【doc】湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术.doc

《【doc】湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【doc】湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术.doc（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流【doc】湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术.精品文档.湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术杨基好余高飞肖光明(中铁四局七公司)摘要:黄延高速公路第六合同段老庄河特大桥为预应力砼连续刚构桥,该桥基础皆为超长人工挖孔桩基.本文重点介绍该桥的百米超长人工挖孔桩的湿陷性黄土的土质,施工方法,施工工艺,施工控制措施要点,可对类似工程的施工提供借鉴.刖置通过对百米超长桩在陕北湿陷性黄土地质条件下进行人工挖孔施工的技术依据的研究,根据施工不同层段黄土层的地质特征,在施工中采取各项技术措施取得了明显的效果,

2、最后形成一个合理的结论,即采用人工挖孑L进行百米超长桩施工是完全可行的.陕北湿陷性黄土是指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形量达到一定数值的土.该种黄土为浅黄色粉质低液限粘土,土质均匀,湿陷性系数在0.060.09之间,黄土的粉土含量高,孑L隙多且较发育,硬塑状态,塑性指数为12.515.7,易溶盐含量高,当土体遇水浸泡后,水逐渐溶解易溶盐并且渗入土体孑L隙,在土体自重,外荷载的作用下,其结构很快受到破坏,发生剧烈变形,土体强度很快降低.1工程概况1.1工程地点及结构简介西部大通道包(头)北(海)线陕西境黄陵至延安段高速公路六标段的老庄河特大桥位于陕西省洛川县境内,中心里程为K196+75

3、0,为95+4170+95m六跨预应力砼连续刚构,全桥连续刚构长870m.全桥共计5墩2台,超长灌注桩基础:128根,长度48102米,总长9473米.本桥0,6台为摩擦桩,每台4根,桩径为1.8m,桩长60米;15墩为嵌岩桩,每墩24根,桩径为1.8m,嵌岩深度414米,1,2,3,4,5桥墩桩长分别为80.7m,50.5m,79m,48m,102m.桩基工程因受沟壑地形条件制约,钻机难以就位,并受场地限制,泥浆池及排浆无法安排,由原设计的钻机成孑L改为人工挖孑L.1.2工程地质及水文简介1.2.1工程地质简介本桥位于黄土沟壑地区,桥址处设计地基分17个地质层,自上而下主要为亚粘土(粉质粘土

4、),砾石土,粘土,黄土(上,中,下更新统风积),残积古土壤,粘土岩,强(弱,微)风化砂岩与泥岩互层.桩基底部所处土层主要为黄土加古土壤层,岩层主要为砂岩或砂岩与泥岩互层,上部为强风化岩,中部为弱风化岩,下部为微风化,无明显含水层,下部土层及岩层有少量空隙水.1.2.2工程水文简介老庄河主沟及支沟沟底有少量地表径流水,水量不大,对砼无侵蚀作用;地下水受地貌因素控制,埋藏较深,达到75m,在沟谷中埋藏较浅.地下水属第四系孑L隙潜水,对砼无腐蚀作用.最大冻结深度为0.79m第一作者简介:杨基好(1970一),男,工程师,1992年毕业于西南交通大学土木工程专业,工学学士.联系电话:133793958

5、1830?杨基好等:湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术2挖孔桩孔壁支护的施工设计挖孔桩井壁支护是挖孔施工的关键.黄延线六标段挖孔桩孔壁支护采用阶梯形现浇C25砼永久性护壁.孔壁支护的厚度应综合考虑土层参数,特点,地下水分布情况,桩孔深度,周边荷载和施工工艺等因数进行计算确定.根据桩径和地质情况,同时考虑为防止开挖中偏斜影响,成孔孔径按1.85m考虑,井圈高度按每节1m进行支护.对于轴心受压或偏心受压的砼井圈,其护壁厚度按下式进行计算:tL/24.式中:t孔壁厚度;L井圈圆环的换算长度,一般取L=1.82r,r为井圈半径,设计桩径D=1.8m(施工桩径D=1.85m),tLh/24=7.0

