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      橋梁工程超深大直徑樁同步施工關(guān)鍵技術(shù)

      2021-06-30 08:32:24張曉航
      工程技術(shù)研究 2021年10期
      關(guān)鍵詞:挖孔孔壁護(hù)壁

      張曉航

      中交二公局第六工程有限公司,陜西 西安 710000

      1 工程概況

      某特大橋工程橫跨洛旺河峽谷,橋跨布置方案為3×30mT梁+1100m單跨鋼桁梁懸索橋+2×30mT梁,其中4#主墩所處位置為峽谷一側(cè)岸坡處,主塔結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)部分采用的是承臺(tái)群樁基礎(chǔ),共設(shè)置40根長(zhǎng)為65m的φ2.5m摩擦樁(分左右兩側(cè),數(shù)量均勻分配),頂部為分離式承臺(tái)。

      2 橋梁超深大直徑樁的施工難點(diǎn)及突破思路

      大、中跨徑橋梁深水樁基是橋梁施工中的重難點(diǎn)內(nèi)容,其結(jié)構(gòu)形式含承臺(tái)、等截面、常規(guī)直徑群樁等。在承臺(tái)施工中,諸如施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、環(huán)境等多重因素均會(huì)帶來(lái)不同程度的影響,施工進(jìn)程偏緩慢,易出現(xiàn)樁身缺陷。對(duì)于無(wú)承臺(tái)、變截面、大直徑空心樁而言,則可以較好地規(guī)避前述問(wèn)題,有利于提高樁基結(jié)構(gòu)的合理性以及抗彎剛度。

      對(duì)于大直徑樁基施工,成孔為關(guān)鍵環(huán)節(jié),在孔徑逐步增加的情況下,孔壁環(huán)拱作用減弱,受多重因素的影響,孔壁的穩(wěn)定性不足,且在淤泥質(zhì)沙黏土等特殊的地質(zhì)條件中體現(xiàn)得更為明顯,易誘發(fā)孔壁滑塌事故。鑒于此,可采取分段、分級(jí)的施工方法,但其護(hù)壁難度隨之加大,排渣效率偏低。通過(guò)聚丙烯酰胺高效油田泥漿的應(yīng)用,則可以有效改善該問(wèn)題,為樁基的施工創(chuàng)設(shè)更加良好的條件。

      在大直徑預(yù)應(yīng)力空心樁施工中可以采取埋鉆的方法,在大直徑壓漿混凝土樁施工中則可以采用預(yù)埋石料壓漿法,均能夠較好地規(guī)避施工中的質(zhì)量和安全問(wèn)題。其中,預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心樁充分彰顯出流程化施工的理念,通過(guò)提前預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式,減少現(xiàn)場(chǎng)工作量,加強(qiáng)各道工序間的銜接,進(jìn)而大幅度提高施工效率。

      3 成孔方法

      在該大橋施工中,4#的主墩樁基為重點(diǎn)內(nèi)容,該樁基所處深度范圍內(nèi)有較多的堆積體,土質(zhì)呈松散狀,成孔施工方法的選擇至關(guān)重要,直接關(guān)乎最終的施工質(zhì)量及施工效率。經(jīng)過(guò)試樁,對(duì)旋挖鉆和人工挖孔兩種較為典型的施工方法展開(kāi)對(duì)比分析。試樁結(jié)果表明,在旋挖鉆施工期間,受現(xiàn)場(chǎng)堆積體土層以及松散土質(zhì)的影響,加之地下水的作用,可見(jiàn)有較明顯的滲水和巖層松軟問(wèn)題,易塌孔,需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)回填混凝土,通過(guò)該混合料的固結(jié)作用,提高孔壁的穩(wěn)定性,但隨之帶來(lái)工期延長(zhǎng)的問(wèn)題,難以滿足施工效率要求。

