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      大直徑鋼管復合樁施工技術及成樁檢測

      2017-09-15 02:57:41王文銘
      城市道橋與防洪 2017年8期
      關鍵詞:主墩鋼護筒護筒

      王文銘

      (海南省交通工程建設局,海南 ???570208)

      大直徑鋼管復合樁施工技術及成樁檢測

      王文銘

      (海南省交通工程建設局,海南 ???570208)

      某跨海大橋主體結構為2×230 m雙索面獨塔斜拉橋,采用鋼管復合樁群樁基礎,單樁為直徑4.3 m鉆孔灌注樁,按嵌巖樁設計?,F(xiàn)著重介紹其大直徑鋼管復合樁施工技術,以及成樁后的樁身完整性檢測,以期為同類型工程提供參考和借鑒。

      鋼管復合樁;大直徑樁基;鉆孔灌注樁;橋梁施工

      1 工程概況

      某跨海大橋主體結構為2×230 m雙索面獨塔斜拉橋,橋面寬32 m,主塔為A型結構,高158 m,基礎采用分離式承臺,承臺尺寸為 34.2 m× 34.2 m×7.0 m,每個承臺設置16根變截面鋼管復合樁,樁徑4.0~4.3 m,樁長29~38 m,如圖1所示,按嵌巖樁設計,采用鉆孔灌注法施工。

      圖1 主墩基礎平立面布置圖

      地質(zhì)情況:主墩所在區(qū)為古東寨河東岸漫灘階地貌,海底地形總體平緩,水深5.53~6.58 m,海床面高程約為-4.0 m~-5.3 m,處第四系覆蓋層,厚度7.7~16.3 m。地層從上而下分別為:全新統(tǒng)海積淤泥、粉細砂或粘土混砂層;中更新統(tǒng)礫砂或含礫粘土層構成;下伏基巖為二疊-三疊系花崗巖,基巖面略向西傾,南北向總體平緩。墩位區(qū)基巖主要由花崗巖構成,具細粒或斑狀結構,受淺變質(zhì)作用而具片麻狀構造,風化層厚度小,微風化巖體巖石新鮮,其巖質(zhì)屬硬-堅硬巖類,強度高,巖心飽和抗壓強度平均值為82 MPa(見圖2)。

      圖2 主墩地質(zhì)圖

      2 鋼護筒施工

      打樁船另外配設2臺YZ300高頻液壓振動錘以聯(lián)動共振的方式,對D4.3 m復合樁鋼管按照由內(nèi)海側往外海側方向逐排整根一次性沉樁。在鋼護筒沉放過程中,頂標高現(xiàn)場應控制在5.3 m± 0.1 m范圍內(nèi),平面偏位控制在50 mm以內(nèi),垂直度控制在1/200以內(nèi)。

      鋼護筒沉放共分為以下六個步驟進行:

      步驟一:打樁船大臂前傾,下放主鉤和副鉤1#兩點平行起吊鋼護筒。

      步驟二:主鉤提升,副鉤1#下降,慢慢將鋼護筒翻身。

      步驟三:

      (1)鋼護筒提升至豎直狀態(tài)后,樁架后抬,直至鋼護筒進入導向架龍口;

      更重要的是,人工智能擁有獨特的非人能力,這使得人工智能和人類工作者之間的區(qū)別不僅僅是程度上的差異。人工智能所具有的兩種特別重要的非人能力是連通性和可更新性。

      (2)后打樁船鉸錨通過GPS就位,將鋼護筒對準樁位。

      步驟四:

      (1)放松主鉤,鋼護筒順導向架龍口插入泥面以下,直至穩(wěn)定;

