郑西客运专线双桥河特大桥钻孔桩施工技术

2010-08-15任健全

山西建筑 2010年5期

关键词：钢护筒清孔护筒

任健全

1 工程概况、特点

双桥河特大桥位于河南省灵宝市豫灵镇,桥全长4 901.428 m,设计桩基类型为摩擦桩,桩径 1.25 m,桩长45 m～72 m不等,共1 212根桩。自然地势情况分为丘陵、沼泽和平地三种。工程特点为技术标准高、地质复杂、施工难度大。

2 钻孔桩施工工艺和主要施工技术

2.1 钻孔桩施工工艺

桩位处整平→测放桩中心线→钢护筒埋设→设置泥浆循环系统→钻机对位→钻机钻进→钻孔到位、孔底测量→一次清孔→拆钻杆、提钻头→安装钢筋笼→安装混凝土灌注导管→二次清孔→混凝土准备→灌注水下混凝土→拔钢护筒→凿桩头→桩身检测。

2.2 主要施工技术

2.2.1 桩位放样

根据控制点及桩位坐标,用全站仪放出各桩位中心点,然后将中心桩引出桩外,作四个护桩用“十字交叉法”控制,经检测复核无误后,护桩用混凝土固实,作为控制埋设钢护筒、钻孔、钢筋笼定位的依据。

2.2.2 钢护筒施工

1)护筒采用人工挖坑埋设法。2)护筒采用10 mm厚钢板卷制而成,直径为1.27 m,长度2 m。在距护筒顶面10 cm处,切割一个30 cm×40 cm的排浆孔;在护筒顶部对称焊接两个钢筋吊环,以便于起吊。3)以桩位中心为圆心,在桩位处挖出护筒直径大小的圆坑,坑深挖至护筒下放后护筒顶面高于地面30 cm,用以增加孔内水头高度。4)把钢护筒吊放进孔内,找出钢护筒的圆心位置,拉护桩十字线,然后移动钢护筒,使钢护筒圆心与护桩十字线交点位置重合,同时用水平尺或锤球进行检验,确保护筒竖直,调整完毕后在护筒周围对称、均匀地回填最佳含水量的黏土,并分层夯实,夯填时应注意防止护筒偏斜。5)在护筒排浆孔的位置,开挖设置排浆槽,使其与泥浆池连通。6)利用水准控制网,用水准仪测出护筒顶标高,根据桩底设计标高,计算确定钻进孔深。

2.2.3 泥浆的制备及循环净化

1)本工程采用泥浆搅拌机制浆,造浆材料选用优质黏土,必要时加入膨润土和外加剂,保证泥浆自始至终性能稳定、沉淀少、护壁效果好和成孔质量高。2)泥浆各项指标控制如下:相对密度:1.03～1.1;粘度:18 s～22 s;含砂率:小于2%;pH 值:8～10;胶体率:大于98%;失水率:14 mL/30 min～20 mL/30 min。3)每两个桥墩共用一个制浆池、储浆池及沉淀池,各池之间用循环水槽连接。泥浆池内壁用黏性土抹平,覆盖塑料布。4)施工中钻渣随泥浆从孔内排出进入沉淀池,人工用网筛将钻渣捞出,使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内,形成不断的循环。

2.2.4 钻孔施工

1)循环钻机钻进前,先往孔内抽入泥浆并进行泥浆循环,开钻时应低挡慢速钻进,钻至护筒下1 m后再以正常速度钻进。循环钻机的钻进速度应与泥浆排量相适应。钻进过程中应及时补水,保持孔内水位高于地面30 cm,防止孔口坍塌。2)泥浆补充与净化:开钻前应调制足够数量的泥浆,钻进过程中如泥浆有损耗、漏失应予补充。3)钻进过程中,必须控制好钻杆的提升速度,不宜提升过快而造成塌孔。4)钻进过程中,每钻进2 m和在地层变化处,应捞取渣样,判断地质的类型,记入记录表中并与设计资料进行核对,钻渣样应编号保存,以便分析备查。5)钻孔一经开始,应连续进行,不得中断。要严格控制钻孔深度,随时测量孔深,防止超钻。如发生缩孔时,应调整泥浆指标反复扫孔,扩大孔径。6)钻孔达到设计标高后,孔位采用全站仪检查、孔深用测绳测量(使用前用钢尺进行校核)、孔径用探孔器进行检查、钻孔倾斜度采用钻杆垂线法检查。

2.2.5 第一次清孔

钻孔达到设计要求后,应及时进行清孔。清孔采用换浆法,方法为将钻头提到距孔底20 cm处继续循环,以较小比重的泥浆灌入,把较大比重的泥浆换出。在清孔时注意保持孔内水头,防止塌孔。

