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摘 要:本文结合云南元双公路六标桥梁挖孔桩施工实践,就钻孔桩施工的关键工序的技术控制进行了简要阐述。
关键词:公路桥梁;挖孔桩;技术控制
云南元双公路第六标段起点里程为K36+820,位于新村河与古岩河交汇处以西约200米古岩河南岸谷坡下部,止于里程为K43+600,位于阿橄榄村以北约500米的古岩河西岸谷坡下部,全长6.78千米。
1工程概况
1.1主要工程量
本合同桥梁较多,共2657.31延米。隧道170米。路基土石方工程量较小,挖方弃方较多,最大挖深25m,在K38+335~K38+450段有一处滑坡体,位于古岩河岸边,边坡开挖后可能引起大规模的工后滑坡。对路线的施工及运营存在较大的安全影响。设计中采用抗滑桩进行防护。路基工程主要工程量为:挖方481604m3,填方86135m3,浆砌片石挡土墙26450m3,浆砌片石拱形格8597 m2,现浇砼拱形格22171m2,锚杆框格梁28525m2,预应力锚索框格梁3631m2,植被护坡10894m2。
1.2地形、地貌
本合同位于侵蚀构造——侵蚀峡谷地形地貌地貌单元内,主要分布于古岩河两岸谷坡,地形起伏较大,横陂陡峭,自然坡度一般均在30度以上,局部达75度,多为深山峡谷,两岸谷深坡陡,基岩多裸露,形成断崖峭壁,溯源侵蚀强烈,相对高差达千余米,多为“V”字形基岩深切峡谷,山顶呈浑圆状,山坡陡崚。近期上升运动较为强烈,地表水侵蚀甚剧,多形成断崖陡坡地形,山势险峻,石壁耸立,岩脚之下常见石锥,河谷下切作用较为强烈,谷底堆积物较厚,多数河库基岩出露。
1.3气象、水系
楚雄州属亚热带季风气候,但由于山高谷深,气候垂直气候明显。气候特征是冬夏季短、春秋季长;日温差大,年温差小;冬无严寒、夏无酷暑;干湿分明、雨热同季;日照充足,霜期较短;降水偏少,春夏旱重。因地形和海拔的差异,形成气象要素时空分布复杂,立体气候和小气候特征明显的特点。年均气温为14.8~21.9摄氏度。最冷月(1月)平均气温在7.4摄氏度;最热月(6月)平均气温21.4摄氏度。极端最高气温35摄氏度,极端最低气温-8.4摄氏度。无霜期为221天~275天。年均降水量800~1000毫米,为年降雨量的3倍多。
路线区域地处红河,金沙江两大水系的分水岭地带,路线K146+240附近为分水岭,以北区域向北汇入龙川江,属金沙江水系;以南地区向东南经刹甸河汇入绿汁江和向西汇入马龙河、礼社江,属红河水系。
1.4工程地质条件
线路经过区主要底层为第四系全新统残破积(Q4el+dl)、冲洪积(Q4al+pl);中生代属侏罗冯家河组(J1f)、张家河组(J2Z)、蛇甸组(J3s)沉积岩等组成。
2钻孔桩施工的关键工序和技术控制
钻孔桩施工主要施工顺序:场地平整→测量放样→埋设护筒→泥浆护壁→钻机钻孔→吊车下钢筋笼→导管灌注水下混凝土。
2.1测量定位:采用全站仪,根据桩位坐标放出钻孔桩的中心位置,并设立护桩,对护桩采取水泥砂浆加固,设立明显标志,可随时利用交汇法交出桩中心位置。
2.2护筒的制作与埋设:护筒采用4mm厚钢板制作,在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋,在护筒顶部焊吊耳,开出水口。护筒内径大于桩径30cm,人工挖掘埋设法设置钢护筒,钢护筒的位置准确,不倾斜。底端埋设深度:对于粘性土为1.0-1.5m,对于砂土大于1.5m,并将护筒周围0.5-1.0m范围内的砂土挖除,夯填粘性土至护筒底0.5m以上,以确保护筒稳定。埋设时,护筒中心轴线对正测量标定的桩中心,偏差不大于5.0cm,斜度的偏差不大于1%。护筒顶端高出地下水位1.5-2.0m,且高出地面0.3m。
2.3钻机就位:钻机就位前,对钻孔前的各项准备工作进行检查,包括主要机具设备的检查和维修,钻机下部铺垫枕木,钻锥中心轴线对正桩位中心。
2.4泥浆制备:拌制泥浆的粘土严格选取,控制好含砂率,钻孔泥浆采用人工配合机械的方法在制浆池里制备。将水、粘土和添加剂进行调和,并在现场设置储浆池、沉淀池,用循环槽连接,泥浆的比重、稠度等指标根据地层变化和操作要求机动掌握。
