浅谈盐通高速公路九圩港特大桥主墩深水基础的施工.doc

浅谈九圩港特大桥主墩深水基础的施工朱林伟（江苏恒基路桥总公司）摘 要：介绍水位较深、桩身较长且为砂性土层地质情况下钻孔灌注桩的施工特点，主要是钢护筒埋设、泥浆制备等问题；介绍深水位且埋深较大承台的钢围堰施工情况等。关键词：桥梁基础；深水位；砂性土；钻孔灌注桩；钢围堰；施工方法一、工程概况 盐通高速公路九圩港特大桥跨越九圩港级航道，桥梁总长为521.1米，单幅桥宽17米。主桥上部结构采用变截面单箱单室三向预应力钢筋混凝土连续箱梁；主桥下部结构为矩形实体墩，深水位承台、群桩基础。每墩共9根桩长65m，直径为1.5m钻孔灌注桩，承台平面尺寸为10.3m10.3m，高为3.0m。二、水文、工程地质条件l 水文地质条件 桥位处常水位+2.3m左右，有潮水，年最大潮水发生在58月的梅汛期，最大施工设计水位+3.17m，墩身处水深在3.5m4.0m间。l 工程地质条件 主墩处河床地质条件在灌注桩深度范围内自上而下依次为淤泥质亚泥土，粉砂、亚粘土、亚砂土、粉砂及中粗砂层。三、深水位钻孔灌注桩的施工、设计及技术难点 本桥主墩基础采用9根1.5m钻孔灌注桩，桩顶标高5.0m，桩底标高70.0m，桩长65m。设计桩顶位于河床面以下45m粉砂土层位置，桩较长，下部为中粗砂层。这些情况给施工带来难度和要求，护筒的埋设，泥浆的质量，钻孔清孔的速度，任何一方面的不足均可能造成塌孔。、施工方案（）护筒埋设 根据设计及现场要求，确定采用20型正循环回转钻机，采用6m8m长桩木打入河床，上架贝雷片组成工作平台。对于护筒的埋设，由于九圩港河有潮水影响，确定护筒应高出施工期间最高水位1.52.0m，以保证护筒内的静水压力。护筒的埋设深度不够很容易造成内外贯穿、漏浆，甚至还造成塌孔，影响正常施工。根据地质条件，可用公式L=(（h+H）*w-H*o)/(d-w)进行计算。式中L：护筒埋设深度；H：施工水位至河床面深度；h：护筒内水头；w：护筒内泥浆容重；o：水的容重；d：护筒外河床土的饱和容重。同时按公式计算的L值应乘以安全系数1.21.5作为实际埋设深度。这里确定护筒入土应该8m以上，穿过淤泥及粉砂层，进入粘土层。护筒采用直径1.82.0m钢护筒，接头采用电焊满焊，使用50T船吊配合90型振动锤将护筒震入河床土中。由于护筒入土8m，加水中及水上部分，护筒总长为13m左右。在下沉的过程中偏斜必须控制在1%以内，同时护筒四周偏离桩中心不得超过15cm。这给施工带来了较大的难度，在下沉过程中必须随时注意校正。偏离超出要求必须拔出重新下沉，否则会影响钻机对中及钻孔。（）、泥浆要求 在这种水位情况下的砂性土钻孔施工，泥浆的调制极其重要，泥浆以黄土用造浆机调制而成，同时在开钻前向护筒内投放黄土3m左右，使钻机在钻孔前造出一定的泥浆在孔口起到较好的护壁作用。泥浆的粘度必须控制好，粘度如偏小则不具备较好的固壁性和良好的悬浮能力；但过稠了又不易使砂粒在沉淀池中沉淀，还易造成“糊钻”，影响钻进速度。考虑种种因素，必须对泥浆的粘度确定合适的范围。通过查阅资料及考虑规范要求，粘度范围20s25s。泥浆的密度也应控制在合适的范围内，密度大对孔壁的侧压力也相应增大，护壁效果更好。但过大会影响清孔和灌注混凝土，降低钻进速度，通过查阅各种资料及实际几根桩的施工比较，最后确定泥浆密度范围1.251.35比较理想。泥浆的含砂率也是比较重要的指标，含砂率大必然影响泥浆的质量，影响护壁的效果，当含砂率大时应该注意及时排浆，换入较好的泥浆。(3)、钻孔、清孔的控制 钻孔过程中应适当控制进度，特别在护筒刃脚处应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。这类砂类土中应选用平底钻锥，并且选用功率较大的4PN泥浆泵大泵量循环，轻压低档慢速进尺，否则易引起塌孔，还易引起钻头损坏甚至脱落。 清孔，砂性土质且孔较深的情况下清孔难度较大。为达到清孔的目的：降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，为灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确，灌注顺利，确保桩的质量。