橋梁鉆孔樁基深水接樁施工

1、橋梁鉆孔樁基深水接樁施工王約發(fā)1 曾雅敏2 彭愛紅3(1、南建線監(jiān)理代表處 南豐 344500)(2、3江西省公路橋梁工程局 南昌 330006)摘 要：本文介紹南建線A合同段南豐大橋在流沙地質(zhì)河床，水位深，砂層厚度大，易產(chǎn)生涌砂現(xiàn)象的情況下，采用圓形鋼護(hù)筒圍護(hù)，外圍采用砂袋圍堰，深水注漿固砂方法阻止?jié)B水涌砂，進(jìn)行接樁處理的方法。關(guān)鍵詞：橋梁工程；鋼護(hù)筒圍護(hù)；河床水下注漿；基樁接長施工3 / 3文檔可自由編輯打印0 前 言南豐大橋位于南豐縣城郊區(qū)，是南建線戰(zhàn)備公路（南豐建寧公路）跨越盱江河的一座特大橋，橋長547.2m。大橋上部構(gòu)造為18×30m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)組合箱梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式

2、橋墩配鉆孔灌注樁，樁直徑為1.8m，柱直徑為1.6m。2#3#墩處河床，覆蓋層為5.2m，全為流沙。水深3m。大橋2#6#墩的樁頂原設(shè)計(jì)標(biāo)高為80.669m，設(shè)計(jì)變更后取消橫系梁為1.4m，樁頂標(biāo)高變?yōu)?4.069m，需接長3.4m。接樁施工時(shí)水位標(biāo)高84.9m。1 鉆孔樁接樁方案及設(shè)計(jì) 在河道水位有3m深，砂層有5.2m厚的情況下，經(jīng)探討后，決定采用圓形鋼護(hù)筒圍護(hù)，鋼護(hù)筒外圍采用砂袋圍堰，深水注漿固砂封底。待注漿砼形成強(qiáng)度后，將鋼護(hù)筒內(nèi)水抽干，鑿除樁頭松散砼，焊接接樁鋼筋，立內(nèi)模，澆筑接樁砼，待鉆孔樁砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行墩柱施工。1.1方案的技術(shù)可行性水泥漿的密度比水大，通過注漿方法將水泥漿置

3、換護(hù)筒內(nèi)砂層的水，使水泥漿滯留在砂層內(nèi)。在鋼護(hù)筒內(nèi)水位與河道水位相平時(shí)，底部砂層沒有水壓差，不會產(chǎn)生滲流和涌砂。鋼護(hù)筒內(nèi)表面水在注漿后沒有被撓動，護(hù)筒底部不產(chǎn)生涌砂和滲水，水泥漿在這種情況下就不會被稀釋降低濃度。經(jīng)過一定時(shí)間后，砂與水泥漿凝結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度，與鋼護(hù)筒和鉆孔樁身形成整體，從而達(dá)到阻止涌砂和滲水的效果。1.2圍水設(shè)施各項(xiàng)參數(shù)確定與設(shè)計(jì)1.2.1圍堰尺寸及圖形 利用鉆孔樁施工砂袋圍堰加固加高，圍堰與圓形鋼護(hù)筒之間各留有1.5m的操作寬度。圍堰完成以后，再往圍堰里填滿砂。2#墩（兩根鉆孔樁）圍堰見圖1：10.2m 砂袋圍堰6m 6m 6m 7.2m 圖1 鋼護(hù)筒1.2.2圓形鋼護(hù)筒直徑D的確

