大連輕軌跨海灘橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)

1、大連輕軌跨海灘橋梁根底施工技術(shù)摘要:利用鋼護(hù)筒跟進(jìn)穿過(guò)透水層、圍堰復(fù)合土工膜雙層隔水等方法相結(jié)合,成功解決輕軌橋跨海灘沉積粉煤灰層及石灰?guī)r溶洞等挖孔樁施工難題,確保施工平安和質(zhì)量。關(guān)鍵詞:快速軌道交通;根底;海灘;挖孔樁;施工技術(shù)1工程概況大連快速軌道交通工程3號(hào)線是連接大連市區(qū)和金石灘國(guó)家旅游渡假區(qū)的重要交通線路,全長(zhǎng)46.5k。其中13號(hào)橋?yàn)槿€的重點(diǎn)難點(diǎn)工程,橋址位于大連開(kāi)發(fā)區(qū)入口楊樹(shù)屯海灣中,部分橋墩(0號(hào)臺(tái)8號(hào)墩)位于華能大連電廠排灰池內(nèi)(原始地貌為海灘),其余樁基位于海灘中。橋長(zhǎng)550,橋跨類型為22孔25預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁,根底設(shè)計(jì)為人工挖孔樁和擴(kuò)大基矗橋址處最高潮位黃海高程

2、1.83,高潮位水深達(dá)68,海底依次為淤泥質(zhì)亞黏土23;砂礫石46;石灰?guī)r及部分泥巖。石灰?guī)r地段溶洞發(fā)育頻繁且海底有暗溝。0號(hào)臺(tái)8號(hào)墩段為電廠排灰池內(nèi),海底上外表沉積68粉煤灰,921號(hào)墩段為海灘原始地貌(圖1)。圖1全橋典型地質(zhì)示意2工程特點(diǎn)(1)全橋位于海灘之上,受潮汐影響大。(2)橋位處地質(zhì)情況復(fù)雜,石灰?guī)r地段溶洞發(fā)育,根底施工難度大。(3)部分樁基位于華能電廠排灰場(chǎng)內(nèi),粉煤灰沉積密實(shí),孔隙率小,遇水呈流塑狀態(tài),其穩(wěn)定性受海水漲落影響很大,為施工中的難點(diǎn)。3方案選擇921號(hào)墩位于海灘上,需先進(jìn)展圍堰才能進(jìn)展挖孔施工,且圍堰能盡量減少海水潮汐對(duì)挖孔作業(yè)的影響。圍堰的高度、寬度以能消除最高潮

3、汐時(shí)海水影響為準(zhǔn)。實(shí)際施工圍堰頂高程為2.33,高于最高潮水位0.5。0號(hào)臺(tái)8號(hào)墩位置屬于受海水潮汐影響的粉煤灰沉積層,其下又有溶洞存在,設(shè)計(jì)為挖孔樁,基底嵌入基巖2以上。為此,對(duì)選用何種挖孔方法進(jìn)展了論證和試驗(yàn)。3.1圍堰隔水施工921號(hào)墩段圍堰填筑后,潮汐對(duì)樁孔開(kāi)挖影響較大,根據(jù)以往沿海貌地下工程隔水施工經(jīng)歷,決定采用兩布一膜土工膜密鋪下埋施工方案(圖2)。(1)截水溝開(kāi)挖圍堰填筑至一半左右時(shí)開(kāi)始在圍堰兩側(cè)底部采用挖掘機(jī)開(kāi)挖截水溝,作業(yè)時(shí)間選擇在低潮位時(shí)進(jìn)展。確保開(kāi)挖寬度1及深度0.8,回淤后凈深確保0.5。溝底塌方要清理干凈,邊坡修理平整光潔,不允許存在大塊尖角石塊和雜物,以免刺破復(fù)合土

