桥梁桩基、承台施工关键技术

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【摘 要】本文结合京杭运河特大桥跨北环线桩基、承台施工实际情况,对桩基施工技术与承台施工技术进行具体分析与探讨.

【关 键 词 】桥梁工程；桩基；承台；地质；技术

新建宁杭铁路客专线与既有北环线的交角为79度,跨既有北环线京杭运河特大桥DK241+563.84～DK241+611.84（既有线里程K203+030-K203+130）主墩（615#、616#）桩基分别为12-Φ1.25m钻孔桩,采用排列布置.以下将对该工程桩基、承台施工的关键技术进行分析：

1.桩基施工关键技术

在615#承台靠近铁路一角距轨道中心距离为11.5m,侵入到路基坡脚.最近钻孔桩位中心距离轨道中心为12.9m,在钻孔桩施工前需进行加固防护.同时,在钢管桩的顶部搭设一道工字钢纵横梁,以此发挥承重作用；在钢管之间设置横向的联系,平台中铺设枕木、轨道等,加装钻机完成钻孔桩的施工过程,为整个工程项目奠定基础.

1.1 粉细砂地层的施工

在粉细砂地层条件下完成钻孔施工,可能面临泥浆渗漏或者孔壁坍塌问题.因此在本工程施工过程中,粉细砂层的覆盖较厚,虽然采用打入长钢护筒的方法,但是对护壁效果不尽理想；再加上考虑经济因素问题,钢护筒底部没能覆盖到粉细砂层的底部.在钻孔施工过程中,主要采取以下几点措施：

（1）泥浆性能的优化.有关泥浆性能的问题,主要因素在于其密度、胶体率以及粘度等,在本工程施工,选用膨胀土造浆方式,但是漏浆现象没能完全避免；随后改为按照比例加入水泥、烧碱以及锯末等,以此确保泥浆发挥良好的护壁效果,并且注意在施工全过程强化泥浆的各项参数,效果良好.

（2）避免钢护筒振动问题.在本工程施工过程中,虽然泥浆的各项指标已经符合要求,但是孔内泥浆面突然下降2-3cm,经过现场原因分析,主要考虑钻机固定力不足问题,因此引发较大的晃动,造成钻孔平台发生振动现象,然后通过连接系统传递到钢护筒中；通过采取固定措施,提高钻机稳定性,并且将钢护筒与钻孔平台的联系放开,没有类似问题产生.

1.2 泥岩地层的施工

一般情况下,泥岩地质遇到水后产生风化作用,进而产生粘性较强的胶状物,粘贴在钻头中,增大了钻杆的扭矩,给进尺带来一定难度,甚至对钻杆产生破坏.因此结合工程实际情况,可采取以下防护措施：

（1）采取“扩孔钻进”施工技术,先利用 0.8的钻头进行钻进作业,已经通过泥岩层之后改为 1.5或者 2.2的钻头,逐渐将钻孔扩展到设计的直径参数,此时钻进的进度有了明显改进；

（2）利用钢丝绳将钻头与钻杆绑扎,避免发生钻杆折断现象时钻头脱落,以便进行打捞；

（3）做好常规性的起钻检查工作,定期对钻杆、钻头情况进行检查,并将钻头的胶粘物清除,如果发现钻进异常状况,应该及时停止钻进.

1.3 灰岩地层的施工

在溶洞灰岩地质条件进行钻进过程中,极易产生卡钻或者掉孔问题,如果洞壁位置有石钟乳、石笋等探出物,还可能造成钻杆折断现象,因此在施工中加强注意并采取防范措施：

（1）结合施工图纸实际要求,明确溶洞的位置、标高等,如果钻进处于溶洞附近,则应对钻压、转速、进尺等进行控制；

（2）在溶洞的顶板位置,采用悬挑法进行钻进,将钻机中的主卷扬机开启,吊住钻头与钻杆,确保钻头时刻处于无压钻进状态.

1.4 水下混凝土的灌注

本工程的水下桩基施工,采用直升导管法完成灌注砼过程,具体工艺分析如下：

（1）安装导管

导管的内径为30cm,底节长度定为4m,标准节长度2m,另有0.2-0.8m长的辅助导管.导管接头用法兰连接,接头处还应设置有防水胶垫,导管制作完成后按1.5倍孔底水压进行水密性试验,以保证浇注水下砼的过程中不漏水不爆管.安装下放好钢筋笼后便可进行下放导管,下放导管和提升导管可由钻机来完成,导管下到底后稍稍向上提起,确保导管底离桩基底在30-50cm.