4、定 圓形鋼護(hù)筒直徑應(yīng)比鉆孔灌注樁直徑大，且每側(cè)應(yīng)留有注漿工作寬度，以便于施工人員進(jìn)行底部注漿封底施工操作；再則考慮護(hù)筒下沉?xí)r會產(chǎn)生偏移、傾斜的可能性，故每側(cè)應(yīng)至少有0.6m左右寬度。圓形鋼護(hù)筒直徑即為鉆孔灌注樁直徑加上兩側(cè)0.6m的寬度即為3.0m直徑。1.2.3圓形鋼護(hù)筒長度L的確定 圓形鋼護(hù)筒的筒頂應(yīng)高出砂袋圍堰頂面一定距離，以避免河水沖進(jìn)護(hù)筒內(nèi)部，影響樁基鋼筋接長和砼澆筑的后續(xù)工作施工。由于護(hù)筒長度越大，造價(jià)越高，決定采用0.3m作為護(hù)筒頂面高出水面高度。 圓形鋼護(hù)筒的筒底應(yīng)比原設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高低，以使樁身與注漿砼固結(jié)形成整體，在鑿除鉆孔灌注樁松散砼時(shí)不會鑿穿后再次出現(xiàn)涌砂，決定采用0.4m

5、。 圓形鋼護(hù)筒長度的計(jì)算為河床水位標(biāo)高84.9m減去原設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高80.67m，再加上0.3m的安全高度和0.4m的粘結(jié)高度，共5.0m長度。1.2.4圓形鋼護(hù)筒壁厚t 鋼護(hù)筒采用低碳鋼A3鋼，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，承受3m的水壓力采用壁厚1.5cm足夠。1.2.5圓形鋼護(hù)筒自重W 鋼護(hù)筒長度L采用5m，直徑D為3m，壁厚t為1.5cm。鋼密度一般為7.8g/cm3。所以該護(hù)筒自重：W=(D)tL=7.8×103×3.14×3×0.015×5=5.51×103kg=6 t2.3注漿位置及深度p的確定 在鋼護(hù)筒內(nèi)鉆孔樁的樁頭松散砼鑿開后，鋼護(hù)筒在鋼

6、護(hù)筒內(nèi)鉆孔樁的樁頭松散砼鑿開后，鋼護(hù)筒底部注漿砼重力最小，水壓力不變，此時(shí)為最不利情形。假定注漿砼與護(hù)筒及鉆孔灌注樁的摩阻力影響忽略不計(jì)（偏安全考慮），在注漿砼的自重與水的壓力相等時(shí)，水才不會沖破注漿砼而涌入鋼護(hù)筒內(nèi)。 取定護(hù)筒底為注漿砼底部 ，F(xiàn)浮為水壓力，W砼為注漿砼重力。設(shè)注漿砼厚為pm，S砼為注漿砼底部面積(即鋼護(hù)筒面積扣除鉆孔樁面積)見圖2： F浮= r水×S砼 ×h W砼= r砼×V注F浮=W砼r水×4.7×S砼= r砼×p×S砼p= r水×4.7r砼=4.7/2.4=1.96m（水泥漿比重一般是水的2

7、.4倍） 3m 鋼護(hù)筒4.7m 鑿 樁 p鉆孔樁 注漿砼3m 圖2 由此可知 ，取注漿深度p為2m厚能夠滿足要求（從護(hù)筒頂面往下3m即為注漿頂部）；注漿的平面范圍周邊以超過護(hù)筒外圍0.5m為標(biāo)準(zhǔn)，即直徑為4m的平面面積范圍。注漿采用水灰比為0.4的配比，為提高水泥漿流動性，摻加外加劑為減水劑，用量為水泥用量的0.8%,水泥為32.5#普硅早強(qiáng)水泥。注漿砼體積：V=(D2d2)p4=3.14×(421.82) ×24=20.03 m3（d為鉆孔樁直徑）水泥漿體積占注漿砼的0.4水泥用量M=20.03×0.40.4=20.03t減水劑用量N=20.03×0.

