岩溶发育地区高速公路大型互通立交、梁场规划及施工组织管理

,岩溶发育地区高速公路大型互通立交、梁场规划及施工组织管理发表人：中铁隧道集团三处有限公司广乐T10标项目部二0一二年三月,目录,一、工程概况1、工期要求2、存在问题3、桥梁设计参数二、岩溶发育地区桩基施工1、施工方法2、遇溶洞采用的应急措施3、体会和心得三、梁场规划1、场地建设、制架梁安排,2、清水砼施工工艺四、整体施工组织管理1、协调管理2、现浇梁施工顺序安排3、现浇梁施工进度指标4、非跨线现浇箱梁施工五、跨线施工应急预案1、原因分析及对策2、现浇梁施工安全应急预案,一、工程概况,马渡互通立交是乐广高速与京港澳高速相交的互通式立交桥，由跨京港澳高速主线桥及8条互通匝道组成。马渡互通主线桥左线长2088.35m，右线长1840.23m，除与匝道桥接口段采用现浇箱梁外，其它均采用预应力小箱梁架设。互通立交分别设AH共8条匝道，其中A、E匝道上跨京珠高速公路，C、E、F匝道上跨国道G323，所有匝道桥均采用桩基础、柱式墩，现浇箱梁结构。,图1-1马渡互通立交桥平面布置示意图,1、工期要求合同要求该桥2010年7月16日开工，2012年7月15日竣工。实际业主根据施工现场征地拆迁进度,综合考虑，要求2013年主体工程完成即可，目前项目部根据资源投入情况计划2013年4月30日完成主体工程。2、存在问题目前本合同段红线内用地大部分已移交，但京港澳高速和G323国道两侧房屋、地面杆线及地下国防光缆部分未拆迁，桥梁桩基施工受影响。3、桥梁设计参数马渡互通立交是本项目与京港澳高速公路交叉而设置。主线与匝道相交共有6处，均为现浇箱梁，其余为预制箱梁，匝道上部结构均为现浇箱梁。,表1-1桥梁设计参数表,正常的钻孔成桩、墩柱、盖梁施工均是较成熟工艺，在这里就简单的介绍下溶洞桩基施工相关事项。马渡互通桥钻孔桩751根，直径分别为1.2m、1.3m、1.5m和1.8m。桥位处岩溶极其发育，通过对桩基地质勘察资料统计，绝大部分桩均存在溶洞，大部分呈串珠状发育，已勘探总桩数684根，溶洞桩数411根，所占比例65%，溶洞高度0.126.9m不等，其中0.13m高溶洞852个，38m高溶洞278个，8m以上高溶洞76个（具有代表性的溶洞如图1-2所示）。有全充填、半充填、无充填三种。溶洞充填物有粉质粘土、灰岩碎块、卵石土。溶洞处理的成败关系到桩基础施工质量、安全和成本。,二、岩溶发育地区桩基施工,图2-1溶洞桩基地质柱状图,1、施工方法本项目主体工程洞碴及粘土富余量大，从施工安全及成本控制方面考虑，本项目溶洞处理方法是以片石和粘土添加水泥反复冲填为主，钢护筒跟进为辅。如若采取上述方法仍存在漏浆及坍孔时，采用钢护筒跟进埋置直至不再漏浆为止，当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会部分或全部流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石和粘土，利用钻头冲击将片石和粘土挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、锯末，以增大孔壁的自稳能力。回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部12m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。填充片石和粘土法：片石和粘土填充一般情况仅适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，其优点为方便、快捷，节省费用。本项目有较多桩基溶洞高度大于8米，我们采用勤回填，反复冲填的方法，对溶洞高度大于5m处即使处理后不再漏浆，仍继续反复回填冲击23次，使岩壁固结更加紧密结实。溶洞处理取得较好效果，且混凝土超量大幅降低。,2、遇溶洞采用的应急措施,在施工现场准备足够的粘土、片石和水泥（如图1-3所示），同时制备大量的泥浆。根据地质钻勘得出的溶洞顶标高反算出地面至溶洞顶的深度，根据此溶洞与钻进深度相比较可知是否到达溶洞顶部，装载机或挖掘机就位，密切注意泥浆面变化，一旦穿通溶洞后，提起冲锤，向孔内回灌泥浆，向孔内回填片石和粘土，如果不发生塌陷，则用冲锤冲击孔洞内孤石和突石，对洞底部斜岩面进行冲平，以保证桩基不偏孔。