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錨固樁技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)工程施工中的應(yīng)用

2016-01-19 590 0

   錨固技術(shù)因其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,對(duì)其進(jìn)行研究可以有效地指導(dǎo)工程實(shí)踐,并在實(shí)施過(guò)程中不斷發(fā)展和完善錨固工程規(guī)范,力爭(zhēng)做到錨固工程設(shè)計(jì)與施工規(guī)范有序、科學(xué)合理,同時(shí)力爭(zhēng)開(kāi)辟錨固技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域,使這一“高效、安全、經(jīng)濟(jì)”的施工工藝技術(shù)得到更有效的利用。采用灌漿錨固樁技術(shù)可起到超前鉆的效果,減小整樁嵌巖深度及施工難度,而且通過(guò)灌漿填充、滲透、擠密原理改善地基結(jié)構(gòu),增強(qiáng)地基承載力,是一種更經(jīng)濟(jì)、安全、合理,加快施工進(jìn)度,提高工效和施工技術(shù)的好方法。

  一、工程概況

  某普通公路橋梁設(shè)計(jì)總長(zhǎng)320m,8跨每跨40m。橋面寬采用凈寬18m(未設(shè)計(jì)人行道)并設(shè)防撞欄桿,設(shè)計(jì)荷載為汽-20級(jí),掛-1000按50年一遇的設(shè)計(jì)洪水位設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)水位為49.12m。橋面采用鋼筋混凝土鋪裝層,上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板,下部結(jié)構(gòu)采用雙樁雙柱式橋墩,四樁雙柱式橋臺(tái),基礎(chǔ)為Φ1000~Φ1200mm的嵌巖端承樁。

  二、地質(zhì)勘察

  該橋址的地質(zhì)勘查基本資料地層自上而下為:

  1.腐植土:厚0.5m,為粉砂質(zhì)粘土,棕黃色,稍濕,塑性,手搓成3~5mm粗的土條。

  2.粘土:厚2.0m,黃褐色,飽和,塑性。

  3.粉細(xì)砂土:厚1.0m,黃褐色,飽和,稍密,易液化成泥流。

  4.砂卵石層:厚2.0m,松散,滲透性強(qiáng),含泥多者易成泥流,卵石多為石英巖。

  5.基巖:白云質(zhì)灰?guī)r,青灰色,強(qiáng)風(fēng)化至微風(fēng)化,多為微風(fēng)化,巖芯完整,短柱狀含白云質(zhì)高者,硬脆易阻芯而破碎,巖芯柱狀呈長(zhǎng)柱狀,常見(jiàn)管狀珊瑚化石及不規(guī)則狀微脈方解石,一般巖體質(zhì)量好,局部有溶蝕,該層為本橋地基持力層。

  6.橋基持力層:橋位正座在一個(gè)向上突起的中生代白堊紀(jì)下統(tǒng)灰?guī)r上,由于受區(qū)域地殼升降運(yùn)動(dòng)和斷裂構(gòu)造影響,山前沖洪積階地成為區(qū)域地下水排泄區(qū),地下水活動(dòng)頻繁,游離質(zhì)CO2強(qiáng)烈溶解白云質(zhì)灰?guī)r,故巖溶發(fā)育,且多發(fā)育近垂直型溶蝕而成裂隙式溶洞。多數(shù)為空洞,少充填或充填泥砂,軟粘性土之類(lèi),有的甚至溶蝕呈孤石形態(tài)。巖芯一般完整,呈長(zhǎng)短柱狀,局部地段破碎呈碎石狀。

  三、錨固方案設(shè)計(jì)

  對(duì)于原沖孔樁嵌巖較深,樁底標(biāo)高已達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)要求,且在錨固鉆探中取出樁底巖心又較完整或節(jié)理、裂隙不太發(fā)育的,一般在每根樁內(nèi)錨固3個(gè)孔,其孔徑為Φ110mm,下入錨桿材料為每孔3Φ22螺紋鋼并進(jìn)行固結(jié)灌漿直至水泥漿充滿全孔為止。

  對(duì)于原沖孔樁嵌巖基本達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高,但巖層傾角較陡,錨固施工中又發(fā)現(xiàn)樁底基巖裂隙較發(fā)育或巖心較破碎的,其每樁所錨3個(gè)孔的孔徑增大到Φ150mm,下入錨固材料為5Φ22螺紋鋼并進(jìn)行固結(jié)灌漿直至水泥漿充滿全孔為止。
  對(duì)于單樁受力不大的0#橋臺(tái),考慮到雖有4根樁,但樁底裂隙發(fā)育,沖孔施工中已發(fā)現(xiàn)沖洗液互相串通,為了保證其樁底基巖的穩(wěn)定性和整體性,選擇了在其中兩根樁內(nèi)各錨固一個(gè)孔,并采取以固結(jié)灌漿為主的施工方案,以便水泥漿和砂、礫石填充固結(jié)巖基裂隙,改善其樁底巖基的物理力學(xué)性能,提高整體承載能力。

