《5水南特大桥98m长挖孔桩施工上课讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5水南特大桥98m长挖孔桩施工上课讲义（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水南特大桥98m长挖孔桩施工,2006-11,1工程简介,湖北沪蓉西高速公路第17合同段水南特大桥位于恩施州巴东县境内，全长左线917.5m，右线953.23m，主桥为（60+5110+60）m预应力混凝土悬浇连续刚构，大桥位于水南河河谷，河谷地势陡峻，路线与谷底最大高差达115m，桥墩最高有98m。施工场地狭小，交通不便，桥梁规模、难度较大，为沪蓉西高速公路重点、难点工程。大桥右幅8号墩处于F1主断层和F3次级断层的交接部位，岩石破碎、岩溶尤为强烈，发育成古岩漏斗。基础原设计为62.4m嵌岩桩，桩长42m，嵌入微风化岩层23m。施工前补勘钻探揭示地质为：050m地层多为粘土、碎石土、强风化碳
2、质页岩；5089m为强岩溶化灰岩，节理、裂隙十分发育，溶蚀强烈，形成溶孔、溶隙，由粘性土充填，岩芯破碎，均为碎石状；89.0096.00m地层为弱岩溶化灰岩，具隐晶质结构，块状构造，节理、裂隙较发育，溶蚀强烈，形成溶孔、溶隙，由粘性土充填；96.00101.2m地层为微风化灰岩，深灰色，主要矿物成份为方解石、白云石，裂隙较发育，裂面较粗糙，附着泥质，铁质氧化物薄膜，可见少量溶孔、溶隙，该层钻进平稳，岩芯稍完整，一般呈50250mm柱状及碎石状，质硬，较新鲜。稳定水位在90m以下。,2005年4月初，设计院根据施工单位提供的补勘钻孔地质资料，对右幅8号墩桩基进行了变更设计，桩长变更为98m，采用
3、钻孔桩。钻孔施工中，采用钢护筒（20mm）紧跟，利用钻机自身下钢护筒，钢护筒最终下至22m。由于存在岩溶漏斗，钻至24m时，首次出现泥浆漏失，地表塌陷，采用孔内片石粘土回填，注浆固结后复钻。后又在37m、57m、68m、70m（前后3次）、73m处出现泥浆漏失，历时100多天，始终无法成孔，施工被迫停顿。,2方案确定,2.1全套管施工法。全套管施工法是利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少，边摇动(或边回转)边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层,然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将灌
4、注导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土而成桩。全套管施工法因套管插入整个孔内，适用于各种地质施工。大直径全套管全回钻孔机自八十年代初试制成功以来，已成为大型深基础施工所不可缺少的设备。目前，国际上该种设备的最大钻孔直径为3.0m，最大钻孔深度为73m，最大回转扭矩可达4280KNm。全回转式全套管钻机到目前为止国内还是空白。我国全套管施工主要用于市政工程施工，桩径一般为1.0m、1.5m。若8号墩右幅采用全套管施工，则面临：（1）市面上全套管钻机数量少，设备进场困难。（2）桩径需与全套管钻机设备配套，将进行设计变更，桩位、桩数将发生大的变化，根据建设指挥部的要求，凡地质复杂的桩基，施工前需逐桩进
5、行逐桩地质补勘。原8号墩设计桩位的地质补勘时间最长的1根花了60多天，因此补勘将经历很长的时间。（3）施工成本较高。（4）施工工期无法保证。,3挖孔桩施工,8号墩右幅挖孔桩的最大特点是：（1）桩长。孔桩实际开挖成孔深度为102.5m。（2）开挖断面大。加上护壁厚度开挖直径为3.8m，开挖面积达12m2。3.1施工方案评审交通部、省交通厅、建设指挥部等对水南特大桥8号墩深孔桩基施工特别重视和关注，集团公司将其增列为20052006年度科研项目。2005年8月24日，“水南特大桥8号墩深孔桩基施工技术方案与施工安全专项方案”通过省高速公路建设指挥部、设计院、省公路局科研所、中交二院、恩施州安全监督