,图1-3施工现场准备足够的粘土、片石和水泥,在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化，根据冲孔的进尺情况，如果进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，这时说明击穿了未知溶洞，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中泥浆泵往孔内大量补浆。应迅速补浆和改变冲程以防止偏孔和卡锤。如果此时出现偏孔，则采用片石和粘土对偏孔部位全部回填，重新冲击成孔。如果出现一下冲破溶土洞顶板，泥浆突然间流失，引起整个孔坍塌严重，则迅速提起冲锤，要求人员马上离开钻机，待不再坍塌后，对整个孔进行回填处理，先进行预处理后，重新成孔。（1）偏孔的技术对策溶沟、溶槽、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速度会明显降低，主绳摆动大，遇此情况应马上提出钻头，抛入坚硬片石和块状粘土，以小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛入相同配备的混合物以大冲程冲击，反复进行，直到不偏孔为止。溶洞侧壁侵入孔径。以加入大块片石为主，并适当降低泥浆比重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。,（2）卡钻的技术对策司钻人员随时观察钻机负荷和主绳摆动情况，发现卡钻征兆及时提起钻头进行抛填处理。在距溶洞顶板以上3050cm处改变钻孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击，进入溶洞后反复抛填片石、粘土及水泥。改变钻头形式。在原十字形钻头上焊圈，把十字形连接起来，使之减慢钻进速度，一次成孔并圆顺。（3）掉钻的技术对策钻头龙门与钻体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，形成薄弱部位引起应力集中而断裂。在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝绳、钻头直径磨损程度，发现超限应及时更换。,3、体会和心得（1）、钻头钻至溶顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现偏孔，除采用抛填片石平衡钻头外，必要时采用重量较大的钻头处理。（2）、溶洞处理时，速度稍微放慢一些或稍停一段时间，促使片石和粘土的固结利于固壁。（3）、为了避免发生缩孔，充填物的溶洞采用抛填大块片石的方法处理。（4）、溶洞内泥浆浓度要大，比重控制在1.21.4之间。（5）、如孔内泥浆不是大量流失，粘土可不装袋投入。（6）、当处理注漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。（7）、当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度，防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉，造成断桩。施工过程中经常抽动导管，在确保导管能拔出的前提下保持埋管埋深不小于5m,防止突然漏浆导管悬空导致断桩。（8）、溶洞桩施工前要注意认真复核桩基设计入岩深度及持力层厚度，对不符合要求的桩基及时与监理单位、设计单位沟通调整，避免因设计疏忽造成桩基返工对我方带来损失。,1、场地建设、制架梁安排本标段设置1处箱梁预制场，布置于国道G323左侧空地上，距主线约3公里；占地约39000m2(58.5亩)，负责全标段预制梁的生产。预制场内分制梁区、存梁区、钢筋、预应力加工区、砼生产区。制梁台座基底用灰土振动压实进行加固处理，基础采用C25钢筋砼条形基础；提升系统采用轨行式龙门吊提升；预制场地面采用厚度为15cm的C20水泥砼进行硬化；预制场内设置自动喷林系统和蒸汽养生设备；预制场实行封闭式管理。预制梁场生产任务：8m空心板梁24片，20m箱梁314片，25m箱梁616片，30m箱梁173片，40m箱梁56片，合计：1214片。,三、梁场规划,图3-1梁场场地规划平面布置图,预制梁场设有制梁区、存梁区各两个，1#制梁区设20m和25m台座24个。设20m、25m通用存梁区5个，最大存梁量100片。2#制梁区设25m和30m共用台座、30m和40m共用台座12个。设25m、30m通用存梁区2个，40m存梁区1个，最大存梁量50片。