  四、橋梁基礎(chǔ)錨固樁施工技術(shù)綜述

  1.為減小施工難度,縮短施工工期,降低工程造價(jià)而又能保證質(zhì)量與安全,河床內(nèi)的8根樁改為Φ1200m樁徑?jīng)_(鉆)至基巖(灰?guī)r)巖面后,再用Φ800mm嵌巖≥0.5m,如基巖有溶洞,且溶洞頂板厚度≤2m,宜將頂板用Φ800mm鉆頭沖(鉆)穿至完整底板,以便成樁時(shí)水下混凝土充填。

  2.在完成上述步驟成孔后,進(jìn)行一次清孔并按正常施工程序與規(guī)范下入特制鋼筋籠。在該特制鋼筋籠主筋內(nèi)側(cè)布綁焊4~6根Φ170×5鋼管 (或硬質(zhì)塑料管,但不能彎曲變形)。鋼管底部需用混凝土或薄鋼板封固,以防灌注水下混凝土?xí)r,混凝土進(jìn)入管內(nèi)。

  3.下入導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,在沉渣符合設(shè)計(jì)要求后,迅速灌注水下混凝土成樁。待樁身混凝土終凝并達(dá)到一定強(qiáng)度后(一般為3~7天),用Φ130~Φ150mm鉆頭,鉆具下入Φ170×5mm鋼管內(nèi),逐個(gè)鉆穿管底并繼續(xù)鉆入樁底基巖5m左右。

  4.將已制作好的小鋼筋籠(一般4~6個(gè)小鋼筋籠的主筋總含量應(yīng)超過(guò)大徑大鋼筋籠主筋含量的一倍左右,外徑以能順利下入為準(zhǔn),長(zhǎng)度9m為宜,此處為6Φ22mm)逐個(gè)下入小孔孔底。于小孔內(nèi)下入灌漿管進(jìn)行水泥漿壓力灌漿,直至小孔充填滿水泥漿為止。如井內(nèi)滲漏嚴(yán)重(可能基巖內(nèi)有較大溶裂),可邊灌漿邊從井口投碎石或粗砂等充填。

  5.灌完漿24小時(shí)后再用水泥砂漿填塞小孔,直至與樁頂持平。作好各錨固孔的隱蔽記錄,編寫(xiě)樁基施工技術(shù)報(bào)告?zhèn)浯?。通過(guò)小孔壓力灌漿不但可清除大徑樁底沉渣,提高樁端混凝土與基巖面的粘結(jié)力,還可改善樁底巖石的物理力學(xué)性能,提高其容許承載力,進(jìn)而提高樁的整體承載能力。

  六、橋梁基礎(chǔ)錨固樁施工技術(shù)工藝

 ?。ㄒ唬┦┕で捌跍?zhǔn)備工作

  1.認(rèn)真核對(duì)設(shè)計(jì)條件,詳細(xì)研究設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要求、地層條件和環(huán)境條件,并實(shí)地考察核實(shí)。調(diào)查地下水狀態(tài)及水質(zhì)條件,并查明地下水對(duì)錨固工程施工及以后運(yùn)作的影響,取樣化驗(yàn)地下水作造孔和洗孔用水和灌注攪拌用水是否合適。充分估計(jì)造孔過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)涌水情況,對(duì)可能出現(xiàn)的涌水樁,提出相應(yīng)的止水措施,以防孔壁坍塌和灌漿漿液稀釋。

  2.對(duì)設(shè)計(jì)階段考慮到的地下埋設(shè)物、障礙物作進(jìn)一步核查,確認(rèn)其位置、形狀、尺寸和數(shù)量,同時(shí)提出排除和防護(hù)處理措施。掌握錨固工程周?chē)鸂顩r、建筑物狀態(tài)及其影響,預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題并提出相應(yīng)的對(duì)策。對(duì)施工空間、工地進(jìn)出道路和供電情況進(jìn)行調(diào)查研究,并作出保證措施,以求施工能順利進(jìn)行。編制出施工計(jì)劃書(shū)、訂出施工工期、安全要求、防止公害措施等。

  3.鉆孔作業(yè)空間及場(chǎng)地平整,鉆孔機(jī)械及其他機(jī)械等設(shè)備的選定、材料的準(zhǔn)備與堆放、拉桿的制作、電力供應(yīng)及給排水條件等。根據(jù)工地的實(shí)際情況,我們選用了旋轉(zhuǎn)沖擊鉆和Φ91金鋼石鉆具,材料堆放在附近的民房的,拉桿制作也在臨時(shí)工棚里進(jìn)行,注漿設(shè)備選用、擠壓式灰漿泵工作壓力0~1.5MPa,排量30L/min。