6、等单位专家组成的专家组的评审。3.2施工准备包括场地平整硬化、测量放样、搭设工棚、挖排水沟、安装搅拌机、修建料库、材料准备、安装空压机和备用发电机、首节锁口护壁浇筑、提升设备安装等。,3.3孔桩开挖3.3.1提升设备采用带安全装置的1t电动卷扬机，钢丝绳直径12mm，极限强度1470MPa，吊钩选用安全标准件。为便于出碴，提升设备可在水平向左右旋转。为减少提升过程中，钢丝绳扭转产生的旋转、晃动，采用不旋转钢丝绳。不旋转钢丝绳还具备金属断面积和在卷筒上的支撑表面较大，拉断力高，耐磨及柔软性能、疲劳性能良好等特点。提升设备由我公司设计委托专业厂家加工。3.3.2提碴桶采用内径0.8m、高0.7m的
7、钢制（3mm厚钢板制成）圆柱筒，每次装0.6m高，上面加盖并可用插销锁死，提碴桶设计插销自锁可自翻自倒型。提碴桶提升到孔口，转动提升设备，抽出插销即可自行倾倒出碴。,3.3.3护壁护壁是挖孔桩成孔施工的关键性设施，采用内齿式钢筋混凝土，上宽400mm，下宽300mm，内布双层钢筋且主筋整孔连通。现浇护壁混凝土的施工采用内撑式标准组合钢模，护壁混凝土现场拌合，混凝土装入吊斗，利用提碴卷扬机下放吊斗入模，插入式振捣棒捣固，每节护壁混凝土分三层对称浇筑完成，每层浇筑厚度300350mm。钢筋采用机械切割、弯制，加工成六块钢筋网片，用提碴卷扬机整体吊装入孔，在孔内将六块钢筋网片绑扎连成整体。护壁混凝土
8、模板由标准组合钢模板拼装而成，拆上节，支下节，自上而下循环周转使用。安装护壁模板时，必须用四个桩心控制点来校正模板位置，并设专人严格校核中心位置及孔壁厚度。第一节护壁完成后，重新定位孔中心，挖碴、支模、现浇护壁混凝土。如此循环，一直挖至基底设计标高。整个桩内护壁主筋上下连接，采用上节护壁主筋弯成“L”，下节护壁绑扎钢筋时，将其扳直后与该节护壁钢筋连接。为防止护壁下坠，在地质不良、渗水较大、孔周摩阻系数较小的土层内增设径向锚杆支撑，锁住护壁。为保持良好的井下作业环境，确保护壁不渗水、不漏水，需将孔壁渗水压至孔底，对于渗水较大的土层，可在护壁混凝土中掺入渗水剂，护壁接头间增设止水带。施工过程中应详
9、细探查地质情况，并据之灵活调整护壁高度。如遇溶洞，清除填充物，清洁后采用C15片石混凝土填充，混凝土终凝后再继续进行施工。,护壁附着物必须固定牢靠，主要附着物见下图。,3.3.4孔内爆破（1）孔眼的布置。正中为中空眼，其余呈同心圆布置，同心数目为3圈，孔内半径分别为300mm、900mm、1580mm（斜孔，孔眼底1900mm），桩中心外依次掏槽眼、辅助眼、周边眼。（2）钻爆设计。爆破参数见下表：（3）安全防护在孔顶覆盖钢板，再在上面堆砂包，有效防止飞石。,3.3.5孔内施工用电、照明用电电压为36V，采用防水绝缘电缆引下，安装漏电保护装置。照明采用100W防水带罩灯泡。3.3.6孔内排水当孔
10、内出现地下水时，可在孔内挖一深度为300500mm的集水坑，进行超前排水，孔深50m以内采用中低扬程潜水泵抽水，孔深超过50m采用扬程120m的高扬程潜水泵抽水。3.3.7孔内通风采用压入式通风，即强制式通风设备向孔内送风。通风量计算选用隧道竖井通风量简化型的吴中立公式。挖孔深度超过10m时，施工人员下入桩孔前，先用鼓风机通过输风管（600mm帆布管）向孔底强制送入空气或氧气。还需随时检查孔内空气中是否含有可燃、有毒气体，土壤中是否含有有毒物质，如有应查明其危害程度，根据监测的结果和孔底作业人员的需要，随时向孔内通风换气。在使用风镐凿岩时，应加大送风量，并应采用湿式作业法。3.3.6孔底处理挖
11、孔达到设计深度后，把孔底的松渣、浮土、护壁污泥、淤泥、沉淀等扰动过的软层全部清理掉；对孔底标高、形状尺寸、岩性、入岩深度等进行检验合格后迅速封底。,3.4桩身钢筋笼制作与安装桩身钢筋笼采用地表分节预制，每个节段长912m，采用锥螺纹接头接长，吊车配合安装。3.5桩身混凝土制备、灌筑桩身混凝土在拌和站集中拌制，混凝土罐车运输，用导管法灌注并按照灌注水下混凝土的标准进行配合比设计，通过导管内混凝土柱的冲击使混凝土密实，当混凝土灌注至距离孔口15m时，由于导管内混凝土柱的冲击力减小，辅以人工操作插入式振动器振捣，直至桩顶，振捣前须清除顶部浮浆。,3.6其他特殊措施3.6.1超前地质预测、预报进入岩层
