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桥梁桩基采用声测管施工系列办法

2020-04-13

    桩基工程是城市高架桥基础及下部构造的首个分项工程,桩基的施工进展和形象,决定着整个高架桥的施工局面能否顺利打开,是迅速进人桥梁主体承台、立柱和箱梁连续施工循环的关键。苏州中环快速路吴中区段工程的4个工区高架桥和互通立交有5 479根混凝土灌注桩,直径分别为0.8,1.2,1.5 m,桩长35^75 m。笔者对苏州中环快速路高架桥桩基施工管理和声测管制作安装中采取的有效防控和处理措施进行了总结分析,以供参考。

一、施工准备阶段的要点和防控
    1)做好施工前的准备工作和施工中的技术管理工作,严格执行设计文件和相关技术规范,做到技术先行。开工前应组织具有丰富经验的技术人员进行审图和现场核对(特别注意坐标、桩位、高程的复核,在实践中出现过设计图册前后两页桩底标高不一致的情况,导致现场施工桩长比设计桩长短了2m,后又更改设计为对称受力增加2根桩)。对设计中存在的问题以及对设计的建议,应及时上报,并接受设计技术交底。
    2)测量接桩后2周要按标准完成导线点、水准点的复测和加密工作,重要的导线点、水准点要用2m左右的围栏保护。加密、复测成果要及时上报监理工程师。
    3)节约用地,少占农田,泥浆、弃土按国家有关规定处理以免造成环境污染和环境破坏。
    4)充分考虑施工过程对地下管线及陆上、水上交通的影响,特别是应保证主航道和陆上主要交通干线不得中断。通信、电力、燃气、给水、排水管线的迁改,应事先与交警、路政、通信、电力、燃气、航道、水务等有关部门沟通,查明情况,按照规定进行保护或迁改,办理有关手续后方能施工。
    5)摸清地下管线、构造物及空中线路对钻机施工的影响,提出迁改或避让方案报业主、设计单位审批。
    6)详细了解桩基所穿地层条件,合理选择钻机类型和施工方法。
    7)建立安全生产管理制度,坚持每天班前安全会制,对易发生的安全事故进行提醒、预警,并采取相应的安全措施。
    8)第1根桩基实行首件认可制度,首件工程在分项工程开工申请批复后才可开展施工,首件工程完工后,由总监办组织召开首件工程总结会,施工单位对完成的首件工程的施工工艺进行总结和完善,用以指导后续施工。
    9)每道施工工序都应严格执行检验制度(施工单位自检,项目部终检合格后向监理单位报验)。前一道工序经检验合格、资料签证完毕后方可进人下一道工序施工。资料签证是办理月结算的基础资料,桩基施工一般是进场初期资金紧张,组织好前期桩基工序资料签证工作对办理前期月结算至关重要。
    10)完工时应对泥浆池、沉淀池、泥浆输送管线、弃浆池等临时设施、临时用地、弃土等进行处理,做到工完场清、不留隐患。

二、高地下水位粉细砂地层桩基造孔塌孔的固壁处理措施
    1)苏州中环快速路吴中区段地貌类型属古泄湖堆积平原区,区内大部分地块为第四系覆盖,第四系土层软硬交替,表层分布有全新统土层,总体上以粉砂土、粉土为主,下部为上更新统土层,以豁性土为主,其夹杂着粉土、粉砂。勘察期间测得平原区地下水位埋深在1.3 ^-3.5 m之间,稳定水位标高为0.5^2.5 m。剥蚀残丘区地下水位埋深为5.921.3 m,稳定水位标高为3.5^-10.9 m,地下水位随地形起伏变化较大。桩基主要采用回旋钻机、旋挖钻机成孔,有块石夹层或岩层的采用冲击钻机。这几种钻机在成孔过程中均会对孔壁产生较大扰动和震动,对于地下水位较高的粉砂土层极易产生缩孔、流砂、塌孔等故障,严重的会导致地面陷落、钻机倾覆的事故。    2)船舫桥两岸的W33,W34承台地处古河滩地,其下有粉细砂土层夹杂着老驳岸石块,地下水位较高,桩基孔深47^-52 m,底部人岩深度达8m,采取冲击钻造孔、薪土浓泥浆护壁。孔深进尺到30 m左右时出现冲击钻锤头豁滞、进尺缓慢的现象,持续造孔一段时间后出现塌孔、钻机平台地面开裂的情况,现场检查、讨论认为:古河床粉细砂层含有丰富的地下水,由于钻头往复运动,扰动了桩孔周围的粉细砂层,造成粉细砂液化,在地下水渗透压力和钻头往复反吸作用下粉细砂层向孔内滑动,与泥浆混合后造成护壁泥浆含砂量大而失去护壁功能导致塌孔。此时若继续冲击造孔会加大地下30 m处粉细砂层的扰动范围,造成塌孔、大面积地面塌陷等严重灾害。由于地处粉细砂层,并且砂层已经大范围扰动液化,用浓泥浆或任何形式的改性泥浆护壁已经失去效果。因此只能从如何在粉细砂孔壁上形成锲块骨架持力成孔的方向人手。用粒径30-40 cm的新鲜岩石50 m3,随戮土一起投入孔内,遵循先投块石和豁土、后下钻头的先后顺序,利用冲击锤的重力、挤压力和冲击力,把块石挤、插、塞、嵌人孔壁粉细砂土层内,与孔内豁土互相粘合,形成略带锚固性质的豁土块石护壁,从而增加了孔壁稳固、紧密性,每3^-5 m进尺进行1次块石和豁土固壁,直至穿越粉细砂层和易塌孔区域。

