3.3.2桥梁基础施工方法及工艺3.3.2.1钻孔灌注桩施工本工程桩基采用Φ1.0m、Φ1.25m钻孔桩为主,部分大跨桥墩采用Φ1.5m钻孔桩。
根据桩基分布、现场地质条件、设计桩径、桩长等情况进行钻机选型,本工程拟采用旋挖钻、回转钻、冲击钻成孔。
原则上土质、砂质和软岩地段钻孔施工,采用旋挖钻机或正反循环旋转钻机成孔;对于穿越漂石或卵石含量大的土层,选用冲击式钻机成孔。
本标段大部分墩台位于旱地上,按常规方法施工。
位于小河、鱼塘等浅水段的基础采用草袋围堰筑岛构筑钻孔平台。
施工前核对墩台里程、高程、地面高程、地质状况、查明墩台位置及周围地下管线,无误后再进行施工。
钻孔灌注桩施工工艺流程见图3.3.2-1。
图3.3.2-1 钻孔桩施工工艺框图3.3.2.1.1旋挖钻机成孔旋挖钻机采用回转斗取土成桩。
具有成孔质量好、速度快、无噪音、无污染等优势。
泥浆采用人工搅桨泥浆护壁,在钻进过程中不可进尺太快,保证充足的护壁时间。
在钻进过程中,一定要保持泥浆面不得低于护筒顶40cm。
在提钻时,须及时向孔内补浆,以保证泥浆高度。
钻进过程,回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态,以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中,破坏泥浆的配比;每个工作循环严格控制钻进尺度,避免埋钻事故;同时应适当控制回转斗的提升速度。
提升速度过快,泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过,冲刷孔壁,破坏泥皮,对孔壁的稳定不利,容易引起坍塌。
3.3.2.1.2正、反循环旋转成孔正、反循环旋转钻机用于一般粘土、砂土、砂砾土等土层,在砂砾或风化岩层中亦可应用机械旋转钻孔。
但砾石粒径超过钻杆内径时不宜采用反循环钻孔,旋转钻机钻孔时主要控制钻压和转速,钻头在钻压和回转扭矩作用下切削和破碎岩土而获得进尺。
为此钻进时需有一定的钻压,钻压太小,钻进速度慢;钻压太大,钻具磨耗严重。
因此应根据桩位地质情况,钻杆直径、桩径、钻头形式、钻头刀具数目、钻具强度等因素综合考虑,合理确定钻压。
钻杆转速要考虑满足碎岩土的扭矩需要,又要考虑钻具的磨耗及孔壁稳定等情况。
钻具强度一定时,钻头直径越大,转速应越慢。
开钻时,先使钻头降至距孔口5cm左右启动泥浆泵,待泥浆循环几分钟后,再启动钻机慢度回转,同时慢慢降下钻头,孔口位置先慢转,孔口稳定后逐渐增加转速正常钻进。
钻后,转速的控制对成孔及后期水下混凝土浇筑有其重要的影响,进尺速度过快,孔壁难以形成一定厚度的泥浆护壁层,易形成塌孔等事故的发生;进尺速度过慢,可能形成扩孔,影响整个分项工程施工速度,亦不可取。
因此在钻孔过程中,针对地质具体情况来确定钻进速度,以确保成孔质量。
3.3.2.1.3冲击钻机成孔当桩位地层中有硬岩、孤石、大粒径的卵石层时采用冲击钻。
开孔时先在孔中灌入泥浆或直接注水,投入粘土,用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。
开孔及整个钻进过程中始终保持孔内水位高出地下水为1.5-2.0m,并防止溢出,掏碴后及时补水。
护筒底脚以下2-4m范围内一般比较松散,采用浓泥浆(或按1:1投入粘土和小片石)、小冲程、高频率反复冲砸,以促使护筒底口形成“硬壳”。
避免护筒底口漏浆。
冲击钻孔时,若遇到倾斜岩面,则回填粘土、小块片石并用小冲程冲砸,冲砸过程中一面挤石造壁,一面切削倾斜岩面,直至全断面进入岩石后正常钻进。
3.3.2.1.4检孔及清孔桩深达到设计要求后,还必须检验桩径、垂直度、泥浆厚度等指标,并做好记录,合格后进行清孔换浆。
桩径、垂直度采用检孔器检查,检孔器用钢筋笼做成,其外径等于设计孔径,长度等于孔径的4-6倍。
如发生弯孔、斜孔、缩孔等情况较严重时,应重新钻孔。
