1 工程概況
某水利樞紐工程是額爾齊斯河段規(guī)劃的第十一個(gè)梯級(jí)工程,本次主體工程項(xiàng)目為臨時(shí)鋼架橋和道路施工,其中臨時(shí)鋼架橋鉆孔灌柱樁總樁長(zhǎng)252m,單根樁長(zhǎng)18m (水上10m,水下8m) ,共5個(gè)墩, 14根樁。工程所在地冬季寒冷而漫長(zhǎng),河面封凍,而且冰蓋較厚。開(kāi)工日期為12月1日,最早解冰日期為3月28日。
2 灌注樁施工工藝
3 施工程序
施工準(zhǔn)備→施工圍堰及鉆機(jī)平臺(tái)填筑→鉆機(jī)就位→護(hù)筒安設(shè)→覆蓋層造孔→下鋼套管→基巖造孔→基巖擴(kuò)孔→驗(yàn)孔深→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→澆注混凝土→聲波測(cè)樁。
4 施工方法
4. 1 施工測(cè)量
在孔位布設(shè)準(zhǔn)確后,以孔中心位置為圓心,護(hù)壁管半徑畫(huà)圓作為孔口開(kāi)挖線,當(dāng)開(kāi)孔鋼套管穩(wěn)定后可把孔位十字點(diǎn)布設(shè)在鋼套壁管上,這樣可隨時(shí)調(diào)整鉆孔鋼絲繩的垂直度,確保孔位準(zhǔn)確。
4. 2 施工圍堰
根據(jù)左右岸橋臺(tái)位置地形情況,左岸橋臺(tái)及2#、3#橋樁,右岸橋臺(tái)及4#橋樁均采用回填砂礫石堆積碾壓構(gòu)筑施工平臺(tái),自左右岸下游邊坡處挖掘機(jī)挖裝砂石料自卸車?yán)\(yùn)回填,裝載機(jī)整平,挖掘機(jī)碾壓形成50m ×20m的施工平臺(tái),左岸平臺(tái)包含2#、3#橋樁的4個(gè)鉆孔,施工平臺(tái)及拉運(yùn)鉆機(jī)、砼運(yùn)輸?shù)仁┕け愕?右岸平臺(tái)包含4#橋樁的2個(gè)鉆孔及施工便道在內(nèi)的施工場(chǎng)地,迎水面均采用鋼絲籠裝石塊封口回填,防止沖刷,施工平臺(tái)高出水面1m,上游迎水面圍堰加高0. 5m。
3#橋樁由2#橋樁圍堰向3#橋樁推進(jìn),采用拉運(yùn)砂礫石回填,挖掘機(jī)碾壓成一條寬5m的施工便道, 3#橋樁處施工場(chǎng)地8m×12m作為鉆機(jī)施工平臺(tái),高出河水面1. 0m,迎水面均采用鋼絲籠裝石塊封口回填,形成3#橋樁至右岸的過(guò)水?dāng)嗝? 2#、3#橋墩施工完成后,開(kāi)始施工右岸橋樁, 2#、3#之間的施工圍堰可拆除成為過(guò)水?dāng)嗝妗?#橋墩、5#橋臺(tái)施工時(shí)過(guò)河便道自上游冰面過(guò)河,作為材料運(yùn)輸?shù)谋愕?鉆機(jī)拆為散件運(yùn)輸過(guò)河。
4. 3 造孔
造孔采用CZ - 30型沖擊鉆,為保證孔位的準(zhǔn)確性,鉆機(jī)在就位和開(kāi)鉆之前必須鋪設(shè)四根標(biāo)準(zhǔn)尺寸的四方枕木,在枕木的相互接頭處應(yīng)有牢固的連接措施,在架設(shè)鉆機(jī)時(shí)必須安裝使鉆機(jī)平穩(wěn)的支架柱,從而能使鉆機(jī)保持一個(gè)整體機(jī)構(gòu),確保孔位準(zhǔn)確成孔垂直。
4. 4 鉆頭及孔口管
鉆頭的標(biāo)準(zhǔn)程度是造孔進(jìn)尺的關(guān)鍵一步,該橋鉆孔樁設(shè)計(jì)孔徑為1. 5m,從而在選擇鉆頭時(shí)對(duì)鋼材的質(zhì)量要求有一定的強(qiáng)度,在鉆頭的焊接工作中一定嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),確保鉆頭的角度,鉆頭切削內(nèi)刃的強(qiáng)度。預(yù)防在造孔施工中鉆頭角斷裂,造成孔內(nèi)事故,延誤工期。
孔口管的埋設(shè),為保證孔口不發(fā)生塌孔,孔口管采用δ =5mm以上的鋼板卷制,直徑為1800mm。為便利孔口管連續(xù)下設(shè),焊接方便,孔口管在造孔跟管過(guò)程中,下拍孔口管時(shí)最好在孔口管上橫擔(dān)方木,可利用鉆頭垂直下拍保證護(hù)壁管口不變形。根據(jù)地質(zhì)條件,單孔孔口護(hù)壁套管約6m。
