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高速公路橋梁樁基施工要點研究

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高速公路橋梁樁基施工要點研究

【摘要】隨著樁基施工技術的深入,巖溶地區橋梁樁基設計施工技術研究日益重要,必須嚴格控制施工質量,確保成樁達到質量標準要求。本文結合高速公路橋梁樁基工程實例,探討高速公路橋梁樁基施工技術要點,提出相應質量保證措施,為類似工程施工提供技術參考。

【關鍵詞】高速公路橋梁;樁基工程;施工技術

隨著經濟的快速發展,基礎設施工程項目建設增加,喀斯特地區公鐵路工程不斷增多,可能導致地基沉降,引起構筑物嚴重損壞。巖溶地區進行工程建設要掌握巖溶發育規律及分布情況,為充分利用有利條件,采取相應的技術措施,保證工程質量安全。巖溶是可溶性巖石被水溶解化學溶蝕作用,造成洞穴、裂隙等現象總稱,在我國云貴川地區分布廣泛。我國廣闊的領土內散布很多硅酸鹽地層,由于地表水溶蝕作用,孕育不同巖溶形態,降低了巖石穩定性。發育的巖溶為工程建設增加了難度,巖溶地區施工前要掌握巖溶形態特征,充分因地制宜,對不利因素采取可行措施,保證建筑物的安全。樁基礎以其適用范圍廣等特點廣泛應用于高速公路橋梁上,在巖溶地區施工中存在許多問題,需要對特殊環境下橋梁基礎施工技術進行研究

1橋梁樁基施工技術研究

樁基是設置于土中的豎直基礎構件,是最古老的基礎形式之一,史前已有地基條件不利的河谷地區采用樁基工程方法。寧波市河姆渡文化遺址發掘樁基至今已有七千多年歷史。由于樁基特有的優點,許多古代建筑都建造于軟基上。樁基使用經歷漫長的歷史年代,水泥問世前,利用樁型為天然材料制作[1]。19世紀后,由于鋼筋混凝土在建筑工程中應用,出現鋼混樁。二戰后隨著現代鋼鐵工業等新興工業技術崛起,樁基理論技術得到很大發展。樁基的種類繁多,根據不同標準分為不同類別。樁基承臺底面位置影響樁基受力性能,根據底面位置分為高樁與低樁承臺基礎。不同成樁方法對周圍土層擾動不同,通常分為擠土樁、非擠土樁。部分擠土樁成樁中周土受到輕微擾動,工程性質變化不明顯。根據樁的豎向荷載傳遞機理分為摩擦樁與端承樁。按樁的材料分為混凝土樁、復合樁等。隨著復合樁的發展,通過樁基礎共同作用承擔上部荷載。樁基礎是常用的深基礎,采用淺基礎無法滿足結構物對地基強度方面的要求,承受豎向荷載的樁通過摩擦阻力將上部荷載傳遞到深部土層,樁基可以發揮不同的作用,主要包括改變地基基礎動力性能,保證機械設備正常運轉;通過樁基的側面與土接觸,將荷載傳遞給深層巖層,獲得較大的承載力支撐建筑物。樁基具有承載力高、沉降量小等優點,能以不同樁型適應不同的水文地質條件。隨著現代科技的發展,樁基型式及理論設計方法得到很大改進。樁基成為土質不良地區修建建筑物廣泛采用的基礎型式[2]。目前樁基施工技術發展呈現多樣化趨勢,針對不同地層條件,樁基施工工藝不同,應根據實際情況選擇。國內最成熟廣泛應用的樁基施工工藝包括預制樁與灌注樁施工。灌注樁在我國形成多種成樁工藝,使用范圍擴展到土木工程各領域。隨著人們對樁基要求的變化,目前樁基施工技術發展趨勢為樁持尺寸向長大方向發展,向擴孔樁方向發展,向低公害法成樁方向發展。

2工程概況

濟南至廣州國家高速公路是7918網中第四縱,鷹潭至瑞金高速公路D10合同段位于瑞金市沙洲壩鎮,地處巖溶地區,根據地鉆勘探結果發現橋梁位于巖溶地區。單孔內溶洞最多高達7個,溶洞大部分為黏土半充填,樁基成孔施工難度大。瑞鷹高速D10標橋梁黃雞設計直徑較多,各種規格樁基涉及溶洞,設計樁長10.00~51.54m,混凝土標號為C25。橋梁樁基礎施工為隱蔽工程,處理方法不當會造成掉鉆、梅花樁等事故發生。根據地勘報告資料,橋區地層地質有單個與多個溶洞串聯,大部分地質由素填土、巖溶化石灰巖、弱風化石灰巖,瑞金八工排大橋巖體強度高[3]。針對橋區溶洞多呈串珠型分布,從確保工程進度安全考慮,將溶洞樁基施工列為重點,組織技術人員研討方案,邀請各方專家指導,處理溶洞采用片石加黏土回填的方法。由于溶洞樁基方案采用沖擊鉆成孔施工工藝,根據地質條件對溶洞、漏漿、流沙層等不良地質條件下鉆孔樁采用不同施工方法。由于溶洞樁基施工具有復雜性等特點,溶洞處理中隨時觀察異常情況,安排多名專職技術人員觀察泥漿中浮渣,充分準備片石等應急物質,及時解決現場出現的異常問題。