6、cm.实际施工中,考虑地下有局部裂隙渗水,壁厚无水段取15cm,有渗水时,取20cm,满足安全要求.3施工工艺及方法3.1施工准备平整场地一桩间场地硬化处理一测量定位一孔口段(0.8m)开挖及浇筑砼护壁一挖孔用提升井架及安全围栏安装一机具设备就位.每孔安设一台自制的提升井架(或提升绞车一台),孔口设开启式的钢板口盖,防止土块等杂物掉落孔内,孔口周边设0.7米高钢筋围栏进行安全维护;风管,水管,电缆成束附到钢管搭设的框架上,再分设到每个孔口,做到管线布设整齐;靠边坡位置设带网围栏,防止边坡零星土块掉落,跌入孔内.3.2土层人工挖孔3.2.1主要方法本桥土层主要为黄土夹古土壤层,土质较硬,用风镐进

7、行开挖,用锹,镐,钎修理孔壁,保证孔壁顺直圆滑,没有凹凸状.人员上下采用专用吊笼,上下孔作业人员必须系安全绳作为预防措施,安全绳设地锚.3.2.2吊运弃土孔深大于人身高后,孔内作业人员,将土装入吊桶内,孔口外人员用绞车提出孔口,并由专人将其提到孔口手推车内,运至专门弃土堆堆放.弃土(碴)集中堆弃,用装载机倒运出场.3.2.3桩位校正及垂直度控制首先利用控制网,采用全站仪准确放样各桩基的中心点和参考高程.桩基的中心,采用十交叉线定位,护桩.在挖孔桩护壁时,采用经纬仪把各护桩精确引到护壁上,然后进行开挖,开挖深度在30m以内随开挖深度加大增加垂球重量,利用十字交叉法,用垂球进行开挖中心定位;开挖深

8、度30m以上,亦用垂球进行每循环定位,同时,每挖深34m时需用激光垂准仪进行垂直度校核(把仪器架在护壁上,调平,对中,利用下激光点检测),中心垂直度偏差不大于0.5%.3.3岩层爆破本标段老庄河特大桥嵌岩桩的嵌岩深度为4l4米,对桩基的下部岩层段施工进行弱爆破作业,岩质为类围岩.3.3.1爆破参数(1)爆破直径:根据现有设备,钻孔直径取=38mm.(2)掏槽方式:受施工空间限制,采取中间孔底部布药,四周布4个空眼的直眼掏槽方式.(3)炮眼布置:中间布一孔掏槽眼,周边沿圆周等间距布设l2孔.(4)炮眼深度:中间掏槽眼孔深1.2米,周边眼1.1米.(5)装药结构:中间眼靠近底部连续装药,周边眼间隔

9、装药.(6)填塞方式:所有装药眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于26cm,中间孔按装药长度余孔全部堵塞,用粘土搓成直径稍小于炮孔直径的炮泥段,填塞时将炮泥段送入炮孔,用木制炮棍适当加压捣实.31.第82期铁道建设2005年第3期(7)选用的炸药与雷管:炸药选用乳化炸药,中间掏槽眼和周边眼均为毫秒延期雷管,中间眼和周边眼雷管跳断使用,由瞬发电雷管引爆.(8)单孔装药量:中间掏槽眼0.8kg,周边眼0.2kg.炮眼平面布置详见图1,爆破参数详见表1.图1炮眼平面布置图表1爆破参数及主要技术指标装药量(kg)炮眼编号炮眼深度(m)起爆雷管单跟装药11.2O40.2O.8毫秒延期251.2O,6171

10、.1O120.22.4毫秒延期开挖断面2.54m预计循环进尺1m循环耗药量3.2kg炸药单耗1.26kg/nl3.3.2爆破设计的优化根据每次爆破后检查情况,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标.3.4孔壁支护(1)在挖孔深度达1m时,立模浇筑C25砼护壁,待砼初凝具有一定强度后,继续下挖1m孔段,然后拆去上一段的护模,浇筑下一段,如此循环,边挖边支护,直至设计深度.(2)护壁形式,护壁采用两种形式:未见渗水时采用等厚度(15cm)圆截面C25砼护壁,每挖掘1.21.5m深时,即立模灌筑.两节护壁之间留2030cm空隙,空隙间抹砂浆.见渗水时采用20cm厚外齿式C25砼护壁

11、,两节之间无空隙.3.5孔内排水当孔内积水较多时(一般孔内积水达1030m),用多组高扬程潜水泵(扬程可达到200m)排水,一般排水为34孔(至少2孔)同时进行,这样可以较快地降低水位至12m.排水管为活动管,随潜水泵移动,水少时,直接用瓢装到吊桶内运至场外.3.6通风,照明及通信(1)通风一般正常的成年人需氧量为250ml/min,当空气中的氧气含量低于正常的成年人吸入的氧32?杨基好等:湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术含量(20ml/d1)时,就会感到呼吸不畅,当氧含量为lOml/dl,就会感到呼吸困难.经过测定当人工挖孔至30m深后,作业人员就会感到呼吸困难,此时的氧含量<

