湖口大橋東塔樁基凍結(jié)法施工技術(shù)介紹模板

1、湖口大橋東塔樁基 凍結(jié)法施工技術(shù)介 紹【關(guān)鍵詞】湖口大橋東塔樁基凍結(jié)法施工技術(shù)1引子湖口大橋東塔基礎原設計采用鉆孔灌注注樁，但由于該橋地質(zhì)水文情況及設計構(gòu)造的復雜性，導致采用鉆機成孔存在很多實際困難。 為確保工期、 工程質(zhì)量及減少投入,由施工方提出在項目方支持， 專家咨詢論證的前提下，將煤炭系統(tǒng)多年來行之有效的凍結(jié)固壁法 首次引進橋梁深水基礎施工，并取得圓滿成功，現(xiàn)對其進行簡單介 紹。2湖口大橋工程概況湖口大橋位于江西省湖口縣，地處鄱陽湖與長江的交匯之處約三公 里,是九江至景德鎮(zhèn)一級汽車專用公路上的特大橋。橋長3799米。其主橋為雙索面三跨預應力大小塔斜拉橋，半漂浮體系，跨徑布置為188m+3

2、18m+130m,連續(xù)長度為 636m,橋?qū)?7.5m 該橋大小塔基礎均采用 4根大直徑鋼筋混凝土灌注樁，其中小塔 （根據(jù)所處方位稱為東塔，基礎灌注樁直徑 4m）橋址處地質(zhì)情況 十分復雜，基礎覆蓋層均為軟弱松散沖擊層 ，厚度達19m之多,土 性以淤泥和淤泥質(zhì)亞粘土為主，基巖主要由石英砂巖組成，巖性堅 硬脆,裂隙較發(fā)育。3.東塔樁基施工方案選擇由于本橋主塔樁基設計構(gòu)造和地址水文情況十分復雜，因此選擇一種正確合理的成孔方案顯得格外重要，這將直接影響到工程質(zhì)量和工程進度。經(jīng)過對樁基設計構(gòu)造特點、橋址地質(zhì)水文情況及施工設備能力進行綜合分析后，擬定鉆孔灌注樁和凍結(jié)法挖孔灌注樁兩 種施工方法進行比選。依據(jù)

3、加快工程進度、保證工程質(zhì)量、最大限度減少投入的原則，最終確定采用凍結(jié)法人工挖孔灌注樁方案進 行湖口大橋東塔樁基的施工。3.1采用傳統(tǒng)方法鉆孔成樁施工特點3.1.1東塔樁徑達4m,穿過的軟弱松散沖擊層厚度大，采用傳統(tǒng)鉆 機成孔，鋼護筒直徑將達4.5m以上,要下沉到基巖層將十分困難， 機具設備難以滿足施工要求；3.1.2由于樁徑大且存在變截面，采用傳統(tǒng)鉆機成孔澆筑水下混凝土風險大；3.1.3傳統(tǒng)鉆機成孔，設備龐大，移位困難，4根樁難以平行作業(yè)，工 期難以確保。3.2凍結(jié)法人工挖孔施工特點凍結(jié)法施工技術(shù)，即是利用人工制冷的方法把土壤中的水凍結(jié)成冰 形成凍土帷幕，用人工凍土帷幕結(jié)構(gòu)體來反抗水土壓力，以

4、保證人工開挖工作順利進行。作為一種成熟的施工方法，凍結(jié)法施工技術(shù)在國際上被廣泛應用于城市建設和煤礦建設中，已有100多年的歷史,中國采用凍結(jié)法施工技術(shù)至今也已有40多年的歷史，主要用于煤礦井筒開挖施工，其中凍結(jié)最大深度達 435m,凍結(jié)表土層最大厚 度達375m。經(jīng)過多年來國內(nèi)外施工的實踐經(jīng)驗證實凍結(jié)法施工有 以下特點：3.2.1可有效隔絕地下水，其抗?jié)B透性能是其它任何方法不能相比的,對于含水量大于10%的任何含水、 松散,不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工技術(shù)；322凍土帷幕的外形和強度可視施工現(xiàn)場條件，地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整，凍土強度可達5- 10Mpa,能有效提高工效；3.2.3凍結(jié)法施工對四

5、周環(huán)境無污染，無異物進入土壤，噪音小，凍 結(jié)結(jié)束后，凍土墻融化，不影響建筑物四周地下結(jié)構(gòu)；3.2.4凍結(jié)施工用于樁基施工或其它工藝平行作業(yè)，能有效縮短施 工工期。經(jīng)過對上述兩種施工方法的比較可知，采用凍結(jié)法施工，凍土帷幕能滿足受力要求，不需下沉龐大的鋼護筒，也無需大噸位鉆機，解決 了起重設備能力不足的困難，降低了施工難度；而且能有效地隔絕 了地下水，實現(xiàn)樁基干處施工，減小大直徑樁澆注水下混凝土的風 險；同時,能有效提高工效，比常規(guī)方法施工方法節(jié)約工程成本。因 此,湖口大橋東塔樁基選擇凍結(jié)法施工更為合理：4.湖口大橋東塔樁基凍結(jié)法施工技術(shù)方案雖然凍結(jié)法施工技術(shù)已應用多年，經(jīng)過長期的實踐，已建立起