1#制梁区80吨的龙门吊2台，5吨的龙门吊1台。2#制梁区100吨的龙门吊2台，5吨的龙门吊1台。模板资源配置情况：20m箱梁模板4套，25m箱梁模板4套，30m、40m箱梁2m高1.5套、1.6米高2.5套。,图3-2预制梁场实际建设,制梁台座基底用灰土振动压实进行加固处理，基础采用C25钢筋砼条形基础；提升系统采用轨行式龙门吊提升；预制场地面采用厚度为15cm的C20水泥砼进行硬化；预制场内设置自动喷林系统和蒸汽养生设备；预制场实行封闭式管理。,制架梁总体安排：制梁顺序是以架梁为主线，架梁采用2台架桥机。1#架桥机架梁顺序：乳源河大桥左幅马渡互通主线桥左幅乳源河大桥右幅江湾河大桥右幅江湾河大桥左幅。2#架桥机架梁顺序：马渡互通主线桥右幅大里程小里程。,桥梁预制厂,运梁方向,架梁方向,图3-3运架梁示意图,3-4,台座上绑扎底腹板钢筋,3-6,台座上定位波纹管,3-5,3-7,存梁区存梁,安装箱梁顶班钢筋,2、清水砼施工工艺本项目京珠高速公路和G323国道附近预制梁均采用清水砼。(1)、清水砼施工工艺,图3-8清水砼施工工艺程图,（2）清水砼模板要求,图3-9贴不锈钢后的箱梁模板,模板设计分块力求定型化、整体化、模数化、通用化，定型钢模由专业生产厂家加工制作，模板设计合理，强度、刚度满足要求，并在该模板上贴2mm厚不锈钢板（如图3-7所示）。,（3）清水砼材料要求,表3-1：清水砼材料要求,1、协调管理马渡互通由主线桥下部结构先行组织，匝道桥相继适时展开，主线桥施工为保证架桥机及时通过现浇段架梁作业，主线桥下部结构施工先抢现浇段下部结构的施工，及时展开现浇梁的施工。目前施工组织策划方面没什么大问题，但受征地拆迁影响较大，下一步我项目部将加强征地拆迁协调力度。,四、整体施工组织管理,箱梁主要结构尺寸：主线桥等宽段采用单箱三室，变宽段有单箱四、五、六室三种，梁高1.4m。匝道桥有单箱一室、单箱二室两种，梁高1.4m。,图4-1：现浇梁几何尺寸示意,支架采用42钢管，横梁处间距采用6060cm，腹板处间距采用6090cm，翼缘板、箱室处间距采用9090cm，层距均采用1.2m。经过验收及实践符合要求。,图4-2现浇梁支架,支架结构体系,2、现浇梁施工顺序安排,3、现浇梁施工进度指标,表4-1：现浇梁施工进度指标,4、非跨线现浇箱梁施工,现浇箱梁采用满堂碗扣脚手架支撑拼装木模板现浇施工。现浇梁有整体式预应力两端张拉、分两阶段单端预应力张拉和整体式非预应力钢构三种形式。为了保证质量和施工安全，现浇梁采取绑扎底板、腹板钢筋，浇筑底板、腹板混凝土后绑扎顶板、翼缘板钢筋再浇筑顶板、翼缘板混凝土的施工工艺。施工及检验过程如下图。,图4-5横梁、底板及腹板钢筋,图4-6现浇梁顶板混凝土浇筑,图4-3现浇梁支架报验,图4-4现浇箱梁底模报验,5、跨线现浇箱梁施工,马渡互通匝道桥有两联跨京珠高速公路及三联跨G323国道，与既有道路多为斜交上跨，在桥梁施工过程中不能影响京珠高速公路双向六车道和国道G323双向四车道的交通，现浇箱梁施工时，过既有线路段现浇施工采用贝雷梁拼装的梁柱式门型支架体系，支架下预留门洞保证桥下交通畅通，每跨现浇梁下采用四柱式门型支架体系，中间为交通疏解通道，立柱布置以不占用车行道为准，布置在道路车行道两侧和中央绿化带内，预留门型通道净高为5m以上，贝雷梁柱基础采用砼基础，梁柱式门型支架体系见图4-5所示。,图4-7跨线处支架体系结构示意图,贝雷梁吊装贝雷梁利用吊机配合人工架设，先进行立柱架设，横向贝雷梁利用吊机整体起吊，人工配合安装搭设。贝雷梁柱式门型支架体系顶层沿桥向垂直方向铺设一层10cm10cm方木。跨线桥梁施工安全措施与当地交通部门密切联系，请当地交通部门给予协助、支持。跨线支架设计、验算，满足安全要求，完善跨线桥当梁安全防护措施，如施工警示牌、安全防护墩、安全围挡、减速带等。施工期间，设专人24h进行安全监控，对存在的安全隐患及时消除。现浇箱梁跨时，预留交通疏解通道外围挂防护网及护拦进行全封闭，将现浇箱梁施工区与下面疏解通道隔离，防止上面施工时掉块伤到行人或车辆。,1、原因分析及对策我项目桥梁重大危险源为判定为高墩施工、现浇梁施工和跨既有线施工。跨既有线现浇梁施工危险尤为突出。跨既有线施工风险原因分析及对策见表5-1。,五、跨线施工应急预案,表5-1跨既有线施工主要风险原因分析及对策,2、现浇梁施工安全应急预案,为给企业员工的工作和施工场区周围居民提供更好更安全的环境；保证各种应急反应资源处于良好的备战状态；指导应急反应行动按计划有序地进行，防止因应急反应行动