需采用换浆法进行，用密度较大较纯的泥浆压入孔内进行置换，换出孔内浮渣较多的泥浆，此清孔方法能保持泥浆护壁，不易塌孔，但清孔时间较长。如孔内泥浆质量差，会引起下完钢筋笼后孔底沉渣很多，使二次清孔花费很长时间才能达到要求，甚至清不到要求而使孔及钢筋笼报废的教训也不少。（4）、桩身的灌注 灌注水下混凝土前应对孔底沉淀层厚度再进行一次测定，确保满足各项要求及导管的长度控制正确。灌注必须紧凑、连续进行，灌注结束时必须精确控制桩顶高程，这类65m的水下长桩应控制增加的桩顶高度在1.5m以上，杜绝桩顶浇筑高度不够的发生。四、双壁钢围堰施工 鉴于现场的水文及地质情况，综合设计的承台尺寸及顶、底高程要求以及施工设备、安全、经济等方面因素，九圩港特大桥主墩承台采用下层双壁、上层单壁钢围堰施工。钢围堰的设计及受力计算需考虑多方面因素，通过对钢围堰在全部施工工况下的受力计算确定钢围堰制作材料的规格。钢围堰的受力计算包括：围堰自身的结构钢度，围堰在下沉过程中如何克服土的磨阻力，围堰在抽水过程及抽水后的各种受力，围堰内布置的内支撑的受力，在抽水后水的浮力及围堰的抗浮能力。 承台设计平面尺寸为10.3m10.3m，考虑直接以围堰作为承台模板，施工时就位有一定的误差，钢围堰的内壁尺寸为10.5m10.5m，内外壁壁厚0.8m，上下节高度均采用5m，总高度为10m。壁板采用=8mm，横竖向加劲肋均采用75875。1、钢围堰的加工 钢围堰的加工采用流水作业分块段进行，每块在河边平整的场地及加工平台上焊接组拼而成，加工过程严格控制尺寸及焊接质量，加工完底节的四块后即利用25T汽吊及50T船吊进行拼装，直接拼装在河边的平整场地上，便于船吊直接整节吊运就位。2、设置导向钢架 桩基础施工完毕，放出承台的详细位置，在承台的四角设置定位钢管桩的导向架，然后以90型振动锤插打12m长的定位钢管桩，定位钢管桩的位置必须准确，四根桩的平面尺寸介于承台尺寸和围堰内壁尺寸之间。在钢管桩打完后桩顶切割成统一标高，焊上盖板，然后在盖板上纵横向及交叉向焊上20号工字钢，使四根定位桩均两两互相连接，形成整体稳定的导向钢架，控制围堰的定位。3、围堰就位、下沉 底节钢围堰拼装好以后，应认真检查围堰结构的焊缝质量，以确保受力及防水要求。满足要求后以50T船吊吊运就位（底节围堰为40T），使钢围堰套在导向钢架的四周，井箱内灌水使钢围堰着床，此时潜水工将承台部位河床清理整平。钢围堰着床后安装吸泥机吸泥，吸除围堰内、刃脚下土体，减少围堰下沉阻力，使围堰继续下沉。当底节围堰顶面距水面1m左右时停止围堰下沉，开始拼装顶节围堰。顶节围堰分四块分别吊于底节围堰上，以斜撑焊接固定，然后四角及与底节的接缝均满焊，构成整体。确定焊缝满足强度及防水要求后，然后吸泥使围堰继续下沉，吸泥时应对称、均匀地进行，同时跟踪测量围堰的水平位置及倾斜，及时测量围堰内外的河床面标高，以指导吸泥施工。 进入粉砂层吸泥时，不可将刃脚下过吸，以防翻砂。若吸泥难以使围堰继续下沉，则进行井箱内填充吸出的河砂，并且在围堰上压重，钢围堰在下沉过程中发现倾斜时，可采用偏吸泥、偏压重偏射水等方法将围堰调平。钢围堰下沉到位后，潜水员用弯管射水，吸泥整平堰内河床，最好能控制河床面比设计封底砼底面低30cm左右，然后抛以片石填至设计标高，这可以防止封底砼出现夹泥而影响封底效果。另外也应注意对围堰内的灌注桩桩身进行清理，保证封底砼与桩身砼有良好的粘结。4、围堰封底 在钢围堰的基底处理好以后，即可进行围堰的封底。封底采用钢性导管灌注水下混凝土，封底净面积为95m2，厚度为1.5m，总方量142.5m3。根据导管的作用半径及20cm塌落度的C20砼的流动性计算得出需布设6根25mm导管。混凝土的配合比中掺加缓凝剂，封底混凝土的浇注顺序为先周边四角对称向中间进行，浇注过程中应跟踪测量封底砼面的标高，严格控制好封底砼的厚度及顶面高程。5、抽水、安设内支撑 围堰内抽水须在封底砼强度达到设计要求后进行，可以同条件养护的试压块验准。抽水时应随抽水深度安设内支撑，即当抽水到设计支撑位置即停止抽水，安设完此层全部支撑后再继续抽水。直至水抽完内支撑也全部安设结束，然后即可进行承台的施工。五 、结语