4. 5 護(hù)壁泥漿
泥漿用于支承孔壁、穩(wěn)定地層、懸浮攜帶鉆渣和冷卻鉆頭及鉆具等,同時(shí)向孔壁周圍地層滲透的泥漿以及孔壁形成的泥皮還起到阻斷滲漏通道,減少泥漿損失的作用,因此泥漿護(hù)壁作用非常重要。
泥漿比重控制在1. 2～1. 3,粘度22～25 s,膠體率> 97% ,孔內(nèi)泥漿面控制在離孔口50cm以內(nèi)。
4. 6 成孔質(zhì)量控制
成孔的質(zhì)量決定灌柱成型的質(zhì)量,也是保證臨時(shí)鋼橋橋墩質(zhì)量的基礎(chǔ),造孔時(shí)隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿的變化情況,特別注意的是護(hù)壁管進(jìn)入大卵石層后出現(xiàn)護(hù)壁管位移,導(dǎo)致孔斜。在造孔施工中注意地層內(nèi)是否出現(xiàn)流砂及強(qiáng)透水層,若發(fā)生此情況,需及時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行調(diào)整,加大泥漿比重。
鉆頭穿越覆蓋層與基巖層接觸段時(shí),鉆頭容易產(chǎn)生偏斜,若進(jìn)尺太快則會(huì)出現(xiàn)卡鉆,預(yù)防辦法是最好人工操作,慢速鉆進(jìn),等鉆頭進(jìn)入巖體50cm以上后恢復(fù)正常鉆進(jìn),以免影響鉆孔質(zhì)量。在鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)撈砂筒撈出的巖樣進(jìn)行收集,隨時(shí)了解孔內(nèi)情況,確定基巖面的高程。按設(shè)計(jì)要求達(dá)到預(yù)定的鉆孔深度。
4. 7 鋼筋籠吊裝及砼澆筑
4. 7. 1鋼筋籠吊裝
在下鋼筋籠之前,利用撈漿筒把孔底的沉積物撈干凈,孔底沉積物與孔內(nèi)泥漿的比重可利用儀器進(jìn)行測(cè)試,然后作好孔深測(cè)量。在鋼筋籠吊裝之前應(yīng)嚴(yán)格檢查鋼筋籠焊接與綁扎的牢固程度,該鋼筋籠是否完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。由于該座大橋孔深較大,鋼筋籠成形長(zhǎng)度為18m,分兩節(jié)吊裝,所以必須固定好吊點(diǎn)。為保證鋼筋籠在孔內(nèi)的保護(hù)層尺寸,應(yīng)在鋼筋籠外圍每2m長(zhǎng)一段焊接鋼筋棒保護(hù)層,確保鋼筋籠的垂直度和砼保護(hù)層厚度。
當(dāng)?shù)谝还?jié)鋼筋籠下至孔內(nèi)時(shí),利用吊車牽引固定已下入孔內(nèi)鋼筋籠,然后在鋼筋籠內(nèi)穿入工字鋼,使鋼筋籠固定在孔口管之上,再進(jìn)行第二節(jié)的吊裝焊接,焊接長(zhǎng)度不少于75cm,在焊接時(shí)必須保持整體垂直度,以免下籠時(shí)卡孔。當(dāng)鋼筋籠下到孔底后可即時(shí)把孔口鋼筋籠進(jìn)行固定,檢查保護(hù)層的標(biāo)準(zhǔn)間距。
4. 7. 2灌柱樁砼澆筑
在澆筑砼之前必須計(jì)算好砼的第一次需求,等于導(dǎo)管總?cè)萘颗c漏斗總?cè)萘恐偷亩兑陨稀亩苁孤┒穼?dǎo)管內(nèi)砼從導(dǎo)管底部翻出,并且可將導(dǎo)管端被砼埋深2～5m之內(nèi)。砼澆筑采用水下直升導(dǎo)管法對(duì)口澆筑, 導(dǎo)管直徑選用220mm以上,為能使導(dǎo)管提升方便,每節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)度應(yīng)≤2m,長(zhǎng)短搭配,最短應(yīng)≥0. 75m,導(dǎo)管節(jié)頭采用膠皮墊圈密封,墊圈的厚度不得小于0. 3cm,法蘭盤連接螺栓不得少于6組,在下導(dǎo)管時(shí)必須嚴(yán)格檢查導(dǎo)管法法蘭盤接頭螺栓,不得產(chǎn)生漏水漏漿現(xiàn)象,否則會(huì)產(chǎn)生泥漿與砼混合造成樁柱夾泥,嚴(yán)重者可能形成斷樁。