浅谈孤石区桥梁桩基础施工

浅谈孤石区桥梁桩基础施工

0桥梁桩基孤石处理广东省潮汕区花岗岩广泛分布，30米范围内分布多丛岩石。孤石以椭圆形状为主,由石质坚硬、弱风化～微风化的花岗岩组成。孤石竖向尺寸多以2～3m为主,个别孤石达5～8m。孤石的空间分布不规则,不少桩位处分布多层孤石。汕头-昆明高速公路潮州段靠近山边的桥梁桩基普遍遇到孤石,如果按常规施工方法成孔,经常出现卡钻、斜孔、掉钻头、塌孔等事故,一根桩基成孔时间一般为15～45d,不但工期长,而且施工成本较高。文献查阅表明,目前可供借鉴的桥梁桩基孤石处理的经验不多。汕头-昆明高速公路潮州段通过多次试验和反复论证,摸索出效果较好的桥梁桩基孤石处理方法。1施工方案1.1桩基施工补勘对孤石区的桩基需采用逐桩钻探。因此,对孤石区桥梁未满足逐桩钻探的工程,桩基施工前应进行施工补勘。施工补勘采用XY-1A-4型地质钻机,配直径90mm钻头。钻探过程中按顺序摆放好芯样,做好芯样编号标识,详细记录地质情况的变化,特别是孤石分布情况,并拍照留底。1.2冲锤的选择采用冲孔桩机配梅花形冲锤施工。采用重量大、与桩径相等的冲锤。直径1.8m桩选用6.8t冲锤,直径1.5～1.6m桩选用4.8t冲锤,直径1.2～1.5m桩选用3.6t冲锤。每台冲击钻机备用一个冲锤。为使冲锤坚硬耐磨损,冲锤采用合金钢专用牙齿,牙齿高度小于5cm,并与锤唇焊接牢固(图1)。1.3冲孔桩施工工艺汕头-昆明高速公路潮州段桥梁桩位处的孤石,采用了浅层孤石挖除、逐孔超前钻孔爆破、抛石纠偏、桩孔内钻孔爆破等四种处理方法中的一种或几种方法,大部分桩采用了上述四种方法。采用上述四种方法的冲孔桩施工工艺见图2。勘察时未发现孤石但桩基施工遇到孤石时,采用抛石纠偏、桩孔内钻孔爆破两种方法。1.3.1普通预应力挖掘地表以下4m范围内的孤石可直接采用普通挖掘机或长臂挖掘机挖除。挖除后的桩位需要分层回填土,确保密实度,避免桩基冲孔施工时孔口出现坍塌现象。1.3.2前孔桥钻的孤石爆炸根据汕头—昆明高速公路桥梁桩基直径情况,对竖向尺寸大于2m且埋深大于4m的孤石进行超前钻孔爆破。(1)爆破钻孔布置根据孤石分布情况,一般按桩直径≤1.2m布置2个孔、直径1.3m～1.6m布置3个孔,直径≥1.8m布置4个孔的原则布置爆破钻孔,爆破钻孔距离桩边10～15cm(见图3)。(2)钢套管钻孔测放桩中心点及爆破钻孔位置,爆破钻孔采用XY-1A-4型钻机、配直径90mm钻头。地表下2～4m范围内下直径12cm、壁厚1cm的钢套管,以防塌孔。钻机就位时调整底座水平度,钻孔倾斜度控制在0.5%以内。爆破钻孔深与桩长相同,钻孔过程中摆放好抽出的芯样并做好芯样编号标识,详细记录地质情况的变化,特别是孤石分布情况,并拍照留底,为爆破作业人员提供详细的地质柱状资料。为节约工程成本,施工补勘可以与爆破钻孔结合进行,利用施工补勘孔作为爆破钻孔。(3)爆破及爆破管安装装药前用测绳测好爆破钻孔深度,若存在堵塞现象,采用空压机进行清理疏通或重新下钻杆清洗。在爆破钻孔内下直径63mm的PVC管,PVC管底密封,管节之间采用套管连接,连接前PVC管接头段上涂专用胶水,保证连接紧密。为便于下管,下管时向管内装满清水。PVC管下到孔底后,爆破钻孔孔壁和PVC管之间采用中粗砂回填密实,然后采用空压机把管内清水全部吹出。