      此外,在后續(xù)的鋼筋籠下放過(guò)程中,耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng),期間巖層易由于滲水而逐步松軟,不利于處理工作的順利開(kāi)展。相比之下,在人工挖孔施工中,通過(guò)施工全過(guò)程的強(qiáng)有力管控,可以有效提高抗滑樁的施工效率,平均進(jìn)尺量可以達(dá)到0.7m/d,并且施工過(guò)程中的安全隱患較多,有助于增強(qiáng)施工的安全性,對(duì)施工質(zhì)量、施工效率的影響均較小。鑒于此,4#主墩樁基施工選用的是人工挖孔的方法。

      4 施工流程

      在4#主墩樁基施工中,經(jīng)過(guò)岸坡防護(hù)作業(yè)后,全面清理施工期間所產(chǎn)生的危巖體,針對(duì)坡面穩(wěn)定性不足的部位,采取型鋼+竹跳板相綜合的方案。待完成第一輪抗滑樁施工作業(yè)后,隨著樁身混凝土強(qiáng)度的提高,滿足強(qiáng)度要求并且已經(jīng)形成完整的受力體系后方可正式啟動(dòng)施工。樁基施工遵循的是錯(cuò)臺(tái)同步開(kāi)挖的基本原則,首先跳槽開(kāi)挖其中20個(gè)樁孔至3倍樁徑,即7.5m,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)挖其余的樁孔,即20個(gè)[1-2]。

      5 超深大直徑樁同步施工技術(shù)要點(diǎn)

      孔樁開(kāi)挖土方施工環(huán)節(jié)采取的是人工開(kāi)挖的方法,石方的開(kāi)挖難度較大,因此采取人工打眼直接爆破的模式,利用人工孔底裝渣的方式完成出渣作業(yè)。在現(xiàn)場(chǎng)適配足量的手推車(chē),由人工出渣,將其轉(zhuǎn)移至臨時(shí)出渣點(diǎn)后,進(jìn)一步啟用裝載機(jī)和挖機(jī),通過(guò)兩類(lèi)設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行,將棄渣轉(zhuǎn)至指定的堆放點(diǎn)。

      經(jīng)過(guò)樁孔開(kāi)挖作業(yè)后,進(jìn)入刷坡和綠化恢復(fù)植被施工環(huán)節(jié)。對(duì)于護(hù)壁和樁身鋼筋,以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn),提前在加工房由專(zhuān)員加工成型,利用汽車(chē)吊將成型的鋼筋籠精準(zhǔn)安裝到位。樁身施工和護(hù)壁均需得到優(yōu)質(zhì)混凝土的支持,均由拌和站生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料,根據(jù)設(shè)計(jì)配比選取原材料,經(jīng)拌和后轉(zhuǎn)至現(xiàn)場(chǎng)灌注施工,全程隨拌隨用。大直徑灌注如圖1所示,相關(guān)的工作要點(diǎn)如下所述。

      圖1 大直徑灌注

      (1)由于開(kāi)挖具有工作量大、難度高、質(zhì)量可控性差等局限性,施工現(xiàn)場(chǎng)存在地下水,因此解決地下水的干擾是提高施工質(zhì)量的關(guān)鍵途徑。在現(xiàn)場(chǎng)修筑集水坑,適配潛水泵,利用該裝置將水抽干,從而營(yíng)造“無(wú)水”的施工環(huán)境。