4、工膜。圖2圍堰土工膜隔水示意(單位:)(2)土工膜鋪設(shè)為到達(dá)預(yù)期的隔水效果,采用1000g/2的兩布一膜復(fù)合防滲膜,浸透系數(shù)2.710-11/s。選用廠家現(xiàn)有最大幅寬料(6),以減少拼縫。要求廠家在整幅土工膜的四周留出10寬的拼縫帶,以便焊接。鋪設(shè)土工膜緊隨截水溝開(kāi)挖進(jìn)展,一般截水溝開(kāi)挖及修整完畢3050時(shí)開(kāi)始鋪設(shè)。土工膜應(yīng)以長(zhǎng)度方向沿基坑邊線鋪設(shè),以減少接縫,并應(yīng)松鋪。首先將土工膜沿圍堰地面順?lè)较蛉L(zhǎng)翻開(kāi),在土工膜底部間隔3050用鍍鋅鐵絲綁設(shè)長(zhǎng)2032短鋼筋,以利土工膜沉底,保證密貼;同時(shí),沿土工膜長(zhǎng)向間隔35加設(shè)長(zhǎng)木桿,木桿長(zhǎng)度大于坑深及土工膜寬度1,以確保土工膜可以覆蓋溝底。準(zhǔn)備就緒,

5、人工用木桿將土工膜送達(dá)溝底,并將上口預(yù)留段壓牢或釘牢。(3)截水溝土方固填底部溝槽采用黃黏土回填,以保證截水效果和防止刺破土工膜。溝槽以上采用山皮石回填。回填厚度以保證土工膜在海水漲落時(shí)不被沖擊松動(dòng)為準(zhǔn),實(shí)際施工中采用115210?；靥钸^(guò)程中挖掘機(jī)挖斗盡量減少作業(yè)高度,以減少土料對(duì)土工膜的沖擊程度,并用挖掘機(jī)挖斗對(duì)土料進(jìn)展預(yù)壓實(shí),但不能破壞土工膜。3.2挖孔方案比選(1)直接挖孔這種方法就是不進(jìn)展任何防護(hù),直接按設(shè)計(jì)要求的孔徑由人工邊挖邊作混凝土護(hù)壁,直至設(shè)計(jì)高程。這種方法適用于挖深不大于4,且無(wú)地下水影響的穩(wěn)定性極好的地層情況。優(yōu)點(diǎn)是投入設(shè)備少,可以全面鋪開(kāi);缺點(diǎn)是平安性差,遇到有地下水影響

6、或易坍地質(zhì)情況時(shí)不能采用。根據(jù)前面講述過(guò)的情況,此種方法顯然不適用于本橋。(2)先壓漿將粉煤灰固結(jié),然后再開(kāi)挖該方法是先將壓漿管打入粉煤灰內(nèi)直至底部,并與巖層接觸,再用壓漿泵將純水泥漿壓入地層內(nèi),壓漿順序是每1.0壓1層,直至巖層。壓漿管間距0.5,范圍以樁中心為圓心,半徑2.5。用這種方法在2號(hào)樁做了試驗(yàn),壓漿管在最底層時(shí)壓漿速度很快,每個(gè)壓漿管壓入的水泥漿量很大,個(gè)別到達(dá)500kg。但在粉煤灰層內(nèi)壓漿時(shí)水泥漿量很小,甚至到達(dá)10kg。后經(jīng)調(diào)查證明粉煤灰沉積密實(shí),孔隙率小,水泥漿壓不進(jìn)粉煤灰層內(nèi),也就是說(shuō)用壓漿方法將粉煤灰固結(jié)的方案不可行。(3)采用周邊打井抽水,降低和阻斷外界水的影響在橋址

7、范圍內(nèi)先打孔徑為50的深井,直至打入基巖,用1臺(tái)直徑100泵抽水,井內(nèi)水量始終很大,抽不干。后經(jīng)分析,粉煤灰層下的巖層面間孔隙太大,并與海水相通,用抽水的方法降低井內(nèi)水位的試驗(yàn)方案也不可行。(4)長(zhǎng)護(hù)筒跟進(jìn)施工方案長(zhǎng)護(hù)筒跟進(jìn),并嵌入巖層以此阻斷與外界水位聯(lián)絡(luò),并用鋼護(hù)筒本身的強(qiáng)度支撐護(hù)壁,確保井內(nèi)施工平安。這種方法從理論上是完全可行的,關(guān)鍵是如何施行鋼護(hù)筒的打入和嵌入巖層段(0.51.0)的封閉阻水處理技術(shù)。為此,在3號(hào)墩根底進(jìn)展了試驗(yàn)性的施工,后經(jīng)證實(shí)此種方法是可行的。鋼護(hù)筒的選擇本橋鋼護(hù)筒要穿過(guò)粉煤灰層,并深化到不透水的淤泥質(zhì)亞黏土或砂礫石層0.51.0,護(hù)筒最長(zhǎng)達(dá)12。根據(jù)以往施工經(jīng)歷,

