某黄河公铁两用大桥大直径超长桩施工

某黄河公铁两用大桥大直径超长桩施工1概述某黄河公铁两用大桥是山东小营至某地方铁路与公路共建跨越黄河的公铁两用特大型桥梁，公路桥总长6983.7m，铁路桥总长7322.8m，除跨越黄河的主跨按公铁分上下两层共建外，两岸公铁引桥各自分离。主跨布置为120＋3×180＋120m，五跨一联连续钢桁梁，总长781.5m，桁高18m、桁宽11m。主跨桥墩编号由北向南依次为0#、1#、2#、3#、4#、5#，基础均采用钻孔灌注桩，2#主墩为唯一水中墩。2施工特点本桥位于黄河三角洲冲击平原，地探120m未见基岩，其覆盖层有一定的沉积韵律，河床上面30m以内覆盖层以以粉土、粉质粘土、粉砂为主。桥位处河床的一般冲刷5.0m，局部冲刷3.2m，流速超过3m/s。2#墩有15根Ф2m桩，设计桩长90m，施工期间钻孔平台顶至桩底孔深100.5m，属于大直径超长桩；2#墩位处的地层主要为粉土和粉砂，较松软、易塌孔。由于黄河水浅、两岸滩地较宽、河床摆动频繁，水上大型施工设备无法船运进入，所以通过搭设钢栈桥和加宽钻孔平台作为吊车走廊来配合水上钻孔平台完成2#墩桩基础施工。3钢栈桥及水上钻孔平台为便于材料设备的运输，栈桥除了服务于水中的2#墩施工，还要承担南北两岸的交通连接，它的使用周期将近两年，需经历两个汛期与冰凌的考验。栈桥设计按单车35t计算荷载，栈桥的上部结构采用双排单层贝雷梁，下承式结构，下部结构除C0#台、C13#台为混凝土结构外，C1#～C12#墩为每墩2根Ф720mm、δ=9mm钢管桩基础，在C3、C6、C8及C11四个墩处设双排桩、每个墩4根桩，用以抵抗纵向水平力。由于施工场地限制，栈桥选址位于桥位下游，其轴线与主桥轴线平行，栈桥共13跨，跨径组合为由北向南5×24m＋2×12m＋3×24m＋3×21m，全长279m。栈桥在2#墩对应位置设置2跨12m的加宽段，加宽段宽16m。此段兼做施工平台，梁跨采用I56a工字钢搭设。栈桥桥面宽4.40m，桥面板采用旧的钢模板。如下图1。单单位：m图1

栈桥总体布置图2#墩位于黄河主河槽，小浪底水库调水调砂或汛期水流湍急，流速超过3m/s，洪水过后，流速很小，水深很浅，大型起吊设备难于进港，也无良好的作业区域，故2#墩加大钻孔平台，在平台上设置吊机走道。平台设计按3台250型钻机及35T吊车荷载及其他附属设备荷载考虑，同时考虑洪水及车辆冲击等水平荷载；整个钻孔平台用30根Ф720mm、δ=9mm钢管桩，桩长24m，考虑局部冲刷增加，平台上游一排桩加长至26m，相邻管桩间设置水平联系及剪刀撑，钢管桩顶设型钢承重梁、分配梁，平台顶面采用旧钢模板。（如图2）

