1 工程概況
某水利樞紐工程是額爾齊斯河段規劃的第十一個梯級工程,本次主體工程項目為臨時鋼架橋和道路施工,其中臨時鋼架橋鉆孔灌柱樁總樁長252m,單根樁長18m (水上10m,水下8m) ,共5個墩, 14根樁。工程所在地冬季寒冷而漫長,河面封凍,而且冰蓋較厚。開工日期為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
施工準備→施工圍堰及鉆機平臺填筑→鉆機就位→護筒安設→覆蓋層造孔→下鋼套管→基巖造孔→基巖擴孔→驗孔深→下鋼筋籠→下導管→澆注混凝土→聲波測樁。
4 施工方法
4. 1 施工測量
在孔位布設準確后,以孔中心位置為圓心,護壁管半徑畫圓作為孔口開挖線,當開孔鋼套管穩定后可把孔位十字點布設在鋼套壁管上,這樣可隨時調整鉆孔鋼絲繩的垂直度,確�？孜粶蚀_。
4. 2 施工圍堰
根據左右岸橋臺位置地形情況,左岸橋臺及2#、3#橋樁,右岸橋臺及4#橋樁均采用回填砂礫石堆積碾壓構筑施工平臺,自左右岸下游邊坡處挖掘機挖裝砂石料自卸車拉運回填,裝載機整平,挖掘機碾壓形成50m ×20m的施工平臺,左岸平臺包含2#、3#橋樁的4個鉆孔,施工平臺及拉運鉆機、砼運輸等施工便道,右岸平臺包含4#橋樁的2個鉆孔及施工便道在內的施工場地,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,采用拉運砂礫石回填,挖掘機碾壓成一條寬5m的施工便道, 3#橋樁處施工場地8m×12m作為鉆機施工平臺,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#橋樁至右岸的過水斷面, 2#、3#橋墩施工完成后,開始施工右岸橋樁, 2#、3#之間的施工圍堰可拆除成為過水斷面。4#橋墩、5#橋臺施工時過河便道自上游冰面過河,作為材料運輸的便道,鉆機拆為散件運輸過河。
4. 3 造孔
造孔采用CZ - 30型沖擊鉆,為保證孔位的準確性,鉆機在就位和開鉆之前必須鋪設四根標準尺寸的四方枕木,在枕木的相互接頭處應有牢固的連接措施,在架設鉆機時必須安裝使鉆機平穩的支架柱,從而能使鉆機保持一個整體機構,確�？孜粶蚀_成孔垂直。
4. 4 鉆頭及孔口管
鉆頭的標準程度是造孔進尺的關鍵一步,該橋鉆孔樁設計孔徑為1. 5m,從而在選擇鉆頭時對鋼材的質量要求有一定的強度,在鉆頭的焊接工作中一定嚴把質量關,確保鉆頭的角度,鉆頭切削內刃的強度。預防在造孔施工中鉆頭角斷裂,造成孔內事故,延誤工期。
孔口管的埋設,為保證孔口不發生塌孔,孔口管采用δ =5mm以上的鋼板卷制,直徑為1800mm。為便利孔口管連續下設,焊接方便,孔口管在造孔跟管過程中,下拍孔口管時最好在孔口管上橫擔方木,可利用鉆頭垂直下拍保證護壁管口不變形。根據地質條件,單孔孔口護壁套管約6m。
4. 5 護壁泥漿
泥漿用于支承孔壁、穩定地層、懸浮攜帶鉆渣和冷卻鉆頭及鉆具等,同時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% ,孔內泥漿面控制在離孔口50cm以內。
4. 6 成孔質量控制
成孔的質量決定灌柱成型的質量,也是保證臨時鋼橋橋墩質量的基礎,造孔時隨時觀察孔內泥漿的變化情況,特別注意的是護壁管進入大卵石層后出現護壁管位移,導致孔斜。在造孔施工中注意地層內是否出現流砂及強透水層,若發生此情況,需及時對泥漿進行調整,加大泥漿比重。
鉆頭穿越覆蓋層與基巖層接觸段時,鉆頭容易產生偏斜,若進尺太快則會出現卡鉆,預防辦法是最好人工操作,慢速鉆進,等鉆頭進入巖體50cm以上后恢復正常鉆進,以免影響鉆孔質量。在鉆進過程中對撈砂筒撈出的巖樣進行收集,隨時了解孔內情況,確定基巖面的高程。按設計要求達到預定的鉆孔深度。