8、選擇用14鋼板卷制,直徑2.2(比挖孔樁直徑大20)。對(duì)于入土部分為減少護(hù)筒與土層間的摩阻力,護(hù)筒壁外側(cè)不設(shè)加勁肋。鋼護(hù)筒的沉入厚壁長(zhǎng)大鋼護(hù)筒的沉埋要用振動(dòng)式打樁錘。沉入前需根據(jù)鋼護(hù)筒所受的摩阻力確定打樁錘的振動(dòng)力,并當(dāng)摩阻力大于振動(dòng)力時(shí),鋼護(hù)筒才能順利安設(shè)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,結(jié)合過(guò)去的施工經(jīng)歷,采用v410000a型打樁機(jī),150k發(fā)電機(jī),最大擊振力為1080kn。施工時(shí)要對(duì)鋼護(hù)筒頂部進(jìn)展必要的加固,以防止錘擊變形,并且要準(zhǔn)確放樣,及時(shí)進(jìn)展糾編,以防止護(hù)筒偏位。振動(dòng)錘用16t以上吊車起吊,在錘擊護(hù)筒時(shí)要在4個(gè)方向用長(zhǎng)纜風(fēng)繩穩(wěn)住振動(dòng)錘,以防掉落造成損壞。在該橋施工時(shí)考慮到護(hù)筒超過(guò)8以上時(shí)鋼護(hù)筒受到

9、的摩阻力較大,打入困難,采用二次打入法。先打入首節(jié)護(hù)筒,長(zhǎng)68,并進(jìn)展開(kāi)挖,開(kāi)挖至接近護(hù)筒底時(shí),在地面上焊接第二節(jié)鋼護(hù)筒,并打入至需要的深度。4挖孔作業(yè)完成埋設(shè)鋼護(hù)筒的工作后,就可以進(jìn)展挖孔作業(yè),施工方法采用常規(guī)的人工挖掘、轤轆提升工藝。施工中應(yīng)注意兩點(diǎn):雖然護(hù)筒已經(jīng)穿過(guò)粉煤灰層,但由于此處是原海灘,滲水量仍然很大,在挖孔作業(yè)接近護(hù)筒底部時(shí),地下水涌出,這時(shí)根據(jù)出水量的大小裝備相應(yīng)數(shù)量的水泵抽水才能保證正常施工;由于護(hù)筒長(zhǎng)度比較長(zhǎng),在開(kāi)挖達(dá)一定深度時(shí),護(hù)筒外側(cè)壓力不斷加大,護(hù)筒要采取必要的加固措施。詳細(xì)方法是在護(hù)筒內(nèi)側(cè)用加勁肋進(jìn)展加固,必要時(shí)用角鋼在內(nèi)側(cè)焊成橫支撐,防止護(hù)筒變形過(guò)大。5成孔檢查

10、挖孔樁到達(dá)設(shè)計(jì)深度及嵌巖深度后便進(jìn)展終孔檢查,首先進(jìn)展孔徑、孔位、垂直度等方面的常規(guī)檢查。由于在挖孔前此處沒(méi)有詳細(xì)的地質(zhì)資料,且為石灰?guī)r地區(qū),溶洞較多,為保證樁底一定范圍內(nèi)沒(méi)有溶洞,在終孔前要對(duì)孔底進(jìn)展樁底檢測(cè)。詳細(xì)作法與樁基的無(wú)損檢測(cè)相似,其檢測(cè)的深度在樁底48,通過(guò)該檢測(cè)有效防止了樁根底落在溶洞的可能性,保證了嵌巖樁的質(zhì)量。6挖孔施工中出現(xiàn)的故障及處理方法(1)涌水的處理受潮水漲落的影響,粉煤灰層內(nèi)及基巖上部覆蓋層內(nèi)含水量大,在挖孔接近護(hù)筒底部時(shí)處理不當(dāng)就會(huì)發(fā)生涌水,甚至造成傷人事故。在本橋7、13號(hào)墩挖孔施工至巖層段即遇到涌水現(xiàn)象,采用環(huán)式封閉處理工藝(圖3),然后再進(jìn)展護(hù)筒底部區(qū)域開(kāi)挖

