崖门大桥地质勘察与挖孔灌注桩设计

崖门大桥地质勘察与挖孔灌注桩设计

1引桥或引桥雅门大桥位于广东省珠海台阳沿海公路上，从雷珠到新会古斗段。它位于新会古祥市金门附近的新会河。崖门大桥是跨越崖门水道的特大型桥梁。主桥是采用双塔单索面,墩、塔、梁固结的混凝土斜拉桥,引桥采用预应力混凝土先简支后连续刚构。崖门大桥共有桩基116条,其中古井岸一侧从0#墩至9#墩为引桥墩,均为单排桩,每墩桩基4条,共计40条桩。16#、17#、18#墩为引桥墩,均为单排桩,每墩4条,共计12条。引桥桩径均为2.5m。崖门大桥工期紧,难度大,旱地桩基数量多,地形复杂。有的桩基不宜安装钻孔机械,同时也不具备多台钻机同时施工的条件,故旱地桩基采用挖孔灌注桩。挖孔桩采用人工和适当的爆破,配合简单机具设备挖掘成孔。挖孔灌注桩需用机具少,成孔后可直观地检查孔内土质情况,保证桩的质量。另外,挖孔桩可利用众多人工优势进行多条桩基同时施工,大大加快施工进度,缩短工期,取得良好经济效益。崖门大桥地质钻探资料表明:大桥桥址范围内的地质条件较好,主要表现为:a.未发现有大规模的断裂构造和不良的地质现象。b.基岩埋深大多数较浅,大部为10m左右。c.基岩岩层性质较好,均为花岗岩,结构好,抗压强度高。如引桥16#墩,该段岩面埋深比较浅,岩面为左低右高,岩性为粗粒结构大块状花岗岩,完整性较好。引桥桩基采用挖孔灌注桩。2挖掘孔桩的施工技术2.1整地护壁、护坡施工前根据地质和水文条件,因地制宜,选择合适的孔壁支护类型。引桥挖孔桩成孔支护采用25#混凝土适当插以ϕ8、ϕ12钢筋增加护壁强度。在开挖前应平整场地,清除破面危石和浮土,坡面有裂缝或坍塌迹象的应加设必要的保护,铲除松散土层并夯实。施工前测量人员施测墩台桩位,确定桩孔准确位置,设置护桩并经常检校。孔口四周挖排水沟,做好排水工作。及时排除地表水,搭好孔口雨棚。安装提升设备,布置好出渣道路,合理堆放材料和机具,不增加孔壁压力和影响施工。2.2桩位开挖,确定开挖顺序施工前根据测量人员施测的桩位,平整场地,定出开挖半径,开挖的孔渣采用绞车提升。第一节1m挖好后即支护壁模板,浇注护壁混凝土,护壁厚度在10cm～15cm,混凝土标号要求25#。第一节护壁浇注完后,测量人员复测桩位偏差情况,定十字交叉点于护壁上,以后每挖一节支护壁模板浇混凝土前,依据孔壁十字线中点吊垂线控制桩位偏差,桩位偏差要求控制在5cm。开挖顺序视土层性质及桩孔布置而定,土层紧密,地下水不大,一个基础的所有桩孔可同时开挖,便于缩短工期,但渗水量大的孔应超前开挖,集中抽水降低其它孔水位。每条桩开挖分三层:土层、强风化层和微风化层。其中,土层用砂铲,铁钎既可开挖,到了强风化层,人工无法挖掘,采用柴油空压机带动风钻帮助开挖,强风化层中若用风钻开挖困难,或进入微风化层时,改用爆破施工方法。进入微风化岩层后,可不浇注混凝土护壁,但每次爆破前必须检查桩的偏位情况,控制在设计要求范围内。挖孔如遇到较大的潜水层承压水时,如15#墩在崖南岸边,渗水强,采用稻草过滤,钢筋混凝土护壁,潜水泵抽水的措施排水,使挖孔顺利进行。2.3爆破质量控制桩基开挖遇到坚硬的中风化或微化岩层时,依靠人工和风钻无法开挖,必须采用爆破施工方法。崖门大桥引桥桩基采用微差爆破法。