6、一整套完整的施工工藝流程，但此次應用在湖口大橋樁基施工中，在橋梁深水建設史上還屬首次，具有相當大的風險，因此,我們非常重 視。結(jié)合東塔樁基構(gòu)造及地質(zhì)水文特點，進行了具體的施工技術(shù)設計,并經(jīng)多次專家論證會論證，最終確定了凍結(jié)深度、凍結(jié)壁厚 度、凍結(jié)方式、凍結(jié)孔布置、凍結(jié)需冷量計算、樁基嵌巖段鉆爆法施工、低溫混凝土施工等關(guān)鍵要素，這些都是在實施東塔樁基凍結(jié)施工時應重點控制的工作內(nèi)容，現(xiàn)就其中的主要部分作簡單介紹：4.1凍結(jié)深度的確定東塔樁基穿過的地層，松散沖積層厚度達19m左右,土性以淤泥和 淤泥質(zhì)亞粘土為主，十分軟弱，基巖段裂隙發(fā)育，富含裂隙水。為確 保人工挖孔時的安全，采用樁基全長凍結(jié)。橋位處

7、枯水季節(jié)水位一 般在+ 10m左右,最高歷史水位為+ 13m左右，為保險起見，將凍結(jié) 施工平臺用鋼管樁圍堰加高到+ 20m。為確保樁底凍結(jié)止水墊封 水可靠，設計凍結(jié)深度超過樁底 5m,達到23m,凍結(jié)深度自+20m 起,共計43m深。4.2.凍結(jié)壁厚的確定凍結(jié)壁厚度可根據(jù)樁基四周地壓值與凍土抗壓強度按照無限長厚壁圓筒理論進行計算確定。4.2.1樁基四周地壓計算根據(jù)該區(qū)的地質(zhì)水文情況，淤泥含水豐富且在湖水下面，地壓計算可參照地質(zhì)及各種不利因素，按懸浮理論由重液公式計算；F= rhA+Rw 或 P= 1.3H式中：r土的重度，KN/m3;A 土側(cè)壓力系數(shù)，A = tg2;H 深度；Rw 水壓力。取

8、其大者作為沖積層最大地壓P= 4.11Kg/cm2422凍結(jié)壁厚度計算設計單機制冷，鹽水溫度為25C- 28C ,凍結(jié)壁平均溫度取 6C ,淤泥質(zhì)亞粘土凍土抗壓強度根據(jù)凍土試驗結(jié)果取3.46Mpa;根據(jù)凍結(jié)壁彈塑性理論，按無限長厚壁圓筒計算凍結(jié)壁厚度為：E= R / - 2p 1/2- 1式中：R凍結(jié)井壁半徑凍土抗壓強度E凍結(jié)壁厚；E= 1.83m4.3凍結(jié)方式為確?；鶐r工作面的溫度滿足混凝土的養(yǎng)護要求，以及減少凍結(jié)孔的冷量損失，采用局部凍結(jié)方式，凍結(jié)段標高分別為：外圈主凍結(jié)孔：+20m23m樁內(nèi)孔：18m23m4.4凍結(jié)孔的布置根據(jù)東塔樁基開挖時的孔徑及凍結(jié)壁厚度的要求，將凍結(jié)孔布置成圓筒狀

9、，共分為3圈，外圈為主排孔，圈徑6.0m,布孔19個，開孔間 距0.992m;中圈及內(nèi)圈孔為樁內(nèi)封底孔，中圈孔圈徑3.5m,布孔5 個，開孔間距2.2m;內(nèi)圈孔圈徑1.5m,布孔3個，開孔間距1.57m; 每樁布置兩個測溫孔，樁內(nèi)樁外各一個，測溫孔應視現(xiàn)場情況布置 在凍結(jié)有效發(fā)展范圍內(nèi)，并盡量布在間距最大的凍結(jié)孔四周。4.5凍結(jié)需冷量計算設計冷凍鹽水溫度為25 C28C ,考慮施工期內(nèi)湖口地區(qū)的氣 候條件，冷量損失取15 % ,則總需冷量為：Q = 1.15nsHq 式中：n冷凍管根數(shù)，取n = 4= 108（根）s冷凍管直徑，s= 0.5mH 凍結(jié)深度，H = 43mq冷凍管吸冷量，考慮施工水位較高，圍堰封水不安全，取q =879.23kj/m2h 即 Q = 1878.2MJ/h4.6凍結(jié)時間計算根據(jù)長期實踐證實，表土層凍土發(fā)展速度為 22mm25mm/米,基巖 交圈速度為40mm/天，據(jù)此推算，凍結(jié)壁厚度達到1.83m需時為 1830/= 35。4.7東塔樁基基巖段鉆爆法施工設計當凍結(jié)期結(jié)束后，測溫資料表明凍結(jié)壁交圈且強度可滿足樁基開挖 要求時，即開始進行開挖工作。對樁孔經(jīng)過的沖積層部分，采用傳統(tǒng)人工挖孔施工，對基巖部分則采用鉆爆法施工。根據(jù)對凍結(jié)法施 工和鉆孔法挖孔施工特點