2.5钻孔:初钻时,应先在孔内灌注泥浆,泥浆相对密度等项指标根据土层情况而定,并用冲击锥小冲程反复冲击泥浆,在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时,可按1:1投入粘土和小片石(粒径不大于15cm),用冲击锤以小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁。开孔或钻进遇有流砂现象时,加大粘土减少片石的比例。護筒底脚以下2-4m范围一般比较松散,采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不塌不漏,钻进过程中,在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层时采用高冲程(约100cm),在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程(约75cm),在通过高液限粘土、含砂低液限粘土时也采用中冲程,在通过易坍塌或流砂地段采用小冲程。通过漂石或岩层时,若表面不平整,先投入粘土、小片石、将表面垫平,再用钻锥进行冲击钻进。当钻渣太厚时,泥浆不能将钻渣全部悬浮上来,使泥浆变稠,吸收大量冲击能,且妨碍钻锥转动,故需进行掏渣,在开孔阶段,为使钻渣挤入孔壁,可钻进4-5m后再掏渣,正常钻进时每班至少掏渣一次,掏渣后及时向孔内添加泥浆,以保证孔内水头高度。查看地质资料。每进尺3米测钻杆的倾斜度,以便及时进行调整。钻孔时详细记录钻孔时间进度、地质状况等情况,并随时核对地质情况,按隐蔽检查记录表详细记录入册,列入竣工档案,做为监理工程验证的依据。
2.6终孔:钻孔达到设计标高后,对孔位、孔深、孔径、孔形倾斜度等情况进行检查,满足要求后通知监理工程师进行成孔检验。
2.7清孔:采用换浆法清孔,用比重仪测试泥浆比重,使泥浆比重达到规范要求。清孔后沉淀层厚度符合设计要求,如果清孔后4小时尚未开始浇筑混凝土则对孔底进行重新清理。清孔过程中始终保持孔内原有水头高度,以防塌孔。
2.8钢筋笼制作及安装:钢筋及钢筋焊接试件经力学检验合格后使用,钢筋除锈后,按图纸尺寸兼顾弯曲伸长量下料制作;制作钢筋笼时,确保其顺直,焊接牢固,为了使其在运输及吊运时,不散架,不变形,在起吊位置设加强筋和吊环;钢筋笼采用整节预制,并安设塑料定位夹垫块控制钢筋骨架与孔壁净距。垫块以等距离牢固地卡在钢筋骨架周径上,其沿桩长的间距不超过2m,横向圆周不少于4处。汽车吊安装就位,为防止钢筋笼在混凝土浇筑过程中发生浮笼现象,就位后固定在钢护筒上。钢筋笼就位前后应认真检查孔底情况是否有塌孔现象。
2.9灌注水下混凝土:灌注混凝土前,对孔内进行二次清孔,使孔底沉淀层厚度符合规定,认真做好灌前各项记录并经监理工程师确认后方可进行灌注。
水下混凝土的灌注采用导管法,混凝土灌注前先试拌,选定配合比各种参数,严格控制混凝土的坍落度和和易性、连续性,防止卡管。采用直升导管法灌注水下混凝土。导管上设漏斗,漏斗下设隔水栓。开始时漏斗中储备足量的混凝土拌合物,其数量保证在切断隔水栓首批混凝土灌注下去后,导管下口埋入混凝土中不小于1m。以后连续快速灌注,混凝土拌合物通过导管进入已灌好的混凝土中,并始终保证导管口埋在混凝土中(控制在2m-6m范围内),让灌好的混凝土顶托着上面的泥浆和水逐步上升。为使灌注工作顺利进行,尽量缩短灌注时间,使整个灌注工作在首批混凝土初凝以前完成。
导管使用无缝钢管,直径250mm,中间节长2m,底节长4m,接头用螺纹连接。导管使用前进行试拼、试压,不得漏水,并编号及自下而上标示尺度。
混凝土的坍落度采用18cm-22cm,骨料采用机制砂、碎石,粗骨料粒径2cm-4cm,含砂率宜为40%-50%,水灰比宜为0.5-0.6,水泥用量不少于350kg/m3。水下混凝土灌注过程中,专人测量混凝土高度及导管埋入深度,并做好水下混凝土灌注记录。混凝土灌注桩高于设计标高0.7m,待混凝土强度达到75%,凿除桩头。此外,施工后要进行无破损检测,检测采用无破损超声波检测方法对桩身进行整体检测。
3结束语