 ?。ǘ┲饕┕ぜ夹g(shù)工藝

  1.放線定位施工。根據(jù)設(shè)計(jì)文件用全站儀放線,定好點(diǎn),并用紅色筆或油漆作好明顯的標(biāo)志,對(duì)各孔洞編好號(hào),以便施工時(shí)尋找孔點(diǎn)準(zhǔn)確、方便。放線后,最后由監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核一遍,以保證其準(zhǔn)確度,并作好相關(guān)記錄。

  2.造孔施工。該大橋基礎(chǔ)施工到了到巖石層后,改用沖擊鉆施工,如果施工中的原因?qū)е滤簧仙?,筑島已不能滿足現(xiàn)有的施工要求,排水量相當(dāng)大??梢赃x擇使用沖擊旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī),以滿足施工要求。

  3.桿制作與安裝。鋼軌的聯(lián)接采用螺栓螺帽聯(lián)接到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,小鋼筋籠的制作,選用Φ22的螺紋鋼作主筋,Φ16的螺紋鋼作箍筋,鋼筋的焊接采用幫焊雙面焊接,幫焊焊條選用E-55電焊條。幫條長(zhǎng)選用5d,焊縫高7~8mm,焊縫寬不小于16mm。

  拉桿的安裝是在清孔后立即進(jìn)行,鋼軌和小鋼筋籠的安裝均可采用裝載機(jī)或小型吊車(chē),人工輔助安裝就位,拉桿安裝就位后作好保護(hù)工作,以免碰撞或移位。

  拉桿的防銹保護(hù)層取決于錨桿使用的時(shí)間及周?chē)橘|(zhì)對(duì)鋼材腐蝕的影響程度,一般認(rèn)為臨時(shí)性的錨桿可以不作防銹保護(hù)層,而永久性錨桿必須有嚴(yán)格的防銹保護(hù),對(duì)永久性錨桿,防銹必須作為一個(gè)重要的問(wèn)題來(lái)對(duì)待。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地下水無(wú)腐蝕性時(shí),鋼材采用2mm保護(hù)層,有腐蝕性時(shí)應(yīng)有3mm以上保護(hù)層。鋼軌采用涂防銹漆的辦法,由于灌漿錨固,均以水泥漿作保護(hù)層,能夠滿足防腐要求。

  5.灌漿工藝。

  為了使砂漿能在灌漿管中流動(dòng),并達(dá)到要求的強(qiáng)度,可以采用425#普通混凝土酸鹽水泥,純水泥漿灌注,其水灰比為0.45~0.5︰1。為了增強(qiáng)水泥的早期強(qiáng)度,在水泥漿中摻加了1%的減水劑。在鋼筋籠主筋內(nèi)側(cè)四周已預(yù)埋了鋼管作為注漿管導(dǎo)管,注漿前先用砂漿泵抽清水以確認(rèn)注漿管路是否暢通,否則應(yīng)查明原因及時(shí)排除故障,疏通管路后立即按要求進(jìn)行砂漿配制,并攪拌均勻,然后用壓力泵不斷將砂漿注入孔內(nèi),待孔口溢出混濁泥漿、水泥漿混合物時(shí)緩慢退出注漿管,至孔口溢出純凈水泥砂漿時(shí)終止注漿。

  由于鉆孔內(nèi)水泥漿穿過(guò)巖石破碎帶及裂隙帶,注漿面出現(xiàn)井內(nèi)滲漏嚴(yán)重的,可邊灌漿邊從井口投碎石或粗砂等充填,滲漏不嚴(yán)重,只是漿液面出現(xiàn)回縮的,注漿2~3天后,對(duì)漿液回縮部分進(jìn)行補(bǔ)注。每次注漿完后,用清水對(duì)攪拌機(jī)、注漿泵以及注漿管路進(jìn)行沖洗,以備下次再用。

  四、結(jié)語(yǔ)

  為保證施工順利進(jìn)行,成立了相應(yīng)的材料供應(yīng)組、施工作業(yè)組,并設(shè)立了專(zhuān)職質(zhì)檢安全員、現(xiàn)場(chǎng)施工員和監(jiān)理員在施工現(xiàn)場(chǎng)旁站施工,以保證每道工序按規(guī)范操作,上道工序不合格的,處理好之前決不進(jìn)入下一道工序的施工,由于施工前已對(duì)施工工期作了周密安排。因此,各項(xiàng)工作都得以照原計(jì)劃順利實(shí)施。

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