12、lOml/dl,这时就必须及时进行孔内通风.利用风镐开挖时,压缩空气做Y:fL内通风,风管为内径q25mm塑料管沿孔壁布设,每孔1根,空压机为300一WC型内燃空压机,每台空压机可同时供34个孔的作业.(2)照明孔深超过l0米后,孔内设36V低压照明电缆,接lOOw防水带罩红色灯泡,电缆沿孔壁布设,与风管距离不小于0.5m.(3)通信为保证安全生产,协调作业,上下联络通过设置上下两部对讲电话进行.3.7第一次清孔人工挖孔达到设计深度后,及时进行孔底沉渣的清除工作,确保成孔后的孔底沉渣厚度为0.3.8钢筋笼安装第一次清孔完毕后,移走挖孔提升井架,采用25t的汽车吊下钢筋笼.3.9检孔及第二次清孔

13、桩基成孔后要及时抽水,并进行自检及抽检孔,必要时进行二次清孔.3.9.1检孔方法及验收标准以校过的测绳直观地检N:fL深,以下到孔底人工检查进行校核为原则.桩基成孔且自检桩底沉渣清除彻底且无松动块后,采用测绳在桩周对称的四个点位处进行桩长测定,记录这四个点位处的桩长值.在桩基钢筋笼安装完毕后灌注砼前进行对应的这四个点位处的桩长值的复测,如无误差值或误差值很小(即沉渣厚度小于lOmm)时,可灌注桩基砼;如有较厚的沉渣时,需进行抽水,人工清除彻底后方可灌注桩基砼.3.9.2检孔频率及数量(1)测绳检孔:自检及抽检检孔频率皆为100%,数量为全部桩孔.(2)人工下到孑L底检孑L:自检检孑L频率为10

14、0%,抽检检孑L频率为20%.3.10灌注水下砼3.10.1砼灌注水下砼采用搅拌站集中拌和,砼罐车运输.首批砼下落后,连续浇注.浇注过程中保持孔内水头,并用测绳勤测孔内砼面的位置,及时调整导管埋深,使之控制在26m内.为防止钢筋笼上浮,当浇注的砼顶面距钢筋笼底1.Om左右时,降低浇注速度,当砼升到钢筋笼底口4.Om以上时,提升导管,使导管底口高于钢筋笼底口2.Om以上,恢复正常浇注速度.水下砼浇注过程中,导管提升将确保垂直,缓慢,以防碰撞钢筋笼或将导管拔超孔内砼面.为保证桩头质量,砼浇注至桩顶设计标高1.5m以上.3.10.2灌注桩孔砼顺序桩孔灌注与挖孔作业交叉时必须隔排进行,而且挖孔作业的爆

15、破作业必须待隔排的桩孔砼灌注完3天后方可进行.4施工质量控制要点4.1挖孔工艺控制(1)及时对孔中心进行测量,复核,防止中心偏斜.桩位中心线复测无误后,将纵横轴线引注在井圈内壁上.施工中经常检查桩孔的垂直度和孔径,确保桩孔垂直,孔壁圆滑,无凹凸,护壁砼厚度符合要求.成孔中心位置偏差不大于50mm,孔径不小于设计桩径(为保证成孔后孔径符合设计要求,成孔孔径按1.85m考虑进行开挖及护壁砼施工),孔深不小于设计值,倾斜度不大于0.5%,护壁砼不小于C25.(2)严格按爆破设计进行爆破作业,防止超,欠挖发生.33?总第82期铁道建设2005年第3期(3)成孔后及时清理孔底沉碴,并及时进行砼灌注,防止

16、孔底岩层风化,剥落.4.2砼施工质量控制4.2.1砼配合比的优化配合比中520ram碎石占70%,2040mm碎石占30%(重量比);中粗砂的细度模数控制在2.53.0之间;外加剂一般采用陕西GSH一型高效缓凝减水剂和UNF一3C型高效缓凝减水剂,掺量为水泥重量的1.2%,该外加剂的作用:调长砼的凝结时间(初凝时间为18h,终凝时间为l9.5h),通过减水改善砼的和易性和可泵性.4.2.2砼施工工艺控制(1)泵送工艺:施工中砼的泵送长度达450m,泵送垂直高度达80m,如何合理控制好泵送混凝土的坍落度是泵送施工的关键.砼在管路输送中,坍落度过大会造成混凝土粒度大小不同的物料离析,使得砂,石分离