三、钢筋笼和声测管制安常见问题及防控
    1)该工程桩基钢筋笼分为3段:顶部20 m加强段、中间段、底笼段。由于钢筋笼总体长度都在50^70 m,需在钢筋场分节制作,拖运到现场吊装、焊接、人孔。为防止混淆,每节钢筋笼要挂牌编号,下笼时要仔细核对,必要时拍照留存。钢筋笼接头焊接因下笼时间紧迫(为防止塌孔2}4h结束),常出现焊接质量差、电流过大咬伤主筋的情况。常备2}3台焊机,2}3个焊工互相监督、互相配合施焊接头,经检查合格的接头方可下放。也可采用钢筋直螺纹接头,这种做法更加方便快捷,且成本低,但要注意对接的两节钢筋笼要顺直,接头要紧密、对称,外露丝扣不可超过2个。

    2)3根声测管是随钢筋笼同时安装下放的,安装要求是:要保证桩基浇筑完成后的声测管顺直畅通,检测探头能够顺利下到桩底。声测管随钢筋笼下人孔内过程中要逐段绑扎顺直、牢固,接头处橡皮圈不得遗失,用液压钳将接头挤压紧密以防漏水。每节声测管下放过程中必须逐节灌水平衡压力,防止空管内外压力差造成桩基混凝土灌注时水泥浆进人声测管而堵管。声测管最后1节的孔口必须用软木塞封堵,钢筋笼吊筋长度设置应合理,不得因吊筋过长而导致钢筋笼触底,致使底部声测管变形、弯折。

    桩基水下混凝土是通过下料导管的连续灌注完成的,导管采用壁厚5^'9 mm的无缝钢管制作,直径250 mm,混凝土通过量80 m撇。导管每节长2.0^3.0 m,漏斗下配节长1.0 m和0.5  m的导管。导管力求坚固,内壁光滑、顺直、洁净、无局部凹凸,导管接头处采用橡胶密封圈法兰丝扣连接。下料导管使用前和使用一段时间后,应对其规格、质量、拼接构造进行检查,还要做拼接、水密、承压、接头抗拉试验,水密试验的水压不应小于孔内水深的1.3倍,承压试验的水压不应小于导管壁可能承受的最大压力P  =1.3x(导管内最大混凝土压力一导管外的泥浆压力),试验方法是往拼装好的导管中灌入70%的水,然后把两端封闭,一端焊输风管接头、压力表,输人压缩空气直至达到试验压力。导管滚动数次,经过15 min不漏水即为合格。

    导管应配备总数20 %}30%的备用导管和管口卡。导管内壁和丝扣表面如沾有灰浆和泥沙要刷洗干净。试压好的导管表面用磁漆标出0.5  m一格的连续标尺,并注明导管全长尺寸,以便灌注混凝土时掌握提升高度和埋人深度。吊放导管时,应使导管居于孔中,轴线顺直,稳步沉放,防止卡挂钢筋笼和孔壁,导管下口距孔底25-40 cm。


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