11、。圖3環(huán)式封閉處理涌水示意(單位:)工藝流程施工準(zhǔn)備抽水清底預(yù)鋪孔底卵礫石安裝組合短護(hù)筒護(hù)筒外填卵礫石護(hù)筒內(nèi)堆放裝泥麻包水下混凝土封頂安裝變位傳遞桿壓漿封閉24h后抽水吊出填芯麻包撤除短護(hù)筒檢查封閉效果繼續(xù)開(kāi)挖。工藝操作要點(diǎn)短護(hù)筒采用厚5鋼板焊接,由3塊制作拼接,采用螺栓連接以利拆卸。先入孔再安裝,置于孔底預(yù)鋪的卵礫石之上。封閉圈壓漿厚度由最高水位時(shí)計(jì)算的最大水壓力來(lái)計(jì)算,一般不宜小于40。壓漿管要仔細(xì)放置,同時(shí)要裝備用管。其出口放在孔底卵礫石底部。在壓漿管埋入混凝土封頂處設(shè)鋼板卡,以保證壓漿管定位及防止?jié){液外露,造成失壓,影響封閉效果。卵礫石底層及填料孔隙率按35%40%考慮。水下封頂采用2

12、0混凝土,厚度4060,要求承壓11.5pa。參加適量速凝劑,以保證24h內(nèi)到達(dá)抗水壓力強(qiáng)度。封閉完成過(guò)24h后將孔內(nèi)水抽凈,按孔位中心放樣將混凝土封頂鑿除,撤除麻包及短護(hù)筒,可繼續(xù)進(jìn)展挖孔作業(yè)。本卷須知封堵涌水成功進(jìn)入巖層施工時(shí),要控制爆破用藥量。采用輕藥量、小爆破、短進(jìn)尺的方法施工,以防炸裂護(hù)壁,造成再次涌水的發(fā)生。(2)溶洞的處理小溶洞的處理小溶洞涌水量不大,可以采用常規(guī)的堵塞方式,填充一些膨脹性物體(例如棉絮、木楔、干海帶等)堵住漏水處。溶溝、溶槽處理18號(hào)1樁和17號(hào)1樁挖到設(shè)計(jì)高程后發(fā)現(xiàn)孔壁四周圍巖較好,但孔底軟弱,經(jīng)分析為溶溝、溶槽現(xiàn)象。經(jīng)歷樁,需繼續(xù)挖到基巖。處理方法是去除全部

13、溝槽底泥土至基巖頂面,經(jīng)物探無(wú)下臥溶洞及軟弱層后,清洗干凈用30混凝土填滿,使混凝土的彈性模量與基巖相近。洞穴處理4號(hào)2樁入巖后挖至11.3左右遇到了一個(gè)直徑約3.8,深1.5的溶洞。處理方法是去除全部泥土,洞底修鑿平整,清洗干凈整個(gè)洞穴部位,經(jīng)物探無(wú)下臥溶洞及軟弱層后,設(shè)計(jì)樁孔以外用漿砌片石回填。9號(hào)1樁挖至設(shè)計(jì)高程且嵌巖深度到達(dá)要求后,經(jīng)地勘部門樁底檢測(cè)說(shuō)明在樁底016110范圍內(nèi)有下臥孔洞存在,經(jīng)開(kāi)挖證實(shí)下面為最大直徑2.6、深1.8的下臥溶洞。處理方法為去除下臥溶洞內(nèi)的泥土至巖層,物探合格后用30混凝土全部灌滿。5號(hào)1樁入巖1.2遇溶洞且內(nèi)無(wú)填充土體,涌水量很大,用水泵抽水不能解決問(wèn)題,經(jīng)分析溶洞與海水相通,形成暗河,堵塞起來(lái)很難。處理的方法是在樁基有效截面外拋填片石,當(dāng)水位趨于穩(wěn)定時(shí),采用灌筑水下混凝土的方案將溶洞堵住,待混凝土略有強(qiáng)度時(shí)再進(jìn)展開(kāi)挖,順利通過(guò)溶洞。7結(jié)語(yǔ)大連快軌13號(hào)橋地處海灘,圍堰上樁基施工由于采用了復(fù)合土工膜雙層隔水技術(shù),較好地解決了挖孔樁降水問(wèn)題;海灘粉煤灰地層開(kāi)挖后遇水流塑,通過(guò)方案比選,采用長(zhǎng)護(hù)筒跟進(jìn)的施工方法成功解決了跨海灘地