17、;过小则造成混凝土粘性加大,流动性减少,输送与管壁的阻力加大,直至发生堵管.若控制坍落度在18cm左右,既不会造成物料离析,又能顺畅输送,比较合适.(2)砼灌注工艺:灌注时间控制:通过掺加GSH型缓凝减水剂后,使砼的初凝时间增长.每根百米桩均采取一次连续水下导管法灌注砼.总灌注时间控制在砼初凝前,即1215h内.导管埋深控制:砼灌注过程中,为了防止堵管,及时调整导管埋深,使之控制在26m内.砼配合比的调整(见表3):通过第一根百米桩基砼的灌注经验积累:砼在导管内105m高的落差下极易产生离析现象,离析的砼在导管内就会产生堵管;砼在导管内90m高的落差下就不会产生离析现象.根据这一宝贵的经验,我

18、们及时将砼的配合比做了如下的调整(主要是改变外加剂的品种和掺量):90m<砼在导管内的落差105m时:改用山西黄河外加剂厂生产的山西UNF一3C型缓凝高效减水剂,掺量为水泥重量的1.2%.该外加剂起到的作用:增大减水率,增加砼的粘聚性,确保砼在100m多的落差下不会产生离析,避免了堵管现象的发生;砼在导管内的落差<90m:采用陕西高速新型建材有限公司生产的GSH一型缓凝减水剂,掺量为水泥重量的1.2%.表2硷配合比表砼理论配合比(kg/m)外加剂型号坍落度(mm)使用部位等级水泥砂碎石水外加剂GSH一高效缓凝180200粘聚C25425750l035l845.1090m深度至桩顶减

19、水剂性小C425750l035l655.10UNF一3C高效缓180200粘聚首灌至90m深度凝减水剂性大5施工安全控制挖孔施工中经常发生以下突发事故:塌孔,涌水,异物坠落,高空坠物,起重工具失灵,失足坠入孔内,水流泥砂涌入孔内,触电,窒息等.挖孔施工前要指定详细的预防措施和应急预案.(1)为保证施工安全,防止相邻桩在后期爆破作业中的影响,各墩群桩的开挖深度按梅花状错开控制,相邻两桩孔开挖深度高差按10m左右控制.(2)桩孔护简须高出地面200300ram,以防杂物砖石滚入孔内伤人.孔周应设置护栏和钢板口盖.(3)人员上下时必须系安全绳,井口作业人员必须严格按要求正确佩戴安全帽(戴稳系牢,以防

20、脱落),且口袋里不得装有钥匙,钢笔等杂物.(4)孔口操作平台,起重,吊装机具,钢丝绳及孔内电气设备等需定期检查更换,潜水泵等电气设备34?杨基好等:湿陷性黄土地区百米超长人工挖孔桩施工技术要配备安全漏电保险开关,桩孔内的电源线都要采用防水,防潮产品.提升井架设自动抱闸电机,坠落时自动锁位.(5)及时清除场内及孔口周边的土石方,防止土石块落人孔内伤人.(6)用空压机送风至作业面,防止含氧量过低.当孔内出现氧气不足,危及孔底作业人员时,用氧气袋供作业人员自救,同时各孔多备12台300WC空压机,加大孔内空气输送量.(7)严格执行火工品领用,运输,使用制度.爆破作业时,实行爆破警戒制度.6结束语老庄河特大桥挖孔桩的土层开挖日进尺:11.5m;下部岩层爆破开挖日进尺:0.51.Om.本桥陕北湿陷性黄土地区的超长挖孔灌注桩基础,特别是5#墩102m的百米超长挖孔桩在我中铁四局集团公司,乃至全国实属首列.百米超长桩白2003年9月份开工,到2004年4月28日竣工,经过8个多月的努力,我部成功地完成了百米超长桩(实际开挖深度达104m)人工挖孔灌注施工,施工过程中没有出现短桩,断桩等质量事故,经陕西西安公路交通大学工程检测中心取芯和超声波检测,全部合格,并达到I类桩标准.本桥的超长挖孔桩施工技术为今后建造类似桥梁桩基工程的施工提供有益的借鉴.35?