8、8%=160.2kg2 鉆孔樁接長施工2.1砂袋圍堰，鋼護(hù)筒下沉在鉆孔樁周圍6m處用砂袋進(jìn)行圍堰，將已加工完成的圓形鋼護(hù)筒（直徑為3m，長度為5m，壁厚為1.5cm）運(yùn)送到工地。通過測量定位，確定鉆孔樁的樁位后，將鋼護(hù)筒中心對準(zhǔn)樁基中心放下。由于鋼護(hù)筒在自重作用下會插入砂中，但沒有到計(jì)算所要求深度。為了使它到位，可用抽砂機(jī)抽出，再在護(hù)筒頂部放置鋼軌和砂袋壓重，加速其下沉，直到護(hù)筒插入到指定深度（水面線以下4.7m即標(biāo)高為80.2m）為止，停止抽砂，將鋼軌和砂袋撤除。待鋼護(hù)筒內(nèi)停止涌砂和滲水后，測定護(hù)筒內(nèi)砂面標(biāo)高（計(jì)算砂面高度在護(hù)筒頂以下3m）。若護(hù)筒頂往下超過3m，往護(hù)筒里填砂，直到注漿厚度能

9、滿足兩m注漿深度，能抵抗水的浮力作用。2.2注漿當(dāng)護(hù)筒內(nèi)外水位相同，護(hù)筒內(nèi)不會出現(xiàn)涌砂和滲水時(shí)，可開始注漿。注漿采用壓力為1MPa的壓漿機(jī)，注漿管采用細(xì)長鋼管（外徑為3cm，長度為5m，內(nèi)部空心，底部封閉，兩側(cè)開小孔），水泥漿采用水灰比為0.4的配比，外摻加0.8%的減水劑。稠度為1418s。將注漿管插入到護(hù)筒底部砂中，開始注漿。注漿范圍為鋼護(hù)筒內(nèi)樁周圍的砂全部注降(樁頂不用注降,因?yàn)橐院笠铺摌额^和接樁)；在注漿時(shí)，將注漿管由下往上慢速抽出，抽離鋼護(hù)筒內(nèi)頂面砂層后停止。每次注漿間距一般為20cm，整根樁注漿應(yīng)一次性操作完成。 2.3接樁施工注漿施工完成以后，護(hù)筒內(nèi)水不允許再出現(xiàn)擾動。經(jīng)過兩天

10、后，砼達(dá)到一定強(qiáng)度，可以將護(hù)筒內(nèi)水抽干。在注漿砼的作用下，鋼護(hù)筒內(nèi)不會出現(xiàn)滲水和涌砂，可開始進(jìn)行鑿除樁頭松散砼施工，焊接接樁鋼筋，立模，澆筑接樁砼，達(dá)到一定的強(qiáng)度后拆模。將鋼護(hù)筒外圍的砂抽空，在抽砂和水同時(shí)，在注漿砼頂部將鋼護(hù)筒割開。用吊機(jī)取出鋼護(hù)筒后，用于下一根樁接樁施工。2.4注意事項(xiàng)2.4.1 鋼護(hù)筒內(nèi)水位必須與河道水面在相同高度才能注漿。注漿時(shí)，施工人員要做好防護(hù)措施，配帶防護(hù)眼鏡，以免水泥漿濺入眼睛。2.4.2 鑿樁頭時(shí)，鉆孔灌注樁周圍泥壁可能會產(chǎn)生少量滲水，可待全部鑿?fù)暌院笤阢@孔灌注樁周圍鑿孔眼，待護(hù)筒內(nèi)外水位相平后在孔眼處再次補(bǔ)充注漿。經(jīng)這樣處理以后，鋼護(hù)筒沒有再出現(xiàn)滲水了。3 鉆孔樁接長經(jīng)濟(jì)效果南豐大橋2#和3#墩共四根樁經(jīng)注漿處理，實(shí)際共用水泥40t和外摻減水劑320kg用于注漿處理，人工工日合計(jì)100工日左右，抽砂機(jī)12個臺班。平均每根樁的施工時(shí)間是5天左右，費(fèi)用為6000元。 因此，對于水下砂層較厚