深水裸岩条件下大直径嵌岩桩钢护筒埋设施工技术.doc

深水裸岩条件下大直径嵌岩桩钢护筒埋设施工技术浙江建筑,第27卷,第4期,2010年4月ZhejiangConstruction,Vo1.27,No.4,Apr.2010深水裸岩条件下大直径嵌岩桩钢护筒埋设施工技术ConstructionTechnologyforEmbeddingofSteelGuardPipeforLargeDiameterRockSocketedPileunderDeepWaterandUncoveredRock樊金甲FANJin-jia(杭州交通工程监理咨询有限公司,浙江杭州310014)摘要:介绍了深水裸岩条件下大直径钻孔灌注桩嵌岩钢护筒埋设施工技术,提出了施工过程中发现的主要问题,应对措施及初步原因分析,供类似工程施工参考.关键词:桥梁建筑;大直径钻孔灌注桩;钢护筒;施工技术中图分类号:U445.551文献标识码:B文章编号:10083707(2010)040035031工程概况淳安至开化公路小金山特大桥位于千岛湖库区,其上部结构为120m+200m+120m三跨预应力混凝土刚构箱梁,下部结构主墩采用高桩承台钻孔灌注桩基础,基础为西3.2m(嵌岩部分4,2.9m)的钻孑L桩,主墩每墩4根,共8根桩.主墩桩位水深约60m,且覆盖层极薄(0.30.5m),千岛湖库区流速忽略不计.根据设计,主墩桩基嵌岩深达20m,进入微风化岩层约7m.其中钢护筒需下沉到河床面以下6.39.2m,并且需进入到弱风化岩层3.2m.该桥总工期2年.作为水中桩基施工必须的钢护筒,设计采用厚25mm的Q235钢板卷制而成,单桩钢护筒重约130t.钢护筒的埋设是本工程下部结构施工的关键,其埋设效果直接关系整个项目的成败.2施工方案选择根据设计文件要求,小金山大桥主墩钢护筒的沉放方法为钢护筒下沉时采用振动打桩机辅以吸泥下沉至弱风化岩层内3.2m,经专家论证认为设计方案存在以下不确定性:(1)钢护筒在振动力作用下,是否能插入弱风化岩层,国内现有工程施工没有先例,钢护筒可能在激振力作用下变形,无法确保质量.(2)钢护筒下放采用逐节焊接,如果钢护筒着床后无法插打到设计指定深度,逆转工序实施难度非常大.(3)由于项目工期非常紧张,没有时间来探索,必须确保一次成功.基于以上分析,最后决定采用先冲大孔,在大孑L内下放钢护筒,最后在钢护筒周围进行水下混凝土封底的施工方法.先行冲孔至钢护筒底标高,然后下放钢护筒并进行水下混凝土封底.3大孑L冲孑L大孑L冲孔直接在浮式平台上搭设钻机,采用直径为3.55m的冲击锤,锤重13.5t.如果扩孑L系数按照1.1计算,成孔直径有3.905m,钢护筒直径为3.2m,理论上每边还有35.2em空隙,根据潜水员多次下水观测,冲击面孔壁比较光滑,理论上外径26em导管能下放到底.收稿日期:20091214作者简介:樊金甲(1971一),男,山西万荣人,高级工程师,从事工程监理工作.36浙江建筑2010年第27卷由于孔位处覆盖层极薄,大孔冲孑L开始时采用冲击锤在孔位处直接冲击,达到1.5m以下时开始使用空压机和吸砂船吸渣,并向孔位处投放黄泥在孔底造浆,同时采用掏渣筒掏渣.造浆及掏渣方法在孑L深达3.5m以下时排渣效果明显.4钢护简加工,拼装为了保证钢护筒在下沉过程中的垂直度,在钢护筒下沉之前,先在岸上进行预拼.预拼前在岸上布置预拼台座,台座采用型钢进行制作,主横梁材料为工字钢,立柱材料为角钢对焊成方钢,立柱间斜撑材料为角钢或螺纹粗钢筋,在预拼台座的主横梁上安放滑轮组,使钢护筒在预拼时可以随意滚动,保证相邻的两节钢护筒调整到最佳的对接位置.为了保证钢护筒的椭圆度,加工好的钢护筒内采用螺旋撑杆(见图1),在钢护筒两端十字交叉方式布置,通过调节螺旋撑杆的长短,对圆度不够或两节钢护筒两端对接不到位部分进行调节,达到对接顺直的目的,拼接前螺旋撑杆不拆除,以保证钢护筒在堆放及吊运过程中不变形.之后再在钢护筒上做好对接标记并对钢护筒进行编号,使钢护筒在下沉过程中按照编号及预拼时的对接位置进行拼接,达到拼接顺直的效果.一<7主拉杆/注:主拉杆采用直径57mill,厚7.5mm无缝钢管;调节杆采用直径45mill圆钢.