3高速公路橋梁樁基施工設計

高速公路橋梁樁基設計主要包括嵌入深度與承載力性能問題。樁基承載力性能研究包括受力狀態等方面,樁基承載性能研究方法主要有數值模擬法等,物理模擬法分為室內相似模擬實驗、現場原位實驗[4]。綜合分析樁基荷載傳遞性能,荷載由樁頂開始向下傳遞,樁側摩阻力達到一定限度后荷載增加,樁端發揮作用承擔增加荷載,見圖1。巖溶地區樁基受力狀態特點為與多方面因素有關,如持力層性質及覆蓋巖土性能等;樁身長徑比超過20,樁側摩阻力較大;小于20時樁基受力由樁端巖層承受;相對樁基偏位、裂縫大小、頂板厚度等因素影響樁基的承載力。巖溶地區橋梁樁基設計應結合受力狀態影響因素,提高橋梁樁基整體質量。樁基嵌入度不超過0.5m,需調整樁基承載力。無強制深度要求易造成成樁質量問題。專業人員對嵌入度理解存在差異,部分專業人員認為嵌入度為3-7D范圍內可充分發揮樁基承載力[5]。由于實驗局限性結論不完善,部分人員提出樁基嵌入度不宜過大,增加樁基嵌入度樁基承載力提高不明顯,會增加施工成本。

4巖溶地區橋梁樁基施工技術

橋梁樁基施工關鍵技術包括準備環節,鉆孔施工質量控制,鋼筋制作與水下混凝土灌注施工。準備階段施工主要包括平整場地、樁位測量、埋設護筒等。橋梁樁基施工前需要清理場地,清除現場障礙物,對場地進行硬化處理。施工場地處于深水地區需采用鋼管樁施工平臺法,平整場地要保證平臺平整。平整場地后續測量樁位,采用方木樁對樁位中心識別,護樁埋設需要遵循科學原則,向樁中心外大于50cm內設置,樁位測量中保證護樁頂面與平面持平。在埋設護筒時使用鋼護筒,內徑比鉆頭大20cm,根據施工現場土質確定護筒高度。安置中護筒頂高出地面30cm,護筒埋設中控制樁位中心偏差,護筒連接中避免出現縫隙。開孔前確定膨脹土基造漿黏土量,合理規劃配料配置,泥漿比控制在1.1~1.2,鉆孔中及時清理大量上涌泥漿,要求鉆孔前做好場地設施布置,在鉆孔周圍設置儲漿池。鉆孔施工質量控制主要針對主河道內樁基施工,孔口坍塌概率大,采用漿護筒長度加長辦法,用優質土填充鉆孔周圍,增加鉆孔水位高度,減小孔口坍塌概率。加強鉆孔施工質量控制,施工中不得出現長時間間歇,對鉆孔速度嚴格控制,見圖2。制作鋼筋前需嚴格控制鋼筋材質,根據具體長度確定制作鋼筋籠方式。保證鋼筋骨架剛度,便于鋼筋籠吊運等工序不會在移動中出現松動情況。在骨架主筋上定位鋼筋焊接,根據鋼筋籠大小確定間隔位置,對鋼筋籠分節起吊,清理施工現場雜物,迅速接長到設計深度,混凝土澆筑后解除鋼筋籠固定設施。最后檢查鋼筋籠就位,修復固定穩定性。水下混凝土灌注前設立導管,使用法蘭盤連接導管關節,使其滿足水密要求,通過升降實驗避免導管被卡問題。導管安裝后檢測孔底沉渣,發現厚度超過要求標準需要進行清除故障。水下混凝土灌注要測探孔底沉淀厚度,大于設計值需進行二次清孔。混凝土拌合需要采用自動拌合機,溫度過低會導致混凝土拌合不均勻,溫度過高會導致混凝土老化。避免反復加熱與中斷清孔,結合季節天氣因素合理控制溫度,充分發揮混凝土使用性能。在首批混凝土灌注中確保孔底到導管下口距離不超過40cm,計算水下混凝土灌注數量。需要注意工序的穩定性,縮短導管拆除時間。拆除導管中避免產生高壓氣囊,提升導管中保證位置居中,結合導管需要提升高度嚴格控制導管提升。需要將混凝土灌注到樁頂設計標高1m以上,保證樁頂混凝土質量。

5結語

橋梁樁基施工中受到地質條件等隱蔽性因素干擾,溶洞地區進行橋梁樁施工較為困難,如何對樁基質量有效控制尤為重要。高速公路橋梁樁施工要點包括泥漿制備、鋼護筒制作、鉆機就位等方面,巖溶地區地質情況復雜變化,施工企業要不斷總結施工技術要點,提高公路橋梁樁基施工質量。要采取有效的樁基鉆孔施工技術措施處理,掌握樁地質情況,控制好混凝土灌注施工,保證樁基鉆孔施工質量。本文結合瑞鷹高速公路D10標實踐經驗,對如何選擇合適的施工方法進行探討,為同類工程施工提供參考。

參考文獻

[1]陳亮,徐騰飛.公路橋梁樁基施工問題及承載力測試探討[J].山西建筑,2021,47(1):151-153.

[2]楊日召.新形勢下高速公路橋梁樁基施工要點分析[J].工程建設與設計,2020(24):137-138.

[3]黃建平.基于巖溶復雜地質的高速高速公路橋梁樁基施工技術研究[J].四川水泥,2020(12):243-244.

[4]張宜飛.高速公路T梁橋拓寬新舊橋長距離連接施工技術研究[J].建筑技術開發,2020,47(20):40-41.

[5]楊奎.高速公路橋梁樁基施工及質量問題處理措施[J].交通世界,2020(30):29-30.

作者:胡免縊 單位:重慶高速巫云開建設有限公司

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