      (2)解除主鉤,副鉤2吊裝振動錘下放,并夾緊護筒。

      步驟五:啟動振動錘沉設鋼護筒。當鋼護筒振沉至一定深度,鋼護筒頂口接近導向架時,暫停施振。

      步驟六:檢查并調(diào)整振動錘方向,后啟動振動錘,沿導向架對角進入上層龍口,繼續(xù)振沉鋼護筒至設計標高。

      圖3為鋼護筒沉放示意圖。

      圖3 鋼護筒沉放示意圖

      3 鉆孔灌注樁施工

      圖4 鉆機結構示意圖

      3.2 鉆孔順序

      鉆孔施工平臺由起始平臺、通道、護筒區(qū)平臺等組成,如圖5所示。

      圖5 鉆孔順序示意圖

      左右幅5臺鉆機同時進行鉆孔施工,鉆孔順序的編制原則為:(1)不得鄰孔開鉆;(2)鉆機移位最短。經(jīng)優(yōu)化后左右幅承臺樁基鉆孔順序如表1所列。

      表1 主墩鉆孔順序表

      3.1 鉆機選型

      主墩鉆孔平臺頂標高為+5.00,左幅樁底標高-41.00,右幅樁底標高-32.00,從平臺頂至孔底深度左幅為46 m,右幅為37 m,對鉆機的扭矩和鉆桿質(zhì)量要求很高。根據(jù)鉆孔深度選擇不同功率鉆機,對左幅投入2臺ZJD-5000型鉆機進行鉆孔施工,對右幅投入3臺ZJD-4000型鉆機進行鉆孔施工。預計工期6個月,實際5個月完成全部鉆孔。圖4為鉆機結構示意圖。

      3.3 泥漿制備及泥漿循環(huán)

      鉆孔護壁泥漿采用膨潤土造漿。根據(jù)施鉆地層的特點,在鉆孔施工過程中,為防止發(fā)生流砂及軟流塑地層擴孔、塌孔等現(xiàn)象,保持孔壁穩(wěn)定,使用不分散、低固相、高黏度泥漿進行護壁[1]。為保證鉆孔樁成孔施工的順利進行,泥漿在正式開鉆之前進行配比試驗,選擇泥漿各項指標最優(yōu)的配合比,如表2所列。

      當鉆孔樁鉆進進尺標高接近鋼護筒底標高以上2 m時,采取造漿護壁漿液循環(huán)工藝鉆進施工,泥漿循環(huán)系統(tǒng)利用鉆機配套的泥漿循環(huán)箱、過濾箱、除砂器形成,整體構成如圖6所示。

      表2 泥漿理論配合比一覽表

      圖6 泥漿循環(huán)系統(tǒng)結構圖

      3.4 鉆機安裝及鉆進成孔

      成孔分為三個階段:護筒內(nèi)鉆進、土層內(nèi)鉆進和調(diào)漿清孔[2]。鉆進時在護筒內(nèi)由于有鋼護筒護壁,可高速鉆進,以保證施工進度。在臨近護筒底口時,應注意適當減緩鉆進速度,形成穩(wěn)定孔壁,防止漏漿串孔等情況出現(xiàn),待鉆出護筒口2~3 m后方可恢復正常鉆進速度。鉆進時應每遇土層巖層發(fā)生變化時立即提取渣樣,在未發(fā)生變化情況下,每2 m取一次渣樣,渣樣應標明日期、時間及取出深度,并存放于專用的的渣樣帶、渣樣盒中。泥漿的性能指標見表3所列。

      表3 泥漿的性能指標表

      4 鉆機施工要點及注意事項

      4.1 砂土中鉆進

      主墩覆蓋層為粉細沙、淤泥質(zhì)粘土、礫砂、卵石土,鉆頭擬采用的改進型刮刀鉆頭,其鉆頭四周外壁均勻布設長為15~20 cm的鋼絲刷。開鉆時鉆頭反循環(huán)空轉(zhuǎn),啟動泥漿循環(huán)系統(tǒng),調(diào)整孔內(nèi)泥漿。當孔內(nèi)泥漿指標符合要求后,采用反循環(huán)減壓鉆進。在鉆孔過程中,及時調(diào)整護壁泥漿指標和鉆進速度。同時注意向鋼護筒內(nèi)補充泥漿,確保泥漿面比海水面高出1~1.5 m,密切注意泥漿指標的變化情況。當泥漿指標超出規(guī)定范圍,及時調(diào)整泥漿指標后,方可繼續(xù)鉆進。

