裸岩河床区桩基施工技术

裸岩河床区桩基施工技术

邹高定,谢光建,彭　宁

(中南市政建设集团股份有限公司,湖南长沙410015)

摘　要:在岩石裸露的河床中进行桩基施工一直以来都是桥梁施工技术人员钻研的问题,由于河床

中不能直接埋设钢护筒,传统的施工工艺遇到了较大的障碍,在南平跨江大桥的施工中,较好地解决了这一问题,并取得了较好的成效。关键词:裸岩河床;钢护筒;桩基中图分类号:TU47311　文献标识码:B　文章编号:1004—5716(2009)03—0024—02

　　在裸岩地区的桥梁建设中,大多数桥梁往往设计为扩大基础,施工中可以通过钢围堰或筑岛围堰的方法进行该类扩大基础的施工,南平跨江大桥的主桥墩采用的是群桩基础,位于水流湍急的河面中,河床中无软土覆盖层,裸露的岩石抗压强度达到了30MPa左右,钢护筒无法直接生根固定,不但钢护筒无法施工,就连钻机工作平台也没有较好的办法解决,这样桩基就无法进行钻机作业,在项目技术人员的努力下,经过不断实践,终于取得了成功。1　裸岩区河床的桩基施工分析

桥位处于闽江起源点西溪末端,常水位标高为59.00～61.5m,水深4～6m,水位的变化主要受上下游水电站蓄泄水的影响,泄水时流速很快,一般为1m/s左右,最大可达到2.0m/s,基本上每天二次泄水发电,泄水时水位开始降低,降低幅度可达到1～3m,水情的极

不稳定给水上施工带来严重困难。

河床岩层为泥质砂岩或砂岩,上部为中风化层,岩石抗压强度达到30MPa,逐渐往下变化为微风化层,岩石强度达到50MPa左右。河床岩石的裸露是由于该段河床为侵蚀性河床,是河段的上下游水位落差很大造成的,松软的覆盖层和岩石的风化层经过天长日久的流水冲刷作用被剥离冲走,显露出岩石强度较高而风化程度低的岩层。

桩基的施工首先应解决钢护筒的埋设问题。一般来说,钢护筒的埋设需要深入土层1.5m中,钢护筒在桩基施工中担负着重要的作用,主要是保护井口稳定,保持泥浆循环,防止泥浆流失。而浓度适当的泥浆是保证顺利钻孔的基本条件,因此钢护筒是直接影响到钻机工作最主要的因素之一。在裸露岩区,钢护筒是不能运用振动锤打入钢护筒的,也不能在水下用人工挖孔埋设护筒。

　　(1)项目部在工程开工时,项目部对主要的施工人员、技术人员、机班组长等进行技术交底,使他们充分认识桩位偏差这项质量指标的重要性,让他们认识到桩位偏差过大不能仅依赖测量人员来控制,而是应该全员参与。

(2)项目部动员全体施工、技术管理人员加强了施工过程中桩偏的动态控制,特别要求当班的技术员、施工员、机班长负起责任,随时检查各钻机钻塔、钻杆是否处于垂直状态,发现问题立即通知测量人员纠正。

(3)项目部制定出相应的奖惩措施,对在施工过程出现钻机严重倾斜又不进行调整的当班机班长、技术员、施工员要给予重罚。

(4)对承包钻机的人员费用,留去部分作质保金,待桩基验收合格后,退还质保金。

(5)护筒在下设完毕后,应保证护筒的垂直度,同

时对护筒的中心进行复核,使护筒中心误差≤3cm,复核完毕后应将护筒周围捣实,同时将将护筒旁多余的渣土及时清理,必要时可以在桩孔周围垫设钢板,保证钻机基台木坐落在坚实的基地上。

(6)如出现孔内有障碍物不能钻进时,在障碍物清理完毕后,测量人员应对孔位中心及时进行重新复核,并作好标记,钻机重新对准测量标记后才能进行钻进。

(7)钢筋笼下设时,应按规定尺寸加设保护块,确保钢筋笼中心与桩位中心重合。

(8)公司设备科对有问题的设备进行了维修、调整。

总之,只有全员参与施工管理,按照规范要求施工,提高施工人员对桩位偏差这项重要质量指标的认识,保证设备的良好运行,才能从根本上控制住桩位偏差超限。

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252009年第3期　　　　　　　　　　　　　　　西部探矿工程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

如果在静止的水位情况下,对于裸岩可采用浮式工作平

台,利用平台固定护筒,然后在护筒四周灌注水下混凝土,达到埋设护筒的目的,但如果河水流速过快,水下混凝土会很快被河水冲走,起不到固结钢护筒的作用。

方案一:在河面上架设工作平台,利用工程钻机清水钻进成孔,成孔直径比设计桩径大20～30cm,孔深不小于1.5m,钻孔完毕后,在孔内插好钢护筒,再灌注水下混凝土,钢护筒的底部应割开几个口子,便于混凝土能充满钢护筒的外侧。混凝土强度达到C15标号以上时,即可以利用钢护筒配制泥浆,进行设计的桩基施工。