      (2)挖孔深度達(dá)到6~10m后,由于深度的增加,樁孔內(nèi)的不良環(huán)境因子隨之復(fù)雜,空氣質(zhì)量有明顯的下降,因此需加強(qiáng)對(duì)空氣質(zhì)量的檢驗(yàn)。其中,二氧化碳為重點(diǎn)指標(biāo),若其濃度超過(guò)0.3%,則需要在第一時(shí)間通風(fēng),直至該物質(zhì)的濃度降低至許可范圍內(nèi)。隨著開(kāi)挖進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn),待其達(dá)到十余米時(shí),宜采取機(jī)械通風(fēng)的方法,適配大功率送風(fēng)機(jī)和空壓機(jī),兩者協(xié)同作業(yè),實(shí)現(xiàn)同步送風(fēng)。此外,局部地質(zhì)條件特殊段的施工采用的是淺眼松動(dòng)爆破法,爆破過(guò)程中的破壞力較強(qiáng),為盡可能減小對(duì)周邊無(wú)關(guān)地質(zhì)的影響,利用微差毫秒雷管爆破時(shí),遵循先中間后周邊的原則;若采用單眼爆破法,則需提前做好現(xiàn)場(chǎng)疏散工作,確保孔內(nèi)無(wú)任何人員逗留,周邊各項(xiàng)安全防控工作也均落實(shí)到位,此后方可正式爆破,完成后必須在保證現(xiàn)場(chǎng)具有安全性的前提下方可繼續(xù)施工。大直徑斷面取芯如圖2所示。

      圖2 大直徑斷面取芯

      (3)成孔期間加強(qiáng)排水,修筑排水溝,將賦存在樁孔內(nèi)的水高效清理干凈。為提高排水效率,排水孔需高于孔口5m。

      (4)開(kāi)挖期間產(chǎn)生的土方需隨即運(yùn)至指定堆放場(chǎng)所,孔口周邊較為薄弱,要求孔口周邊5m范圍內(nèi)不堆積雜物,以免因外部重力作用而導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)、坍塌。出渣時(shí),施工機(jī)具所處位置距離孔位需超過(guò)5m,不可隨意增加孔壁的壓力。此外,還需合理規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)車(chē)輛的通行軌跡,以免對(duì)井壁的穩(wěn)定性帶來(lái)不良影響。

      (5)合理設(shè)置主軸線的控制點(diǎn)以及水準(zhǔn)點(diǎn),施工期間加強(qiáng)保護(hù),定期復(fù)測(cè)。在護(hù)圈和第一節(jié)護(hù)壁成孔后,需在護(hù)壁內(nèi)側(cè)壁上測(cè)設(shè)樁中心點(diǎn)和標(biāo)高點(diǎn),布設(shè)護(hù)樁,以此作為參考依據(jù),以便精準(zhǔn)控制樁位垂直度偏差,提高施工的精準(zhǔn)性。在直徑檢查過(guò)程中,較適宜的是采用尺桿找圓周的方法,若實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值存在較大的偏差,則需及時(shí)糾偏,盡可能減小偏差[3-5]。

      (6)挖孔施工過(guò)程中存在諸多不可預(yù)見(jiàn)的因素,若缺乏及時(shí)的分析以及處理,則容易誘發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)此,需每天記錄地質(zhì)信息,將每米渣樣撈出后組織分析,將多項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值與設(shè)計(jì)值展開(kāi)對(duì)比分析,若滿足要求則可以繼續(xù)施工,若指標(biāo)超出許可范圍,則需及時(shí)將實(shí)際情況完整匯報(bào)給監(jiān)理工程師,以便做針對(duì)性的分析與處理。若開(kāi)挖時(shí)遇到溶洞等特殊地質(zhì)條件,設(shè)計(jì)單位及監(jiān)理單位的相關(guān)人員則需商議,采取針對(duì)性的處理措施,盡快將問(wèn)題解決。

      (7)挖孔施工時(shí)做好防護(hù)工作,結(jié)束當(dāng)班施工后,需蓋好孔口,以免外部雜物落入其中。

      6 結(jié)束語(yǔ)

      綜上所述,超深大直徑樁是橋梁工程施工中的重點(diǎn)內(nèi)容,其建設(shè)水平將直接影響橋梁整體的使用質(zhì)量及安全。在超深大直徑樁施工中,需要從實(shí)際情況出發(fā),合理應(yīng)用施工技術(shù),將監(jiān)測(cè)、質(zhì)量反饋及控制等相關(guān)工作落實(shí)到位,切實(shí)提高橋梁的施工質(zhì)量。

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