導(dǎo)管下設(shè)與漏斗安裝結(jié)束后,可在漏斗與導(dǎo)管的接頭處安設(shè)一砂袋栓塞(或藍(lán)球)固定在漏斗頂部,其作用是與漏斗內(nèi)砼同時(shí)進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)利用砂袋的整體性與砼的自重把導(dǎo)管內(nèi)的泥漿擠壓出導(dǎo)管,形成導(dǎo)管內(nèi)砼柱狀,保證后續(xù)澆筑砼不與泥漿摻混。砼澆筑時(shí)砼面上升速度應(yīng)保持在3m /h以上,澆筑后期適當(dāng)增高漏斗高度,增大導(dǎo)管內(nèi)外的壓差,并時(shí)常提升導(dǎo)管,提升高度不得大于0. 5m,使砼順利灌入,直到澆出孔口面,但必須是砼流出孔口面為終,砼終凝前人工清除表層50cm的砼。并把灌注樁內(nèi)的所有鋼筋清理干凈,進(jìn)行表層養(yǎng)護(hù)。
4. 8 混凝土冬季施工保溫措施
由于砼施工時(shí)間在冬季,所以除砼拌和時(shí)注意保溫,在砼運(yùn)輸、入倉(cāng)時(shí)也采取保溫措施。在砼澆注過(guò)程中,保溫措施成為保證質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題。
為確保砼澆注質(zhì)量,對(duì)砼拌和系統(tǒng)搭設(shè)暖棚進(jìn)行保溫,暖棚采用腳手架桿框架結(jié)構(gòu),用保溫棚布保溫,棚內(nèi)采用鐵爐加溫,砼澆注用水均采用熱水供應(yīng),砼拌和用水溫度控制不超過(guò)40℃,砂石料也進(jìn)行分量加熱并搭設(shè)暖棚。混凝土冬季施工措施應(yīng)按照SDJ207—82規(guī)定執(zhí)行。為保證工程質(zhì)量和工程進(jìn)度,制定以下冬季施工具體措施:
(1) 砼拌和站用架桿搭設(shè)暖棚,內(nèi)設(shè)火爐,保證棚內(nèi)溫度在10℃以上;在水箱底部放置炭火,控制水溫在35℃左右。棚內(nèi)掛溫度計(jì)檢測(cè),測(cè)水溫用溫度計(jì)。
(2) 砂石、骨料用架桿搭設(shè)暖棚加熱,砼拌和應(yīng)注意不能摻混冰霜,表面不能結(jié)凍,料堆應(yīng)有足夠的儲(chǔ)備和堆高,水泥平臺(tái)搭設(shè)暖棚,保證不被雨雪浸濕結(jié)塊。施工用水直接從庫(kù)中抽取,設(shè)置兩個(gè)連通的水源箱,水源箱底部架設(shè)火爐,保證攪拌用水水溫在40℃以下。當(dāng)外界溫度在- 10℃以下且運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí),采用在運(yùn)輸車廂外側(cè)焊接放置煤塊的矩形槽口,放置炭火,保證砼溫度,運(yùn)輸過(guò)程中用蓬布覆蓋。
(3) 砼在澆筑過(guò)程中加入適量防凍劑,澆筑后用彩條布搭設(shè)暖棚,起到保暖養(yǎng)護(hù)效果。
(4) 技術(shù)員必須在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)材料加熱后的攪拌程序嚴(yán)格控制,攪拌時(shí)先將砂石骨料與水一起拌和,待水溫降低時(shí)再加入水泥攪拌,以防水泥假凝,砼拌和時(shí)間應(yīng)比常溫季節(jié)適當(dāng)延長(zhǎng)1～2min,砼拌和物溫度應(yīng)保證在5℃以上。
(5) 在施工過(guò)程中,注意對(duì)溫度的隨時(shí)檢查,所有灌柱樁砼均已在2005年3月12日前完成,采用冬季暖棚保溫施工。
5 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
(1) 流砂層處理:采取向孔內(nèi)填粘土和碎磚頭的辦法及套管隔離的辦法。
(2) 泥漿面一定要高出水面2m以上,保持孔內(nèi)側(cè)壓力,防止塌孔。
(3) 基巖內(nèi)一定要使用擴(kuò)圓鉆頭擴(kuò)孔,否則鋼筋籠無(wú)法下入。
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