图2

钻孔平台布置图

图3

护筒导向架示意图钩4设正钻孔灌注桩施筐工静4.1峡绑钢护筒制作与途下沉订2皮#疮墩位处覆盖层搜厚，覆盖层中泡松软的粉土及蔑粉砂易坍塌，讨一般冲刷及局卸部冲刷达押8.2m叠，故决定护筒徐底沉入至粉质凝粘土层，其高滚程为喇-5.0m妇，护筒入土深纵度超过丧8m菠；为度洪需要努，护筒顶标高瞎取日+烛15.0m感；钢护筒直径勤采用绞2.23m声、形δ骡=灌12mm会、用旬7m缩定飞尺意A屠3炊钢板卷制；为角避免护筒施沉想过程中卷曲变睛形，在护筒刃犯脚贴焊我高诊h=拴200mm姻、扒δ裤=基12mm氏的加劲箍。良钢护筒下沉首慌先依靠导向架狮定位，再采缎用役90K拐W仁振动打拔桩锤攀施沉。导向架稼型式买为僵“阀井亦”紫字形尾，住(喷如萌图扶3应)面。导向架自身遍定位很重要，摩根据桩位中心贴点采用全站仪狐对导向架进行荣精确定位并固扁定在平台上，多确保钢护筒定杂位准确。枕4.敞2牌钻孔设备选型绵图辜4榆殊钻头构造示意惨图哲2慢#友墩为桩亲径闸D=戏2m慢的摩擦桩，根睬据桩身所处地钥层地质，决定烦采用正循环回诵旋钻孔，选择机回旋钻篮机穿GPZ20忙0把型、梳形刮刀匠合金钻头及笼亦式刮刀合金钻甩头，由于孔深截达到盈100.5m吵，为防止偏斜苏孔，钻杆上增巩设导向圈。钻锄头及导向圈示芽意如姜图抓4怕，聋2毒#瞎墩投入的钻孔求设备见猴表蕉1来。椒语核钻孔设伞备巨判拘仓嫁刺怠小额表成1要设备名称恶设备型号茧单位刘数量阁新旧程度违回旋钻机些GPZ200尘台看3保90%益梳式钻头壳Ф乎200涝个促3须100%塘笼式钻头刘Ф升200妙个窜3苗100%辽泥浆泵遭3PN照台存9它80%瓶4.3掠促泥浆循环系统窜设置突2技#裂墩将钻孔桩钢沾护筒连通用作它泥浆循环系统编的沉淀池及储河浆池，代替设凤置专门的沉淀恒池及泥浆池。食钻孔桩钢护筒沫顶高哨程泳+民15.0m俯，施沉钢护筒次时河床标荣高坐+脖7.0m尤（小浪底调水巾调砂冲刷近乒5m池），河床以上摘钢护筒内空间抛可储存泥浆摄31m示3泻、满1败5龄根钢护筒共储启存泥浆北465m液3柏。实际施工中三，喜在贩1臣5博根钢护筒顶面鸭以下楼20cm沉处开口并杀用傻D=秒30cm跪的半圆钢槽连笛通，作为输送晨泥浆通道。每冬开钻一个孔，付利用相邻的三慧个钢护筒作为书泥浆循环池，欣其中一个为沉处淀池、另两个菊为储浆池。钻均孔过程中，首划先用泥浆泵从拣两个储浆池中暑泵送泥浆进作倦业孔内，泥浆付由作业孔溢流凳到沉淀池，经话沉淀后，由沉娱淀池溢流到储牢浆池，形成泥乎浆循环。采用汪泵吸的方法将蛮沉淀池中的沉拘渣排至专用容库器内运走。中在正循环钻孔过过程中，泥浆维用作护壁、悬报浮钻渣、抵抗肿孔外水位和地卷下水位压力干。轿2丽#割墩桩基地层为要粉土、粉砂及曲粉质粘土，在橡钻孔过程中易鼠坍塌、易缩孔为，而且地层原秤土造浆性能不并好。为保证达谊到好的护壁效兄果、有效悬浮谣钻渣、控制缩羽孔，实际施工违中，泥浆采用广优质膨润土、驼烧碱及聚丙烯小酰胺纤维拌制愧，达到以下泥垮浆指标：相对侧密度贪：怎1.崖2罪～就1.4女5微、粘割度棒1化9喘～稍28愿s块、含砂魔率送≤参4其%肤、酸碱要度幸8凝～猜1访0嘱，膨润土为造象浆的浴主要材料、烧蜘碱辅助膨润土懂提高泥浆的酸突碱度和胶体率余、聚丙烯酰胺汤纤维提高泥浆坏悬浮钻渣的性弊能。制作泥浆储是在钢护筒内求用钻机回旋拌凯制而成，初始腰制作泥浆数量昨达柜100m妻3所。在钻孔过程辱中，随时检测境泥浆指标，当榆孔外水位升高币或进入粉土、盐粉砂层钻孔时塘，调整泥浆指压标达到上述指澡标的上限值；镜当进入粉质粘角土层时，适当扎增加烧碱；当酒泥浆指标值合启格而钻孔进尺戏缓慢时，适当彩增加聚丙烯酰龙胺纤维，使钻博渣快速被悬浮改排出。泥浆相尚对密度和粘度求大，泥浆净化均及钻进困难，委影响钻孔工效瞒；因此，根据诸不同地层合理填调整泥浆指标拜有效提高钻孔目工效并保证钻过孔质量安全。4.4钻孔域为防止钻孔扰扒动使邻孔孔壁士坍塌或影响邻棕孔已灌混凝土企的凝固，我们蓝将开钻的三台压钻机间隔开来领使其互不相邻东，同时，开钻开孔在相邻孔灌雄注混凝土结急束耀2抵4诵小时后进行。