2.2.6 钢筋笼的制作、吊装

1)钢筋笼制作。a.所有钻孔桩的钢筋笼均在钢筋加工场内加工成型,严格按照设计及相关技术规范要求制作、绑扎;b.钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等必须清除干净;c.本工程的钢筋接头均采用搭接接头,在加工场制作时采用双面焊接,搭接长度不小于5d(d为钢筋直径),在孔口施焊时不小于10d。2)钢筋笼的安装。a.钢筋笼吊装。起吊时,先起吊第一吊点,使骨架稍提起,再与第二吊点同时起吊。待骨架全部吊离地面后,第一吊点停止起吊,继续提升第二吊点,随着第二吊点的不断提升,慢慢放松第一吊点,至骨架同地面垂直时停止起吊。解除第一吊点,检查骨架是否顺直,如有弯曲立即矫正。当骨架进入孔口后,将其扶正后徐徐下放,不宜左右旋转,严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放,查明原因进行处理,严禁高提猛落和强制下放。随后自下而上解除加强方木并取出。当骨架下降到第二吊点附近、加劲箍接近井口时,用工字钢穿过加劲箍的下方,将骨架临时支撑于孔口,将吊钩移至骨架上端,取出临时支撑,继续下降到骨架最后一个加劲箍处,按上述方法安放临时工字钢支撑,然后起吊第二节骨架与第一节骨架连接,连接采用现场焊接。连接时上、下主筋位置对正,保持钢筋笼上下轴线一致。接头焊好后,骨架吊高,抽出支撑工字钢后,下放骨架,如此循环,使骨架下放至设计标高。b.钢筋笼定位。钢筋笼水平方向利用4个护桩对钢筋笼中心进行调整定位,方法是在钢筋笼第一个加劲圈用十字线找出钢筋笼中心,再将4个护桩拉上十字线,用锤球吊中,若两中心不在一条轴线上,则通过移动固定吊筋的两钢管或吊筋在钢管上的位置来使两中心重合。

2.2.7 水下混凝土施工

1)安装导管。a.导管内径不得小于25 cm,导管内壁应该光滑、圆顺,内径一致、密封性能好。导管管节长度底节为4 m,中间为2 m等长节,漏斗下为1 m导管。导管组装后的轴线偏差不宜超过钻孔孔深的0.5%并不大于10 cm。b.导管使用前进行必要的水密、承压及接头抗拉强度试验,进行水密试验的水压力不低于孔内水深的1.5倍压力。c.导管顶部设置漏斗,其上设置溜槽、储料斗和工作平台。储料斗和漏斗高度除应满足导管拆卸等操作需要外,并应在灌注到最后阶段时,不致影响导管内混凝土柱的灌注高度。d.储料斗底部做成斜坡,出口设闸门,活动溜槽设在储料出口下方,溜槽接漏斗。e.导管应位于钻孔中央,在浇筑前,应进行升降试验。2)第二次清孔。由于安放钢筋笼与导管到开始浇筑水下混凝土这段时间的间隔较长,孔底产生新沉渣。待安放钢筋笼与导管就序后,导管顶部安设一个弯头和橡胶管连接泥浆泵,不间断地注浆循环进行二次清孔,以达到置换沉渣的目的。施工中应经常摇动导管,改变导管在孔底的位置,保证沉渣置换彻底。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求,且复测孔底沉渣厚度在设计范围以内后,清孔完成,立即进行水下混凝土灌注。3)水下混凝土灌注。a.混凝土料运至灌注地点,检查混凝土的坍落度、含气量以及入模温度。坍落度控制在18 cm～22 cm之间;含气量大于2%;入模温度:冬季不得低于5℃,夏季不得高于当天气温,且不得高于30℃。b.做好现场的施工准备工作,保证混凝土浇筑连续进行,不得中断。c.灌桩时,混凝土的初存量必须满足首批混凝土入孔后,导管埋入混凝土的深度不小于1 m,保证灌注封底成功。d.在混凝土浇筑过程中,导管埋置深度控制在2 m～6 m并保持孔内水头。e.灌注过程中有时间停歇时,应经常升降导管,防止导管无法拔出。f.为防止堵管,在向导管内倾注混凝土时不能正对管口中心,且不得过猛。g.浇筑混凝土时溢出的泥浆应引流至泥浆池,以防污染环境。h.灌注过程中用测绳测量孔内混凝土面高度,专人负责埋深计算,专人负责拆管。在浇筑至虚桩头高程(设计桩顶标高+1.0 m)时,应缓慢提升导管,并用取样盒取样,确定混凝土的顶面位置准确性。