清孔的目的是降低孔内泥浆比重,减少沉碴厚度。
保证混凝土灌注质量,沉碴厚度必须控制在规范或设计要求范围内。
清至泥浆比重为1.05左右,测量沉碴厚度,合格后开始下钢筋笼。
3.3.2.1.5钢筋笼制作安装按照设计图纸及施工规范要求进行钢筋笼的制作,并在钢筋笼四周对称焊接耳朵或按设计要求设置圆形混凝土垫块,保证钢筋笼的定位并有足够的保护层,并在顶节钢筋笼上焊接至少4根加长钢筋,以固定钢筋笼。
钢筋笼的绑扎及焊接工艺,施工中严格按设计要求和施工规范执行。
钢筋笼制作完成后,运到现场,利用钻架及时吊放钢筋笼也可移开钻机用吊车放钢筋笼。
为保证成孔质量,必须缩短下笼时间,尽可能增大钢筋笼的长度,较长钢筋笼分节制作,每节长15m左右, 钢筋笼接头采用直螺纹套筒连接,以减少下笼时间。
为了防止钢筋笼放置偏心,以及保证混凝土保护层的厚度,每隔2m设一组定位钢筋或绑扎圆形垫块。
钢筋笼吊放时按挂牌编号逐节起吊骨架就位。
先两点水平起吊,待骨架立直后由上吊点吊入孔内。
3.3.2.1.6水下混凝土灌注混凝土灌注采用下导管水下灌注,导管采用无缝钢管,底部距孔底30~50cm,导管要有足够的刚度和强度,导管使用前和使用一个时期后应做压水试验,并试验隔水栓能否顺利通过。
水密试验时的水压不小于孔内水深的1.3 倍压力;压水试验根据施工中可能出现的最大压力确定。
导管自下而上作标尺和编号,灌注前还要进行升降试验。
混凝土灌注要及时进行,若时间过长须再测沉渣,沉渣厚度超过设计要求需重新清孔。
混凝土必须具有良好的和易性,配合比应通过试验确定。
为防止水下混凝土在灌注过程时间较长,混凝土凝固而导致重大事故的发生,混凝土中可掺入高效缓凝减水剂以延缓凝结时间,改善混凝土的和易性及节约水泥。
混凝土集中搅拌,泵送浇筑。
首批混凝土灌注前精确计算首盘混凝土方量,制作足够容积的封底用漏斗,确保封底顺利,确认封底成功后,进行正常浇注。
灌注过程严格依照规范进行,随时进行混凝土质量、导管埋置深度等各项检测以保证整个灌注过程的顺利。
浇注开始时,要连续有节奏地进行,当导管内混凝土不满时,徐徐地浇注,防止在导管内造成高压气囊,压漏导管。
导管底端要始终埋入混凝土面以下2~6m,严禁把导管提出混凝土面。
混凝土浇筑过程中注意观察钢筋笼是否上浮,否则采取加固措施。
在浇注将近结束时,导管内混凝土柱高度相对减少,导管内混凝土压力降低,而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。
若出现混凝土顶升困难,可在孔内加水稀释泥浆,减少泥浆比重,使浇注工作顺利进行。
灌注结束后,用测绳准确测出桩顶的混凝土面标高,并按规范要求考虑超灌余量。
3.3.2.2承台施工承台施工工艺流程见图3.3.2-2。
图3.3.2-2 承台施工工艺框图陆地墩承台根据土层性质和实际情况,基坑采取放坡开挖或支护基坑开挖,地下水位较高时采取井管和排水管降排水,确保基坑作业环境和施工安全。
水中墩承台根据具体的水文地质条件,选择草袋围堰围水支挡结构进行施工。
跨越高等级公路、铁路的桥墩施工要尽量减少对交通的干扰,基坑开挖采用钢板桩防护。
承台基坑开挖,为确保施工安全,做到边监测边施工,根据监测信息对可能发生的问题提前采取措施。
承台混凝土为大体积混凝土,施工中需采取降低混凝土入模温度、设置冷却水管级化学侵蚀地段的承台按设计要求采取和保温等措施,确保混凝土内在质量。
处于H3涂装混凝土保护剂等防腐措施。
3.3.2.2.1围堰施工水深在2m以内、流速在1.5m/s以内,河床渗透性较小时,采用草袋围堰筑岛。
围堰截面大小根据水深、流速等计算后确定,注意坡角与基坑上边缘距离,根据河床土质及坡度而定,最近不得小于2~3m如环境许可应尽量远离基坑。
⑴围堰砌筑用亚粘土或粘土装袋,袋装土量一般为2/3,袋口用麻线或铁丝缝合。
堆码在水中的草袋,上下层和内外层应互相错缝,堆码密实整齐。