方案二:先进行钢围堰的施工,把钢围堰按设计位置沉入后,在钢围堰内架设钢护筒,然后用混凝土封底,这样钢护筒就能固定在河床中,完成桩基施工后,又可以方便拆除。2　先钻孔埋设钢护筒的施工方案(1)水上平台的架设。其实这种先钢护筒的施工方案首先应当解决的是工作平台问题,在裸岩地区,水文条件又十分复杂的情况下,常规的水上平台是不能采用的。南平跨江大桥采用了一种移动网架平台,这类似于在河水中放置一个可调节平衡的“凳子”,然后把钻机设备放在这个“凳子”了,钻完一个孔或几个孔后再把凳子搬走,关于移动式网架平台的施工详见作者的专著论文《移动网架施工技术的应用》。

(2)清水钻进成孔与埋设钢护筒。采用冲击式钻进,对于岩石强度不太高的砂岩,每个台班可钻进0.7～1.0m,约2d时间可以完成钻孔。钻孔完成后应检查成孔质量,控制沉渣厚度,由于没有泥浆制备,沉渣的清除完全依靠钻头将岩石冲成粉末状,再依靠泥质砂石本身的微弱造浆性能将粉末状渣持悬浮起来或排出孔外。清渣的办法还可以利用空压机或吸砂泵吸渣。清孔后可将钢护筒插入孔中,采用水下混凝土浇注,将钢护筒固结在岩层中。

(3)钻机钻进作业。在钻孔过程中,应根据冲孔情况及时向护筒内投放粘土,以保证泥浆浓度。在纯岩石地层中,与其它地层不同的是,不会因泥浆过稀而塌孔缩径。控制泥浆浓度是为了加快钻进速度,把钻进形成的砂、渣悬浮起来,或排出孔外,避免其沉入孔底形成反复破碎的现象。

(4)清孔与灌注水下混凝土。清孔时必须逐步降低泥浆浓度,将孔内悬浮状态的砂石颗粒排出孔外并进行过滤。经验证明:在岩石地层中施工桩基,应设置沉渣过滤装置,对提高清孔效率大有帮助。同时避免泥浆过稀现象,过稀的泥浆会使孔内的砂石迅速沉淀下来,无法排出孔外。在清孔质量(泥浆浓度、粘度、沉渣厚度)达到要求后,可立即灌注水下混凝土。如果岩层裂隙比较发育,在钻进过程中,应当制备较浓的泥浆,以堵塞这些裂隙使之不会漏失泥浆,同时还要控制灌注时造成的孔内水压力不能太高,以免发生混凝土中水泥浆的流失现象。

(5)方案的利弊之处:这种方案的优点是可以多台钻机同时施工,加快工程进度。但工艺较为复杂,如果先行钻孔的深度不够,则埋设钢护筒的效果达不到效果,因为临近河床面附近受河水影响,0.5～1.0m深度范围内固结效果较差。另外钻孔时排出的沉渣堆积在孔口附近,对下一批桩的施工会造成影响,同时给以后的围堰工作可能带来不利。因此钻进时应尽量将泥浆循环池设置得远一些,防止石碴在附近沉积。3　先围堰后钻孔的施工方案在裸岩河床中,若施工进度允许的情况下,应当尽可能采取本施工方案。本方案中的钢围堰指的是必须沉入河底的钢围堰,应和钢套箱区别。钢套箱是指由于河水较深时,不需要下沉到河底,只需下沉到承台底面以下的一种施工方法。

裸岩河床里的钢围堰施工有很多种,有单壁钢围堰、双壁自浮式钢围堰,当水上起重设备能满足要求时,应当采取单壁钢围堰,以节省钢材用量。南平跨江大桥采用的是单壁钢围堰,浮吊采用了自拼式的水上龙门吊,浮吊基础采用了移动式网架平台。

(1)钢围堰的施工。钢围堰拼装起吊后,下沉前应测量河床地面标高,做好调平钢围堰的准备工作,可以由潜水员预先对原地面进行砂袋垫平,下沉后适当调整再找平的办法。也可以在钢围堰四周设可调整高度的支撑脚,围堰沉到指定位置后再固定支撑脚。钢围堰应采用水下混凝土封底,封底前把整个墩台的钢护筒安装好并与钢围堰固定成整体。一般来说,封底混凝土厚底不宜小于50cm,封底成功后的钢护筒不会漏失泥浆。

(2)架设平台与钻机,并钻进作业。直接在钢围堰上架设工作平台是很简单的工作,同时应备好泥浆池与循环沟(槽)。在钻进过程中,应当注意控制泥浆浓度,及时清理砂石碴,加快钻进速度。

其它同第一方案的施工。

(3)该方案的利弊:这种方案的优点是钢护筒埋设效果好,一般不会漏浆或松动。缺点是因为钢围堰的尺寸比较大,在加工制作、拼装、浮运、下沉上的施工时间较长,如果每个墩台都按先钢围堰再桩基的方案,工期必然受到影响。4　结束语

介绍的裸岩河床区桩基施工方案,是针对所处的特殊的水文地质条件下的一种创新工艺,对于不同的水文地质条件,施工的方法也大有不同。

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