12、后，在每次爆破钻眼时，先打23个超前长孔，长度为35m，以探明桩孔下方地层内有无空洞、涌水突泥。防止施工中突然出现溶洞、涌水突泥，发生意外事故。对揭露出的溶洞，需对其走向、大小、深度作出详细调查，绘制纵横剖面图，拍摄现场照片，然后根据调查资料制定具体的溶洞处理方案并进行处理。为了防止施工人员掉入溶洞，在探明有溶洞或接近溶洞的地方，孔底施工人员需系安全绳并将安全绳固定在护壁预埋铁件上。涌水突泥处理原则：涌水量小时，采用挖集水井、水泵抽排水，并根据地质情况减短开挖进尺，可开挖0.5m左右即进行支护。如涌水量大时，采用周边预注浆方式封堵、减小涌水量，再行开挖。3.6.2人员98m挖孔桩施工条件异常艰
13、苦，危险性较大，首先所有施工人员必须选用素质较高、身体强壮的壮年男性（40岁以下）并进行体检，确认其身体素质满足孔桩施工需要。对所有施工人员进行必要的安全基本知识、操作技能培训和详细的安全技术交底，告知其岗位危险、预防办法，发生危险时应采取的救护方法。同时项目部给所有下井施工人员均投了人身意外伤害保险。孔底施工人员下入桩孔前须戴安全帽，每班限2人，连续工作时间不得超过4小时，如超过4小时，孔内外作业人员应进行替换作业。并尽量不安排在深夜进行孔内作业，作业时间不超过当晚12点。施工人员上下孔要用专用吊笼（吊笼大小：700mm700mm1000mm，吊笼周边用L63角钢固定，其间用16的圆钢按20
14、0mm的间距焊接，底部满铺木板并捆扎牢稳），严禁乘坐提碴桶上下孔。,3.6.3提升设备特殊的保险装置或保护措施（1）防止过卷措施：当提碴桶超过正常终端停止位置0.5m时，能自动断电，并使保险阀发生作用。（2）防止过速措施：对卷扬机进行选型，选取中慢速卷扬机，提升速度在2227m/min。（3）欠电压保护措施：当工业用电电压不稳定时，采用发电机备用电源。（4）防止闸瓦过度磨损时的报警和自动断电的保护装置。（5）设备必须经常性检修维护，由专人负责并做好日常记录，保证机件能够运转正常，操作灵活，不得带病作业。3.6.4防止孔内掉物的特殊措施（1）在孔口用钢筋网片设置第一道防护遮挡屏障，预留出碴作业通
15、道，其下挂置安全网。在孔里距离孔底35m的位置应设置遮挡屏障（采用5mm厚钢板与护壁连接牢固），取土吊斗升降时，孔下作业人员应避于遮挡屏障下。根据施工进度，在每隔30m设置一道遮挡屏障。（2）提碴吊桶上设护顶盖，提升时用插销锁死，保证吊桶内的碴土不往外掉。3.6.5对提碴桶的防摆、防撞保护措施（1）起吊用钢丝绳采用不旋转的钢丝绳。（2）提碴桶提起500mm左右后轻轻下落，抵触孔底，使起吊不偏心，确保上下垂直，起吊时在一条垂直线上。3.6.6保证孔内外正常通信措施：（1）经与专业厂家联系，孔内外通信采用手摇式有线提包机和对讲机双重保险，保证正常的施工联络、通讯。（2）设一套视频设备，孔内施工情况
16、清晰可见，一目了然，既可监控、掌握施工人员的具体操作情况，也让孔底施工人员感觉到孔外人员的关切。,3.7施工成果8号墩右幅挖孔桩基在施工安全、质量、进度方面均取得了较好的效果。施工安全方面，安全方案措施制定、现场安全管理均很到位，整个施工过程中未发生任何安全事故。质量方面，该墩桩基开挖成孔质量、桩身混凝土灌筑质量均得到很好保证，成桩后用超声波探测检验，检测结果4根桩均为I类桩。8号墩4根挖孔桩从2005年8月25日开始施工，2006年1月10日挖孔完毕，达到了预期的施工计划目标。,4结语,随着我国高速公路建设的纵深发展，将大量修建山区高速公路，由于受地形地质条件的约束，部分桥梁桩基采用机械成孔困难。特别是我国喀斯特地貌发育较广，在岩溶地质发育区、岩溶漏斗区，采用钻孔桩易发生泥浆漏失导致成孔困难乃至无法成孔，人工挖孔施工不失为一种较好的选择方案。但挖孔桩要求地下水位低于桩底设计标高，或孔内地下水水量不大。水南特大桥的超深挖孔桩施工的成功实践表明，只要人工挖孔安全技术措施得当并逐一落实且监控管理到位，100m左右的大直径桩完全可以采用挖孔施工。,