（2）砼的拌制与运输

混凝土在9#搅拌站集中拌制,用混凝土罐车运至工地,再用混凝土泵送入漏斗.钻孔灌注桩水下砼的浇注要一次完成,中间不能停歇,为保证浇注一气呵成,要求砼初凝较迟而且和易性、流动性好,因此水下砼在拌和过程中应适当加入一些粉煤灰及缓凝减水剂,尽可能在首批浇注的砼初凝前完成整根桩的砼灌注.

（3）水下砼的灌注

浇注水下砼时,先在漏斗孔下用铁线扎住一个砼球,并把铁线引到漏斗外以方便剪断为宜,等漏斗装满拌合好的砼后,关上储料斗的阀门,等储料斗装满砼后,便可剪球.剪球后,漏斗内的砼往导管内灌,同时打开储料斗阀门,完成首批砼的灌注,如果灌注顺利,孔内应有相应数量的泥浆水翻起并外溢.储料斗的砼放完后再关上阀门,砼输送泵把拌合好的砼送入储料斗,送满后再打开阀门,至导管埋入砼5-5.5m后,拆去1-2节导管,如此循环直至砼顶面高出桩顶设计标高1.0m左右为止,最后拆去灌注砼的导管,漏斗等设备,待砼强度达到50%以后,用人工凿除,以保证桩头砼质量良好.

2.承台施工关键技术

2.1 基坑开挖技术

挖土采用挖掘机与人工清底相配合的方式,先用挖掘机挖至设计承台底标高20cm处人工开挖,且进行清理、整平.为保持工作面内无积水,沿基坑底四周开挖300×300mm的排水沟,在两角点处设置500×500mm的集水坑,集水坑内放置2台潜水泵进行排水.其抽水能力为渗水量的1.5倍以上.开挖出的土方部分作为回填料,其余土方,采用自卸汽车运输至指定的弃土场.

2.2 模板安装

承台均采用定型钢模,由专业钢模板生产厂家制作.在制作过程中,对其表面光洁度、拼装精度、模板的强度和刚度要严格控制,派专人监制.模板运到现场后,要及时组织试拼,使模板安装误差符合要求.在进行模型安装时严格按设计图纸进行,保证模型的垂直度,控制中线位置、高程,使其精度满足规范要求.模板拼缝横平竖直,板缝严密不漏浆.模板内面使用脱模剂.在模板与钢板桩之间采用φ48的钢管进行支撑,钢管的纵横间距为80cm；钢管与钢板桩间采用10×10的方木进行支垫. 2.3 钢筋的预埋与绑扎

钢筋统一在钢筋加工场加工,运输到施工现场绑扎成型.在绑扎前,先将桩头伸入承台的锚固钢筋扳成喇叭状.绑扎时注意施工顺序,事先安排好每种钢筋的绑扎顺序,确保按图施工,保证各部分的尺寸准确、间距均匀.另外,墩柱的预埋钢筋必须在承台钢筋绑扎时进行,采用点焊与承台、桩基础钢筋固定在一起.如果墩柱的预埋钢筋较高,则必须在承台四周搭设钢管支架,用以支撑和稳固桥墩钢筋.必要时将墩柱预埋钢筋截断进行预埋,但露出承台顶面的长度必须大于35d,在进行墩柱钢筋施工时采用滚扎直螺纹进行连接.预埋桥墩台钢筋时必须与桥墩纵、横轴线进行校核,同时要保证足够的锚固长度.在绑扎钢筋的同时,要严格按照设计要求安装好综合接地系统,且在浇筑混凝土前对其进行测试,满足要求后方能进行下一道工序施工.

3.结论与体会

通过本工程施工过程,结合既有方案,根据现场实际情况进行优化调整,再加上现场管理手段的支持作用,提高了桥梁基础部分的施工效率与质量,并且总结如下几点体会：

（1）利用同一型号的钻机,选择不同的钻头以及钻进方法,可以确保在不同地质条件下顺利完成施工过程,减少水上施工场地有限、运输条件不便等造成的更换钻机麻烦,进一步加快作业速度,降低工程成本；

（2）通过使用制式器材,完成水上龙门吊的组拼并且投入使用,具有高效性、安全性、经济性特征,可有效用于深水基础作业中；

（3）钢套箱的浮运与下沉,水下混凝土封底等,是承台基础施工部分的关键所在,因此在施工过程中必须制定可操作方案,提高工程效率,保障质量水平.