔法鉆進(jìn)成孔,施工方法如下:1.測量定位 采用全站儀坐標法對鉆孔樁樁位放樣,埋好護筒后在護筒四周標記。
2.鉆孔前準備 (1)平整場(chǎng)地,圍堰筑島 旱地島面高于地面10~20cm,水中筑島島面標高應高于施工水位1.0~1.5m,筑島頂面面積應滿(mǎn)足鉆機和吊機行走需要。(2)埋設護筒 護筒用6~10mm鋼板卷制,護筒直徑較鉆孔直徑大20~25cm,長(cháng)度視地質(zhì)條件不同而異,一般采用開(kāi)挖埋設法,開(kāi)挖直徑應比護筒外徑大80~100cm,吊裝就位后,對中檢查,平面中心位移不大于50cm,保持垂直,用粘土沿四周對稱(chēng)分層填壓夯實(shí),護筒的埋深旱地不少于1m,護筒頂面應高于島面0.2~0.5m,并高于施工水位或地下水位1.5~2.0m,水中墩、護筒底應進(jìn)入河床底不少于0.5m。
(3)粘土選備:鉆孔前貯備足夠數量的粘土,以滿(mǎn)足造漿需要,粘土以造漿能力強,粘度大為好。(4)鉆機就位 鉆機就位對鉆孔質(zhì)量和能否順利鉆進(jìn)關(guān)系重大,就位時(shí)應保證管錐中心對準樁位中心,并將鉆機支墊牢固。
3.鉆進(jìn) (1)泥漿配制 分次成孔工藝有自身造漿的功能,不需要在孔外先制備泥漿,可直接往孔內加粘土,通過(guò)管錐的沖壓作用,自身造漿。施工中,每工班至少測定兩次泥漿性能。
(2)開(kāi)孔 為保證鉆孔能順利進(jìn)行,須對護筒底孔壁進(jìn)行處理,開(kāi)孔時(shí),不要急于進(jìn)尺,在護筒底1m范圍內,多填粘土,用直徑50cm實(shí)心鉆頭反復沖擠以加固護筒底孔壁,護筒底孔壁加固好后,即可進(jìn)行小管錐鉆進(jìn)。(3)小管錐鉆進(jìn) 護筒底孔壁加固處理完成后,即用小管錐(錐徑0.46m)鉆進(jìn),管錐邊鉆進(jìn)邊出碴,鉆進(jìn)時(shí)可一次鉆至孔底,也可分段成孔。
(4)擴孔:當小管錐完成小孔鉆進(jìn)后,用與鉆孔直徑相匹配的管錐,逐級更換管錐,進(jìn)行擴孔,直至TRANBBS設計孔徑,擴孔時(shí)應按小管錐的鉆進(jìn)方式一次到底或分段鉆進(jìn)。(5)沖程選定 孔壁穩定、鉆進(jìn)正常時(shí),一般選用0.6~1.0m,易塌孔地層或有塌孔跡象時(shí)選用0.35~0.6m。
(6)保持水頭高度 由于分次成孔每次鉆孔擴孔時(shí)都要將上次鉆擴時(shí)護好的孔壁破壞,所以必須隨時(shí)注意保護水頭高度。水頭高度應高于施工水位或地下水位1.5~1.8m,并不低于護筒上口10~20cm,掏碴時(shí)及時(shí)補水,通過(guò)透水性強的地層或有塌孔跡象時(shí),可加大水頭高度。
(7)粘土投入量 在需要泥漿護壁的地層,鉆進(jìn)時(shí)應經(jīng)常向孔內投放粘土,以保證泥漿的質(zhì)量。砂土、卵石土層直徑為0.75~1.25m的孔,每延長(cháng)米成孔投入粘土0.5~1.0m3;直徑為1.5~2.0m的孔,每延米成孔投入粘土1.0~1.2m3。
4.清孔 成孔后,用管錐將鉆碴基本掏凈,然后按離子懸浮法進(jìn)行清孔處理,即清孔前24h,按1(木屑):0.3(燒堿):1(水泥):30(粘土)適量水的比例配成膏狀混合物,配制數量1m成孔體積,清孔時(shí)將膏狀混合物,分三次拋入孔底,并用管錐沖砸5~10min,使膏狀混合物均勻地溶于孔底泥漿中,用管錐掏渣,當搗至泥漿比重為1.03~1.06時(shí),清孔終了。5.吊裝鋼筋籠 鋼筋籠由鋼筋班負責分段制作,用鉆架或吊車(chē)安裝,鋼筋籠接長(cháng)用2臺電焊機焊接,逐段連接逐段下放。
鋼筋籠定位后,及時(shí)澆注混凝土,以防止坍孔。6.灌注水下混凝土 采用導管法進(jìn)行水下混凝土的灌注,導管直徑為250mm,壁厚8mm,一般節長(cháng)2.0m,另外配置1節長(cháng)4m,2節長(cháng)1m的導管,以方便調節導管長(cháng)度。
導管接頭處有膠圈密封防水,水下砼現場(chǎng)拌合,鉆架起吊入倉。灌注首批混凝土其數量須經(jīng)過(guò)計算,使其有一定的沖擊能量,把泥漿從導管中排出,并能把導管下口埋入砼,其深度不少于1m。
當混凝土裝滿(mǎn)漏斗后,剪斷隔水栓上的鐵絲,混凝土即隨隔水栓一起下入到孔底,排開(kāi)泥漿。在整個(gè)澆注過(guò)程中,導管在混凝土中埋深2~6m,利用導管內混凝土的超壓力使砼的澆注面逐漸上升,直至高于設計標高1m。