王为防止黄河水醉对钻孔平台的较冲击，首先开励钻上游第一排咳桩，在渡洪时归，第一排桩用滨作加固钻孔平座台。弃2忍#锯墩基桩孔深、差软硬地层交错拒频繁，出现塌僻孔、缩孔、偏逝斜孔的可能性垄大，因此根据假不同地层选择嚷与之对应的泥贞浆性能、钻头恢、钻速、进尺旦。对于钢护筒怪内阵12m岸左右的地质覆挪盖层，由于有抓护筒作为孔壁锋，我们采用梳神形钻头、稀泥影浆、大泵量、鹊减压中速钻进诸，每小时进尺灰不大于堆1m肉；钻头穿过护境筒刃脚，为防趟止扩孔、渗漏售、坍塌和偏斜而孔，采用稠泥枯浆、大泵量、笔减压抵挡慢速脏钻进。钻至高垃程－宪10m句左右的粉土层戴，孔深达莲25m链，不同地层交戴错频繁，为防秤止偏斜孔，更家换梳形钻头为抗笼式钻头，并振增加导向圈。切在随后的钻进态过程中，对于逐粉土层，采垂用稠泥浆、大我泵量、减压低桑档慢速钻进，算每小时进尺捆60cm挥；对于粉砂层幸，为防止塌孔面，提高泥浆相脾对密度、小泵炕量、减压低档碑慢速钻进，每闪小时进尺卫40cm播；对于粉质粘污土层，遇水后上易膨胀，使孔翠径缩小，为防蚕止缩孔，采用名酸碱度辞为屑1棋0茧、较稀的泥浆牛、大泵量、减侄压快速钻进，暂适当扩孔，每告小时进尺睬60cm诞。4.5清孔魂清孔方法是根势据钻孔方法、究机具设备和土厌质情况确定的服。泛2霞#店墩桩基采用换斤浆法清孔，由酿于孔深、拆除夹钻杆和钻头、核下放钢筋笼及究下导管时间长寇，泥浆含砂率捏较大，孔内沉扁淀增加，要进恩行二次清孔。使第一次清孔是成在终孔后，停荒止进尺，稍提横钻锥离孔释底床1挺0笔～园20c蜻m居空转，并保持樱泥浆正常循环攀，以中速压入超相对密度青为份1.0槐3麻～斗1.1制0苍的较纯泥浆，赤把孔内悬浮钻钻渣较多的泥浆企排除。由么于折2映#钟墩桩基地质特戏点，钻孔过程赤中，泥浆含砂腰率高硬达垦8部%待，为了减轻第泉二次清孔压力盆，又避免发生演泥浆指标过低桐导致塌孔，规往定第一次清孔悔达到泥浆指标呼：相对密峰度韵1.丢2泪、粘度大伯于饰18般s厦、含砂率小脉于站4典%他；第二次清孔旷在拆除钻杆和跳钻头、下放完疲钢筋笼并下完靠导管后进行，像上述三个环节浅耗涌时主1赠6骗小时，并且刮傅掉孔壁部分泥热皮，使孔底沉明淀砂和大量的告浮浆，所以第伐二次清孔主要赛清除孔底沉淀蕉和浮浆，达到佳以下指标要求侦：相对密性度柱1.1显0白～围1.1芝5溪、粘射度协1速7壮～巧20野s帜、含砂率殿＜慈4案%挠、沉淀厚度＜枯20cm纳，第二次清孔蝶在灌注混凝土紫的导管上端连矛接特制弯管并湿与泥浆泵连通桶形成泥浆循环划系统进行。商4.6污态钢筋笼制作、卡下放寿2撞#暴墩桩基钢筋笼席长醋92m让，采用加劲筋歇成型法制作钢颠筋笼，钢筋骨影架的保护层用回绑扎混凝土预咬制块设置。由蒜于钢筋笼很长衰，为节省钢筋型笼下放入孔时架间，结合现场樱起吊设备能力骗，将钢筋笼做冰成每节恐18m起，单根钢筋笼澡共哪6禽节。起吊及下航放钢筋笼利强用览35做T玉汽车吊主副钩夜配合进行四点异起吊、悬空转反换成竖直状态哥后下放入孔，融单根钢筋笼下懂放并固定耗贩时紧8烛小时。丛4.7魔拖灌注水下混凝棍土吩基桩钻孔至设收计标高，验收亩后进行第一次跪清孔，然后拆屑钻杆和提钻头违、下放钢筋笼迹、下导管，再造进行第二次清宅孔，达到要求弦后即可进行水盯下混凝土灌注韵工作。灌注水汉下混凝土采取圣直升导管法，茅灌注时，混凝貌土拌合物是通币过导管下口进聋入到初期灌注傻的混凝土（作个为隔水层）下博面、顶着初期逃灌注的混凝土督及其上面的泥窜浆上升。为使竖灌注工作顺利盆进行，应尽量冠缩短灌注时间储，坚持连续作妥业，使灌注工英作在首批混凝烧土初凝以前的衔时间内完成。芝由恭导管福导管为钢板卷乱制焊接管，接惭头为螺旋丝扣熊型，导管内述径牧Ф立=孕300mm域、篮δ纽=堡6mm企，容许承受的块最大内压力为张：尾[P]=2悔·尘δ声·骂[妇σ新]约/巷Ф库·K统=2×6×较140/30滋0×1.5=林3.7MPa式中：批[机σ赌]度—婚A街3郊钢材容许轴向绩应力，鼻取安140MP秀a陵；颠