通过对以上关键工序进行了严格的技术控制,元双公路六标桥梁钻孔桩施工合格率为100%,完全满足了设计要求。
关键词:公路桥梁;挖孔桩;技术控制
云南元双公路第六标段起点里程为K36+820,位于新村河与古岩河交汇处以西约200米古岩河南岸谷坡下部,止于里程为K43+600,位于阿橄榄村以北约500米的古岩河西岸谷坡下部,全长6.78千米。
1工程概况
1.1主要工程量
本合同桥梁较多,共2657.31延米。隧道170米。路基土石方工程量较小,挖方弃方较多,最大挖深25m,在K38+335~K38+450段有一处滑坡体,位于古岩河岸边,边坡开挖后可能引起大规模的工后滑坡。对路线的施工及运营存在较大的安全影响。设计中采用抗滑桩进行防护。路基工程主要工程量为:挖方481604m3,填方86135m3,浆砌片石挡土墙26450m3,浆砌片石拱形格8597 m2,现浇砼拱形格22171m2,锚杆框格梁28525m2,预应力锚索框格梁3631m2,植被护坡10894m2。
1.2地形、地貌
本合同位于侵蚀构造——侵蚀峡谷地形地貌地貌单元内,主要分布于古岩河两岸谷坡,地形起伏较大,横陂陡峭,自然坡度一般均在30度以上,局部达75度,多为深山峡谷,两岸谷深坡陡,基岩多裸露,形成断崖峭壁,溯源侵蚀强烈,相对高差达千余米,多为“V”字形基岩深切峡谷,山顶呈浑圆状,山坡陡崚。近期上升运动较为强烈,地表水侵蚀甚剧,多形成断崖陡坡地形,山势险峻,石壁耸立,岩脚之下常见石锥,河谷下切作用较为强烈,谷底堆积物较厚,多数河库基岩出露。
1.3气象、水系
楚雄州属亚热带季风气候,但由于山高谷深,气候垂直气候明显。气候特征是冬夏季短、春秋季长;日温差大,年温差小;冬无严寒、夏无酷暑;干湿分明、雨热同季;日照充足,霜期较短;降水偏少,春夏旱重。因地形和海拔的差异,形成气象要素时空分布复杂,立体气候和小气候特征明显的特点。年均气温为14.8~21.9摄氏度。最冷月(1月)平均气温在7.4摄氏度;最热月(6月)平均气温21.4摄氏度。极端最高气温35摄氏度,极端最低气温-8.4摄氏度。无霜期为221天~275天。年均降水量800~1000毫米,为年降雨量的3倍多。
路线区域地处红河,金沙江两大水系的分水岭地带,路线K146+240附近为分水岭,以北区域向北汇入龙川江,属金沙江水系;以南地区向东南经刹甸河汇入绿汁江和向西汇入马龙河、礼社江,属红河水系。
1.4工程地质条件
线路经过区主要底层为第四系全新统残破积(Q4el+dl)、冲洪积(Q4al+pl);中生代属侏罗冯家河组(J1f)、张家河组(J2Z)、蛇甸组(J3s)沉积岩等组成。
2钻孔桩施工的关键工序和技术控制
钻孔桩施工主要施工顺序:场地平整→测量放样→埋设护筒→泥浆护壁→钻机钻孔→吊车下钢筋笼→导管灌注水下混凝土。
2.1测量定位:采用全站仪,根据桩位坐标放出钻孔桩的中心位置,并设立护桩,对护桩采取水泥砂浆加固,设立明显标志,可随时利用交汇法交出桩中心位置。
2.2护筒的制作与埋设:护筒采用4mm厚钢板制作,在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋,在护筒顶部焊吊耳,开出水口。护筒内径大于桩径30cm,人工挖掘埋设法设置钢护筒,钢护筒的位置准确,不倾斜。底端埋设深度:对于粘性土为1.0-1.5m,对于砂土大于1.5m,并将护筒周围0.5-1.0m范围内的砂土挖除,夯填粘性土至护筒底0.5m以上,以确保护筒稳定。埋设时,护筒中心轴线对正测量标定的桩中心,偏差不大于5.0cm,斜度的偏差不大于1%。护筒顶端高出地下水位1.5-2.0m,且高出地面0.3m。
2.3钻机就位:钻机就位前,对钻孔前的各项准备工作进行检查,包括主要机具设备的检查和维修,钻机下部铺垫枕木,钻锥中心轴线对正桩位中心。
2.4泥浆制备:拌制泥浆的粘土严格选取,控制好含砂率,钻孔泥浆采用人工配合机械的方法在制浆池里制备。将水、粘土和添加剂进行调和,并在现场设置储浆池、沉淀池,用循环槽连接,泥浆的比重、稠度等指标根据地层变化和操作要求机动掌握。