沖擊鉆施工工藝流程圖《鉆孔樁施工工藝流程圖》。(二)墩臺施工方法 岸上承臺、系梁基坑采用挖機開(kāi)挖,人工清理余土;一般水中墩采用草袋圍堰施工系梁。
用風(fēng)鎬鑿除樁頭砼,修復樁基變形鋼筋,并焊接立柱鋼筋,按設計鋪設墊層,綁扎承臺、系梁鋼筋,模板采用組合鋼模。對本工程內圓柱式墩,根據其截面尺寸制作相應的定型鋼模板,柱高小于10m的采用一模到頂,大于10m的采用兩節整體鋼模,模板拼好后三個(gè)方向用Ф8鋼筋借助手拉葫蘆定于地錨上,以便調整模板中心及垂直度,在得到監理工程師批準后一次澆筑成型。
對橋臺臺身采用涂塑竹膠板,內置Ф14拉模鋼筋,砼一次澆注成型。蓋梁支架雙柱蓋梁擬采用托架式,即在立柱內預留孔洞,插入Ф32精軋螺紋鋼筋作支承,上置I36a工字鋼,鋪設方木和底模;對獨柱蓋梁,擬采用滿(mǎn)堂支架,蓋梁底模采用涂塑竹膠板,側模采用大塊鋼模,上、下設Ф20體外拉模鋼筋。
(三)蓋梁及臺帽施工 采用門(mén)式支架來(lái)進(jìn)行蓋梁和墩臺帽的施工。門(mén)架搭設密度縱向間距1.0m,橫向間距為1.5m,貝雷梁鋼支墩設置于承臺上,在貝雷梁與鋼支墩間設砂板,以便脫模、落架。
1.地基處理 原地面用砂礫回填夯實(shí)、整平,場(chǎng)地四周設60cm*40cm深的排水溝,鋼支墩置于承臺上,門(mén)式支架基礎。
場(chǎng)地回填土厚3.0~8.0米,夯擊能量選用E=320T?m,錘重16噸,直徑2.0米,落距20米,平均夯擊能量為120T?m/m2,加固深度為8.0米。
2.夯點(diǎn)布置
根據土層情況和建筑物對地基要求,采用正三角形網(wǎng)格布置,三角形邊長(cháng)3.5米。
3.夯擊點(diǎn)數和遍數
第一、二遍采用點(diǎn)夯,夯擊分別為5擊、4擊,第三遍用低能100T?m全場(chǎng)地滿(mǎn)夯。
4.間歇時(shí)間
每?jì)杀殚g歇時(shí)間為7天。
二、強夯施工方法
強夯施工采用有自動(dòng)脫鉤裝置的50噸履帶式起重機,強夯施工步驟如下:
1.清理并平整場(chǎng)地。
2.標出第一遍夯點(diǎn)位置,起重機就位。
3.將錘起吊到預定高度,待夯錘脫鉤自由下落后,放下吊鉤,若發(fā)現因坑底傾斜面造成夯錘歪斜時(shí),應及時(shí)將坑底整平。
4.重復步驟3,完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。
5.用推土機將夯坑推平。
6.7天后按上述步驟逐次完成全部夯遍數,最后用低能量滿(mǎn)夯,將場(chǎng)地表層夯實(shí)。
7.測量夯后場(chǎng)地高程。
三、強夯施工質(zhì)量控制
1.施工前檢查錘重和落距,以確保單擊夯擊能量符合設計要求。
2.在每遍夯擊前,應對夯點(diǎn)放線(xiàn)進(jìn)行復核,夯完后檢查夯坑位置,發(fā)現偏差或漏夯應及時(shí)糾正。
3.施工過(guò)程中記錄每個(gè)夯點(diǎn)的夯沉量作為原始記錄。
四、強夯質(zhì)量檢測
采用標準貫入試驗、室內土工試驗和地基土壓板豎向靜荷試驗三種檢測方法。
1.標準貫入檢測點(diǎn)為43個(gè),地基承載力平均為220KPa。
2.室內土工試驗取6個(gè)鉆孔土樣,共計18組,經(jīng)地礦部廣東中心實(shí)驗室進(jìn)行土工試驗,地基承載力平均為220KPa。
3.地基壓板豎向靜荷載試驗點(diǎn)三個(gè),委托廣東省建筑工程質(zhì)量檢測中心站進(jìn)行測試,結果滿(mǎn)足設計要求。
橋梁基礎的施工方法主要是根據基礎類(lèi)型、地質(zhì)情況、具備的施工機具以及工期要求和成本造價(jià)等相關(guān)條件來(lái)決定的。
舉個(gè)例子:設計為鉆孔灌注樁基的這類(lèi)基礎主要有回旋鉆進(jìn)法、沖孔鉆進(jìn)法、人工挖孔法以及旋挖鉆進(jìn)法。而回旋鉆進(jìn)法又分為正循環(huán)回旋鉆進(jìn)與反循環(huán)回旋鉆進(jìn),沖孔鉆進(jìn)又分為沖擊錘和沖擊爪,人工挖孔分為風(fēng)炮機鑿打法和爆破法以及水磨鉆法等等。
當然這只是指一種類(lèi)型的基礎,還有其他很多類(lèi)型的基礎,施工方法就更多了,比如還有擴大基礎、管樁基礎、沉井基礎、鋼管樁基礎等等。
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