爆破作业采用硝铵炸药和微差毫秒电雷管。炸药位置比孤石底部和顶部各超过50cm长,每米药量约2.5～3.0kg,电雷管安装在炸药底部1/4左右。无孤石处填塞中粗砂(见图4)。每节段装药完后用测绳检测装药位置和长度。装药出现堵塞时,在未装入雷管前,抽出PVC管,清理干净后重新下管。(4)警戒范围及目标雷管引线连接在电箱处,各项工作重新检查一遍,按《爆破安全规程》(GB6722-2003)规定的警戒范围进行警戒。在规定的时间段内合闸引爆(图5)。爆破顺序自下向上,同一根桩的各个爆破钻孔同时引爆。(5)审查效果爆破后由指定专业人员检查爆炸孔数,确认无哑炮时,才能进入下道工序,若发现有哑炮时,由专业人员切断引爆线并进行处理。1.3.3更换备用锤重新测放桩中心点并做好护桩,埋好钢护筒后冲击钻机就位冲孔。每个台班检查冲锤不少于2次,冲锤掉牙、裂纹、崩角等时更换备用锤。由于冲孔持续时间长,应采取以下措施:(1)场地必须有足够的压实度和平整度;(2)加长护筒长度,防止孔口塌孔;(3)提高泥浆比重,便于长时间护壁;(4)减少落锤高度,避免冲程过大造成扩孔、掉牙;(5)采用“勤换浆、勤捞渣、勤测中”三勤方式施工。1.3.4爆破孤石的偏孔现象桩基冲孔遇到孤石时容易出现偏孔现象,即使遇到超前钻孔爆破的孤石,也可能出现偏孔现象。出现偏孔时可以抛填片石纠偏,桩孔内回填片石至高出孤石1～2m,然后重新冲孔,冲孔时提锤高度控制在1.0m以内。1.3.5内孔内孔爆炸偏孔后经2～3次抛石纠偏效果不明显时,宜采用桩孔内钻孔爆破处理孤石。(1)时孔内布孔此时布孔有孔内和孔外两种方式,孤石顶面倾斜约小于60°时在孔内钻孔,孔内布孔与超前钻孔相同;大于60°时在孔外钻孔,桩径≥1.3m在孔外布设2～3个孔,桩径≤1.2m在孔外布设1个孔(见图6)。(2)钢套管与钢护筒孔将冲击钻桩机移开,在钢护筒顶搭设钻孔平台,地质钻机就位钻孔,下直径12cm、壁厚1cm的钢套管,钢套管底部到孤石顶面,顶部高出钢护筒顶,以减小塌孔影响。钻孔期间孔内泥浆中加入少量水泥,加大泥浆粘度,防止孔内出现塌孔现象。钻孔深度为钻穿孤石后继续钻进50cm(图7)。(3)破钻孔与pvc管之间回填中粗砂钻孔完毕后,下直径63mm的PVC管止爆破钻孔底,PVC爆破钻孔与PVC管之间回填中粗砂,利用空压机将PVC管中水吹出,然后提出钢套管。在孤石及其以下50cm范围内装药,PVC管其他部位填满中粗砂。其他工序参照超前钻孔爆破施工工艺。2该项目的改进2.1减少电池数量2.1.1斜交桥桥墩基础斜交桥结构轴线长,稳定性差,需要的桩数量多。对汕头-昆明高速公路潮州段双向四车道高速公路桥梁而言,一个斜交桥桥墩桩基础数量为6根,而正交桥为4根。2.1.2减少桩基数量通过优化结构型式,采用加大桥梁跨径组合跨越孤石区或者桥台结构采用轻形结构减少桩基数量。如汕头—昆明高速公路潮州段K22+437通道小桥(1-16m)通过协调移改地方通道后由斜交设计变更为正交,并将原扶壁桥台变更为薄壁桥台,将原设计桩基数量24根变更为12根。2.2减少桩长对于摩擦桩,通过加大桩径、增设系梁等措施可以减少桩长,一定程度减少成孔成本,缩短工期。2.3选择和修改线如果通过孤石区的线路较长,应考虑孤石处理成本因素,通过经济效益分析选取合理