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,孔底沉積物與孔內泥漿的比重可利用儀器進行測試,然后作好孔深測量。在鋼筋籠吊裝之前應嚴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計標準要求。由于該座大橋孔深較大,鋼筋籠成形長度為18m,分兩節吊裝,所以必須固定好吊點。為保證鋼筋籠在孔內的保護層尺寸,應在鋼筋籠外圍每2m長一段焊接鋼筋棒保護層,確保鋼筋籠的垂直度和砼保護層厚度。
當第一節鋼筋籠下至孔內時,利用吊車牽引固定已下入孔內鋼筋籠,然后在鋼筋籠內穿入工字鋼,使鋼筋籠固定在孔口管之上,再進行第二節的吊裝焊接,焊接長度不少于75cm,在焊接時必須保持整體垂直度,以免下籠時卡孔。當鋼筋籠下到孔底后可即時把孔口鋼筋籠進行固定,檢查保護層的標準間距。
4. 7. 2灌柱樁砼澆筑
在澆筑砼之前必須計算好砼的第一次需求,等于導管總容量與漏斗總容量之和的二倍以上。從而能使漏斗導管內砼從導管底部翻出,并且可將導管端被砼埋深2～5m之內。砼澆筑采用水下直升導管法對口澆筑, 導管直徑選用220mm以上,為能使導管提升方便,每節導管長度應≤2m,長短搭配,最短應≥0. 75m,導管節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,在下導管時必須嚴格檢查導管法法蘭盤接頭螺栓,不得產生漏水漏漿現象,否則會產生泥漿與砼混合造成樁柱夾泥,嚴重者可能形成斷樁。導管下設與漏斗安裝結束后,可在漏斗與導管的接頭處安設一砂袋栓塞(或藍球)固定在漏斗頂部,其作用是與漏斗內砼同時進入導管內利用砂袋的整體性與砼的自重把導管內的泥漿擠壓出導管,形成導管內砼柱狀,保證后續澆筑砼不與泥漿摻混。砼澆筑時砼面上升速度應保持在3m /h以上,澆筑后期適當增高漏斗高度,增大導管內外的壓差,并時常提升導管,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。并把灌注樁內的所有鋼筋清理干凈,進行表層養護。
4. 8 混凝土冬季施工保溫措施
由于砼施工時間在冬季,所以除砼拌和時注意保溫,在砼運輸、入倉時也采取保溫措施。在砼澆注過程中,保溫措施成為保證質量的關鍵問題。
為確保砼澆注質量,對砼拌和系統搭設暖棚進行保溫,暖棚采用腳手架桿框架結構,用保溫棚布保溫,棚內采用鐵爐加溫,砼澆注用水均采用熱水供應,砼拌和用水溫度控制不超過40℃,砂石料也進行分量加熱并搭設暖棚。混凝土冬季施工措施應按照SDJ207—82規定執行。為保證工程質量和工程進度,制定以下冬季施工具體措施:
(1) 砼拌和站用架桿搭設暖棚,內設火爐,保證棚內溫度在10℃以上;在水箱底部放置炭火,控制水溫在35℃左右。棚內掛溫度計檢測,測水溫用溫度計。
(2) 砂石、骨料用架桿搭設暖棚加熱,砼拌和應注意不能摻混冰霜,表面不能結凍,料堆應有足夠的儲備和堆高,水泥平臺搭設暖棚,保證不被雨雪浸濕結塊。施工用水直接從庫中抽取,設置兩個連通的水源箱,水源箱底部架設火爐,保證攪拌用水水溫在40℃以下。當外界溫度在- 10℃以下且運距較遠時,采用在運輸車廂外側焊接放置煤塊的矩形槽口,放置炭火,保證砼溫度,運輸過程中用蓬布覆蓋。
(3) 砼在澆筑過程中加入適量防凍劑,澆筑后用彩條布搭設暖棚,起到保暖養護效果。
(4) 技術員必須在現場對材料加熱后的攪拌程序嚴格控制,攪拌時先將砂石骨料與水一起拌和,待水溫降低時再加入水泥攪拌,以防水泥假凝,砼拌和時間應比常溫季節適當延長1～2min,砼拌和物溫度應保證在5℃以上。
(5) 在施工過程中,注意對溫度的隨時檢查,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 施工經驗總結
(1) 流砂層處理:采取向孔內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,保持孔內側壓力,防止塌孔。
(3) 基巖內一定要使用擴圓鉆頭擴孔,否則鋼筋籠無法下入。
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