如在水位低时,则在水上之草袋应码一层加一薄层土,随码随用脚踏实草袋。
⑵抽水围堰堆码完成后,用抽水机抽干围堰内的水。
施工期间围堰内挖积水坑,随时将水抽干。
为防止发生管涌或流土现象,在堰外侧坡脚向上加设防水的彩条布或薄膜。
抽水作业完成后,即可开挖至设计标高,浇注混凝土硬化垫层,凿桩后进行承台施工。
3.3.2.2.2钢板桩支护钢板桩沿基坑边布置,横向距结构1.0m,纵向间距1.5m。
为Ⅰ22工字钢,挡土面焊接厚6mm的钢板,钢板桩顶端用6φ25间距@=10cm的钢筋连接。
钢板桩支护各项参数,根据现场的地质、环境等条件检算后确定。
钢板桩结构形式如图5.5.2-1所示。
(1)钢板桩的加工、检验与矫正钢板桩按设计尺寸下料、加工,工字钢的对接、钢板与工字钢的连接,必须焊接牢固。
钢板桩加工完成进行外观表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等检验、对桩上影响核打设的焊接件割除(有割孔、断面缺损应补强)。
有严重锈蚀,量测断面实际厚度,予以折减。
(2)导架安装本工程采用单层双面导架,导架位置不能与钢板桩相碰。
导梁的高度适宜,要有利于控制钢板桩的施工高度和提高工效,用经纬仪和水平仪控制导梁位置和高度。
(3)沉桩机械的选择用振动锤打设钢板桩。
在桩锤和钢板桩之间设桩帽,以使冲击均匀分布,保证桩顶免遭损坏。
1m 钢板桩桩尖设计图钢板桩断面图0.85m 0.85m 工字钢(Ⅰ22)钢板(厚6mm)工字钢(Ⅰ22)钢板(厚6mm)工字钢(Ⅰ22)钢板(厚6mm)620mm地面线钢板桩连接钢筋φ25图3.3.2-3 钢板桩支护示意图(4)钢板桩打设为保证钢板桩打设精度采用屏风式打入法。
先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩,插桩时锁口要对准,每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。
在打桩过程中,为保证垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制。
为防止锁口中心平面位移,在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移。
打桩时,开始打设第一、二块钢板的打入位置和方向要确保精度,每打入1m测量一次。
3.3.2.2.3基坑开挖水中墩承台基坑由人工开挖,旱地上基坑人工配合机械开挖,机械挖至基底30cm 由人工清基,防止扰动基底。
基坑开挖到位,破除桩头,进行基底处理。
3.3.2.2.4模板、钢筋安装⑴钢筋安装承台钢筋在钢筋加工场加工成半成品,运至现场绑扎。
承台钢筋按规范进行焊接,钢筋网片之间采用架立钢筋焊接牢固,做到上下层网格对齐,层间距正确,并确保钢筋的保护层厚度。
为了加快钢筋安装速度,减少基坑暴露时间,可事先在基坑外初步绑扎成形后,由汽车吊或其他吊装设备吊装入模。
墩身预埋筋及其他预埋件按规定位置安装并牢固定位。
⑵模板安装模板全部采用钢模板,并保证模板强度、刚度和稳定性。
模板安装必须严格按铁冷却循环水管采用φ40mm黑铁管,上下层冷却水管间距及同层冷却水管间距均采用1.0~1.5m。
进出水口安设调节流量的水阀和测流量设备。
冷却水管安装时,要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠,以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水,并做通水试验每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕,即可在该层水管内通水。
通过阀门调节循环冷却水的流量。
循环冷却管排出的水在混凝土灌注未完之前,不得排至混凝土顶面。