2.5钻孔:初钻时,应先在孔内灌注泥浆,泥浆相对密度等项指标根据土层情况而定,并用冲击锥小冲程反复冲击泥浆,在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时,可按1:1投入粘土和小片石(粒径不大于15cm),用冲击锤以小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁。开孔或钻进遇有流砂现象时,加大粘土减少片石的比例。護筒底脚以下2-4m范围一般比较松散,采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不塌不漏,钻进过程中,在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层时采用高冲程(约100cm),在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程(约75cm),在通过高液限粘土、含砂低液限粘土时也采用中冲程,在通过易坍塌或流砂地段采用小冲程。通过漂石或岩层时,若表面不平整,先投入粘土、小片石、将表面垫平,再用钻锥进行冲击钻进。当钻渣太厚时,泥浆不能将钻渣全部悬浮上来,使泥浆变稠,吸收大量冲击能,且妨碍钻锥转动,故需进行掏渣,在开孔阶段,为使钻渣挤入孔壁,可钻进4-5m后再掏渣,正常钻进时每班至少掏渣一次,掏渣后及时向孔内添加泥浆,以保证孔内水头高度。查看地质资料。每进尺3米测钻杆的倾斜度,以便及时进行调整。钻孔时详细记录钻孔时间进度、地质状况等情况,并随时核对地质情况,按隐蔽检查记录表详细记录入册,列入竣工档案,做为监理工程验证的依据。
2.6终孔:钻孔达到设计标高后,对孔位、孔深、孔径、孔形倾斜度等情况进行检查,满足要求后通知监理工程师进行成孔检验。
2.7清孔:采用换浆法清孔,用比重仪测试泥浆比重,使泥浆比重达到规范要求。清孔后沉淀层厚度符合设计要求,如果清孔后4小时尚未开始浇筑混凝土则对孔底进行重新清理。清孔过程中始终保持孔内原有水头高度,以防塌孔。
2.8钢筋笼制作及安装:钢筋及钢筋焊接试件经力学检验合格后使用,钢筋除锈后,按图纸尺寸兼顾弯曲伸长量下料制作;制作钢筋笼时,确保其顺直,焊接牢固,为了使其在运输及吊运时,不散架,不变形,在起吊位置设加强筋和吊环;钢筋笼采用整节预制,并安设塑料定位夹垫块控制钢筋骨架与孔壁净距。垫块以等距离牢固地卡在钢筋骨架周径上,其沿桩长的间距不超过2m,横向圆周不少于4处。汽车吊安装就位,为防止钢筋笼在混凝土浇筑过程中发生浮笼现象,就位后固定在钢护筒上。钢筋笼就位前后应认真检查孔底情况是否有塌孔现象。
2.9灌注水下混凝土:灌注混凝土前,对孔内进行二次清孔,使孔底沉淀层厚度符合规定,认真做好灌前各项记录并经监理工程师确认后方可进行灌注。
水下混凝土的灌注采用导管法,混凝土灌注前先试拌,选定配合比各种参数,严格控制混凝土的坍落度和和易性、连续性,防止卡管。采用直升导管法灌注水下混凝土。导管上设漏斗,漏斗下设隔水栓。开始时漏斗中储备足量的混凝土拌合物,其数量保证在切断隔水栓首批混凝土灌注下去后,导管下口埋入混凝土中不小于1m。以后连续快速灌注,混凝土拌合物通过导管进入已灌好的混凝土中,并始终保证导管口埋在混凝土中(控制在2m-6m范围内),让灌好的混凝土顶托着上面的泥浆和水逐步上升。为使灌注工作顺利进行,尽量缩短灌注时间,使整个灌注工作在首批混凝土初凝以前完成。
导管使用无缝钢管,直径250mm,中间节长2m,底节长4m,接头用螺纹连接。导管使用前进行试拼、试压,不得漏水,并编号及自下而上标示尺度。
混凝土的坍落度采用18cm-22cm,骨料采用机制砂、碎石,粗骨料粒径2cm-4cm,含砂率宜为40%-50%,水灰比宜为0.5-0.6,水泥用量不少于350kg/m3。水下混凝土灌注过程中,专人测量混凝土高度及导管埋入深度,并做好水下混凝土灌注记录。混凝土灌注桩高于设计标高0.7m,待混凝土强度达到75%,凿除桩头。此外,施工后要进行无破损检测,检测采用无破损超声波检测方法对桩身进行整体检测。
3结束语
通过对以上关键工序进行了严格的技术控制,元双公路六标桥梁钻孔桩施工合格率为100%,完全满足了设计要求。