图1螺旋撑杆示意图5钢护筒下沉根据设计要求,钢护筒的倾斜度必须保证在4%o以内,高于公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)的标准.为了保证钢护筒下沉的垂直度,施工中采用导向架辅助下沉的方法以保证护筒的垂直度.导向架系统主要由导向架主体,导向架固定平台,导向架导向系统三大部分组成.沉放全程采用JJX-3D高精度测斜仪进行垂直度检测./醴l,jlll墓导向架/图2导向架示意图(1)平面位置调节:在钢护筒下放前将整个浮式平台的平面位置通过调锚定位,从而达到导向架平面位置的粗调.平面位置微调则通过手拉葫芦将导向架在工字钢垫梁上小范围滑移控制以及调节钢护筒限位螺栓控制,从而达到孔位精确定位的目的.微调过程中,用龙门架卷扬机将钢护筒稍吊起,由龙门架贝雷梁承受钢护筒重力后,用手拉葫芦调整导向架平面位置,最后,调节导向架设置的限位螺栓,使钢护筒平面位置精确定位.(2)垂直度调节:用水准仪测量导向架主横梁设置调节螺栓的四角,根据测量结果调整相应螺栓的长度,同时用水平尺随时检测导向架顶面的水平状态,从而达到控制导向架顶面水平的目的;调整导向架立柱上设置的4个螺旋撑杆调整钢护筒导向架的垂直度,直至钢护筒导向架竖直度满足要求.导向架系统的测量定位完成后,开始下沉钢护筒,每下沉一节,采用JJX.3D高精度测斜仪检测,必要时重复垂直度调节动作,确保护筒垂直.每个墩台沉放顺序为先进行顺桥向两个钢护筒下放,再横桥向移动整个浮式平台下放另外两个钢护筒.6河床面钢套箱为了保证护筒的稳定性,在封底前,预先沉放加第4期樊金甲:深水裸岩条件下大直径嵌岩桩钢护筒埋设施工技术37工好的钢套箱至河床面,套箱高1.5m,直径为6.0m,钢套箱的使用主要是增加封底混凝土的高度,进而提高钢护筒的稳定性.钢套箱分内外骨架制作,外骨架用厚4mm的钢板加工制作,直径为6m,内骨架用4,32钢筋制作,直径为3.45m,内骨架上设置滚轴,使套箱能够沿钢护筒顺利下放.内外骨架用10#角钢进行加固.考虑到混凝土浇筑好后,钢套箱与混凝土连成一个整体,钢套箱不再重复使用(见图3).一个墩的4根钢护筒全部到位并封底完成后,再在4根钢护筒中间的河床面上浇筑水下混凝土,把4根钢护筒底部连成一体,增强钢护筒的整体稳定性.,-._钢护筒10#角/与l:.1I6o0.r钢套箱骨架图3钢护简外套箱示意图7浇筑封底混凝土平面图因为施工浮式平台的原因,在实际施工中可能存在着钢护筒不在孔位中心,为了进一步探清钢护筒与冲击面的间隙大小,把直径分别为20cm,25em,30em的钢球从钢护简顶面向下放入钢护筒与冲击面间,如直径为30cm球能够下放到底则表示此处能下放外径为26cm的导管,并做好记号,导管安装时尽量选择对称布置.封底混凝土的施工采用垂直导管法,根据钢护筒外净面积布置2根内径4,25cm(外径26em)的导管,一次封底约需C35混凝土60m(从底部到钢套箱顶部),混凝土采用在浮式平台上搅拌,并用混凝土输送泵输送,在浇筑前,先对导管规格,质量及拼装构造进行拼装和充水试验,充水试验时的压力不小于灌筑混凝土时导管壁可能承受的最大压力的1.5倍,即用1MPa压力试验20min后,管壁无变形,接头不漏水,认为合格.然后在导管外壁用明显标记逐节编号,并标明尺寸.导管放入钻孔内,下口离孔底约2540cm,上口与贮存混凝土的初灌斗连接.初灌斗高出护筒46m,以保证桩顶混凝土的压力.浇筑时2根导管连续浇筑,在浇筑过程中,由2位技术人员用测绳随时检测混凝土顶面标高,并适当拔动导管振动混凝土,以保证混凝土浇筑密实.考虑到第一次浇筑水下封底混凝土,由于水较深,水下情况复杂,为了保证浇筑的质量,在浇筑前沿钢护筒周围预埋压浆管,采用后压浆法来检测并保证混凝土的密实度.若能把水泥浆压下去,水下混凝土不是很密实,以后封底同样需要压浆管,对封底混凝土进行后压浆处理;否则,说明能确保混凝土密实,以后浇筑不需进行后压浆处理.压浆管设置在两根导管中间并在钢护筒和冲击面最窄处,压浆管随钢护筒同时下放,并固定在钢护筒外侧.为防止混凝土浆液堵塞压浆管,在放压浆管之前用诸如生胶带,橡胶带捆绑等措施予以绝对密封,压浆管的连接处采用生胶带止水.8施工过程出现的问题及应对措施大孔冲至河床面以下1.5m左右时,均出现每天进尺只有l020cm的情况,持续时间约15d左右,期间采用了吸砂船