微差爆破法是一种应用特制的毫秒延期雷管,毫秒继爆管或微差起爆器,以毫秒(ms)级时差顺序起爆各个(组)药包的爆破技术。它能有效地控制冲击波,震动和噪音在最小限度内,具有操作简单、安全、迅速、降低炸药消耗和超挖量等优点。爆破作业场地四周环境较简单,100m范围内基本没民房,爆破直径控制桩径范围内。孔眼采用钻杆40mm的空压钻机先打导孔,导孔深一般1.2m左右,然后在孔眼中放入条型药包,采用中心锥形掏槽,辅助眼与周边眼相结合的布孔方式(图1)。在微风化粗粒花岗岩层,周边眼约15～20个,辅助眼掏槽眼约13～17个。掏槽眼的斜度一般可视岩层变化,采用大串联毫秒微差爆破网络分段起爆,首先起爆中心眼和掏槽眼,再起爆周边眼。段差控制在50～100毫秒之间,段最大起爆药量控制在1.8kg以下,采用UFB—200型放炮器起爆。爆破作业施工顺序为:准备工作—钻眼—装药—联线—覆盖孔口—爆破—通风—清渣。在爆破作业中可能会遇到瞎炮,发现有瞎炮立即封锁爆区,由爆破班长按以下方法处理:瞎炮是因为炮孔外的电线电阻、导火索、电爆网不合要求,经检查可燃性和导电性能完好,纠正后,可重新接线起爆。当炮孔深度在50cm以内时可用裸露爆破法炸毁,当炮孔较深时,可用木制或竹制工具小心将炮孔上部的堵塞物掏出,将拒爆的雷管销毁,或将上部炸药掏出部分后,再重新装入起爆药包起爆,或在距炮孔近旁60cm处钻一与原炮孔平行的新炮孔,再重新装药起爆,将原瞎炮销毁。钻平行孔时应将瞎炮的堵塞物掏出,插入一木棍作为钻孔的导向标志。在处理瞎炮时,严禁把带有雷管的药包从炮孔内拉出来,或拉动电雷管上的导火索或雷管脚线,把电雷管从药包内拔出来或掏出药包内的雷管。2.4反向合成矿装爆破作业的安全措施:(1)炮眼要按设计的孔网布置钻凿,钻眼角度要符合设计规范,孔深要达到要求。(2)装药时要注意保护雷管脚线,采用反向装药,保证不瞎炮。(3)保证堵塞质量,堵塞长度不小于眼深的1/3。(4)装药由熟练爆破工人操作。(5)现场施工确定单孔药量。(6)确认安全后才可联线,联线后应立即覆盖。(7)爆破时应划出警戒范围,立好标志,现场人员应撤到安全区域,并有专人警戒,以防爆破飞石伤人。确认警戒安全可靠后,方可由专业施工员通知起爆。(8)起爆后及时检查爆破情况,发现有瞎炮立即封锁爆区,由爆破班长按规定处理。3灌注水下混凝土崖门大桥引桥桩基按设计要求必须嵌入单轴极限强度不小于30MPa的微风化花岗岩,嵌岩深度2.5～4.0m左右。挖孔达到设计要求后,对孔底进行清理,做到无松渣、淤泥、沉淀等。按《桥规》对成孔质量进行检查,检查孔的中心位置、孔径、倾斜度等是否在《规范》允许偏差范围内。合格后,方可下放钢筋笼,灌注混凝土。灌注混凝土前,将钢筋笼和孔壁冲洗干净,抽干孔内积水,清除孔底残积的沙土后方可灌注混凝土。混凝土灌注方法由孔底及孔壁渗入的地下水上升速度而定。当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度小于6mm/min时可采用在空气中灌注混凝土桩的方法,习惯上称为干打混凝土。使用泵管灌注混凝土,混凝土尽可能在泵管中自由坠落,泵管应对准孔中心,开始灌注时,孔底积水要清理干净,水深不应超过5cm。灌注速度应尽可能快,使混凝土对孔壁的压力尽快大于渗水压力,以防水渗入孔内。在灌注高度小于2