      另外,在鉆進孔深接近鋼護筒底口時,需要備有一定量的碎石、粘土等堵漏材料,以防發(fā)生穿孔。

      4.2 基巖中鉆進

      主墩基巖層為中風化花崗巖、微風化花崗巖,巖質(zhì)較硬。在進入巖層時,利用滾刀鉆頭大氣量、低壓慢轉(zhuǎn),慢速鉆進,磨平巖面,防止鉆頭沿巖石面滑動,確??妆诘拇怪倍?。在通過巖層一倍樁徑后,鉆壓可控制在20 t左右,進尺控制在3~5 cm/h以內(nèi)。對于地層呈散體狀,厚薄不均,局部呈碎石狀地段,首先加強對泥漿性能的控制,另外,在鉆進過程中,加強局部掃孔,以此避免因進尺不均而造成的孔壁不規(guī)則。對于地層裂隙較發(fā)育,地層強度差異大,且分布厚薄不均的地段,容易出現(xiàn)斜孔、臺階孔,鉆進以防斜為重點,同時加大掃孔頻度。由于部分樁基要穿越裂隙性破碎帶,鉆孔時要加強觀測、控制鉆進速度、減壓鉆進,保持孔內(nèi)水頭和泥漿性能,防止出現(xiàn)泥漿滲漏和塌孔。

      4.3 鉆進時應注意的幾點問題

      (1)護筒內(nèi)泥漿水頭必須高于孔外海面高潮位1~2 m。

      (2)升降鉆具要平穩(wěn),尤其當鉆頭處于護筒底口時,應防止鉆頭勾掛護筒。

      (3)分階段、定期檢測泥漿的各項技術指標,以保證泥漿的質(zhì)量及進尺速度。

      (4)接鉆桿時,必須先將鉆頭提離孔底10 cm左右,清渣10 min再停泵接鉆桿,防止堵孔,鉆桿連接緊密防止漏氣。

      (5)鉆孔過程應連續(xù)操作,中途不得長時間停止作業(yè)。

      (6)若中途處理故障移開鉆機,當其重新就位時,應與第一次就位位置重合,防止出現(xiàn)臺階。

      5 樁身完整性檢測

      主墩樁基澆筑完成后,根據(jù)海工混凝土的性能要求,達到28 d強度可進行超聲波無損檢測,每根樁均按設計要求進行超聲波無損檢測。鋼筋籠內(nèi)側沿圓周布置4根,鋼筋籠層間沿圓周布置4根,兩層聲測管錯開45°角布置,如圖7所示。樁基檢測前,先用水對聲測管進行灌水檢查,若有淤塞,進行不斷沖洗,直至聲測管孔底。

      圖7 聲測管布置示意圖

      6 結語

      本文以某跨海大橋鉆孔灌注樁基礎的施工為背景,結合該工程樁徑大、樁孔深,地層復雜的特點,闡述了大直徑群樁基礎的施工過程及成樁檢測方法。通過選擇合適的鉆孔工具及正確的施工工藝,保證了樁基的施工進度和施工質(zhì)量。其成果可為同類型的工程提供一定的施工借鑒。

      [1]JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

      [2]張志華.φ3400 mm大直徑鉆孔灌注樁施工技術[J].建筑技術,2011,42(3):211-214.

      U443.15+9

      B

      1009-7716(2017)08-0148-03

      10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.045

      2017-04-21

      王文銘(1984-),男,海南澄邁人,工程師,從事公路工程建設管理工作。

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