K宜威—挽安全系数，狂取禽1.拥5共；辞掠介δ渗—灌导管壁厚；哀狱叮Ф业—烤导管内径。叨导管可能承受毕的最大内压力辨为：亲

P叫=r墓c糠·h弓c吸-r出w参·H险w胀拖=1342.滩5KPa=1具.34MP穗a堪＜炒[P]=3.瘦7MPa

式中：叙P技—算导管可能受到艳的最大压力息（询KP歇a欲）；亚

r糟c猾—干混凝土拌合物男的重度（旋取抽24KN/m奴3斤）；蚁h鼠c绑—盼导管内混凝土绘柱最大高度巩（崭m廉），以导管全哲长计；辉r扫w绳—色孔内泥浆的重灾度慈（裳KN/m旁3筝）；颠H畜w溜—很孔内泥浆的深糟度砌（假m宁）。膏导管使用前应删进行水密承压斩试验，进行水恼密试验的水压跟力为：捕P尼w另=K·r族w楚·H卷w自（见《公路桥伴涵施工技术规牺范亿》葵JTJ041蒙-200惹0耽）运

=1执.3×11.邀5×100.早5=15循02KPa吃=1.5校MPa恢式中叉：致P配w品—程水密试验水压胁力核（诸KP谷a偷）；楚刚行K怨—见安全系数，当取未1.辞3驰；猾r丑w英—京孔内泥浆的重誉度脖（蒙KN/m睁3颂）；异H脉w蓬—盘孔内泥浆的深岁度供（店m认）。裤锅换水棍下蜓C2倍5迅混凝土配合比锡经过多组试配奸确定为：谦水泥：水：砂毕：石子：粉煤愈灰：减水误剂诚=36惧0甜：倚17善2行：天733.首9女：满1094.勾1旧：些4祝0拔：遍4.席8驰，塌落度任为订18行0般～恼220mm堪，初凝时录间蚁1颤0推～滴14沿h己。砂为中砂，桂粗骨料低为馋5磨～鸡31民.5mm赴卵碎石，外加律剂为高效缓凝芬减水剂。途贸估首批混凝土数主量幼按《公路桥涵剃施工技术规范关》映JTJ041织-200臂0肚要求，首批灌锄注混凝土的数灵量应能满足导扒管埋置深度然（瓦≥折1.0m坐）和填充导管程底部的需要，岩所需混凝土数者量计算如下：胶V呈≥符π匹（裳H锄1桐＋洽H岩2乡）全D俯2进/暂4凤＋链π浙h善1宴d沸2兔/4鸟=阶7.8m重3喘，崇式中领：造V悬—左灌注首批混凝霞土所需数量绩（括m税3烂）；婶D柔—展桩孔直径跌（摄m登）；狂H漆1分—悄桩孔底至导管怕底端间距，取亿0.4m虾；钩H沈2战—挑导管初次埋置狠深度，取并1.0m掘；警d吉—猎导管内径厚（榨m翅）；脆h哑1挽—屠桩孔内混凝土举达到埋置深殊度文H觉2申时，导管内混敞凝土柱平衡导网管外泥浆压力咳所需的高度伍（忠m执）影，盗h鲁1座=H泥w厘·r诵w志/r车c氧；费H去w胁—豪孔内泥浆的深考度励（拆m丽）；尾r症w导—碑孔内泥浆重度逼（挥KN/m帆3泰）；析r锁c驳—叼拌和物重度周（芦KN/m醉3挪）。僚经计算，首批窃混凝土方量应央大于妻7.8m铸3白