斜拉桥建设中的RCD钻孔桩基施工技术

2023-01-16 04:31祖重熙
工程建设与设计 2022年24期
关键词:钢护筒泥浆桩基

祖重熙

(中国土木工程集团有限公司,北京 100038)

1 引言

RCD反循环钻成孔技术,作为桥梁桩基施工中的先进技术,广泛应用于桥梁桩基施工中,使用反循环技术进行成孔不但可以增加施工的速度,而且可以提升冲洗液的使用率,最终减少工程的投资成本。因此,对RCD钻孔桩基施工技术的研究十分重要。

2 工程概况

某斜拉桥总长690 m,其中主跨长370 m,两侧边跨长2×160 m。主跨跨中桥面标高56.987 m,桥塔中心桥面标高53.684 m,双桥塔斜拉索160束。大桥主墩(塔)基础为23根φ2.5 m钻孔桩基础,桩基长度110~116 m,单桩钢筋笼质量为74~82 t,主墩(塔)永久钢护筒(厚度20 mm)长度为27~34 m,单护筒质量为34~43 t。

3 钢护筒安装

3.1 测量放样

利用施工平台,按钻孔桩中心位置准确放样,然后在平台面画十字线,确定钢护筒位置。

3.2 安装导向架

桥位处水位较深,钢护筒打入河床前,自由长度较长,根据钢栈桥、施工平台施工经验,受水流影响,钢管基础安装困难,需要使用导向架;钢护筒体积大,受水流影响更大,经综合考虑钢护筒安装使用桁架式导向架。

1)施工条件。桥位处受潮汐影响,退潮时河道水流流速偏快,涨潮时河道水流流速偏慢,平潮时河道水流流速相对稳定,每天(壅水)平潮时间约30 min,时间较短。高潮位期间,水位差约±3.0 m,低潮位期间,水位差约±2.0 m,根据此特点,钢护筒尽量安排在每天平潮时间插打。另考虑总体工期紧张,这样钢护筒安装时间会较长,影响节点工期[1]。

2)钢护筒导向架。桁架式导向架总长9.34 m,总高6.0 m,施工平台面以上高2.0 m,施工平台面以下截面外形尺寸3.34 m×3.34 m,利用施工平台固定。导向架主框架采用2根30#槽钢[30焊接,框架斜支撑采用单根25#槽钢[25焊接。

导向架平面示意图如图1所示。

图1 导向架平面示意图(单位:mm)

3)导向架安装误差。导向架决定钢护筒,钢护筒决定桩基础,因此,导向架安装要求必须准确,安装的误差要求为:垂直度≤1/100,顶面平面误差≤30 mm。

3.3 钢护筒吊装

利用龙门吊分节吊装,人工缆风绳辅助方法导入导向架内就位。两节钢护筒现场拼接,底节利用施工平台型钢支架固定,上节利用龙门吊吊装,上下节钢护筒对齐接头后,采用钢板条临时点焊固定,采用手工焊,安排4名焊工对称焊接,焊接方法见钢护筒车间加工方法,在经过检验之后,用龙门吊将钢护筒降到河床面,采用上面的方法再接第三节,钢护筒需要插打。

3.4 插打钢护筒

利用龙门吊吊装DZL-240型双夹振动锤插打,初始插打时要注意控制振锤下落高差和速度。钢护筒顶面打至施工平台上1.0 m时,停止插打,继续接长钢护筒,钢护筒接长后,再继续插打至设计位置。PY1墩钢护筒打入河床深度约20 m,PY2墩钢护筒打入河床深度约24 m[2]。

4 钻孔、清孔

4.1 钻孔

根据地质条件和桩基特性,采用RCD履带式反循环钻机,钢护筒和膨润土泥浆护壁方法钻孔。

1)钻孔顺序。尽量使钻机及配套机具移动范围最小,以方便施工。为满足条款要求,不干扰新灌混凝土桩的混凝土稳定性及质量,采用间隔桩钻顺序施工。钻孔顺序如图2所示。

图2 钻孔顺序(单位:m)

2)钻机就位。利用施工平台和钢护筒测量放样,确定桩基中心位置,钻机就位后,钻机调平,通过对钻头的定位,使其与桩身中心相一致,调直钻杆垂直度<1/75,固定钻机位置,检查设备的配置和状况是否符合施工要求,方能进行钻孔[3]。

3)抽水置换泥浆。钢护筒施工期间,内部存有河水,河水含有大量杂质,影响泥浆质量,开钻前采用水泵抽出钢护筒内的水后,置换新拌制泥浆进入钢护筒至控制水头位置。

4)钻孔。通过钢护筒内空钻部分,要进行钻机调试,必要时进行适当调整;有钢护筒部分可以快速钻进;接近钢护筒底部要放慢钻孔速度,采用慢速钻进方法,同时泥浆采用较大密度;通过钢护筒底部后,根据地质条件,采用适宜的速度钻孔,地质相对松软部分,钻孔速度不要太快,避免钻孔桩缩孔;泥浆密度要控制好,泥浆密度低,护墙效果不好,易造成塌孔、缩孔现象,泥浆密度偏大时,影响钻孔效率;在钻孔时,应根据河面的水位,对钢护筒的水头高度进行控制[4]。

5)钻渣处理及取样。从孔内抽出的含砂泥浆,直接进入泥浆除砂机进行分离处理,分离出的泥浆进入备用泥浆槽,泥浆经沉淀检测合格后再利用,分离出的钻渣(泥、砂等)进入钻渣槽,利用小型挖掘机(或装载机)装入自卸车运至指定弃土场地处理;现场要保留钻渣样品,当地质情况与最初的设计有出入时,应及时与咨询监理联系,必要时需要进行钻孔深度调整。

4.2 清孔

本工程使用RCD反循环钻机,有利清孔;考虑桩底部地质土层密实稳定,对泥浆护壁要求不高,考虑加快施工进度,当钻头接近桩底时,由操作手控制,边钻孔边清孔,当钻头达到桩底时,第一次清孔基本完成,停止钻孔后,继续清理钻孔直到泥浆达到规定的要求为止,力争做到提钻、清孔一次完成,尽量缩短第一次清孔时间;移出钻机,清理现场。

5 钢筋笼节段拼装

5.1 钢筋笼节段运输

1)在河流北侧场地临时码头,使用驳船把钢筋笼节段运输运至施工平台,利用履带吊卸船,钢筋笼平放在钻孔桩附近;在设置钢筋笼加工场地,使用平板车运输钢筋笼至施工平台。

2)驳船长45 m,宽15 m,至少可以摆放16节12 m长钢筋笼,运输途中,钢筋笼底部采用垫木及楔块支撑稳定,上部采用吊带捆绑,保证运输的安全性。驳船由拖轮拖拽。

5.2 钢筋笼节段拼装

利用施工平台跨墩龙门吊,按自下而上的顺序分节吊装现场拼装。钢筋笼吊装有平吊、竖吊、整体吊装3种状态。平吊采用扁担吊装,竖吊采用多点吊装,整体吊装采用支架加固方法。

1)首先底节吊装入孔。底节钢筋笼不长,且质量轻,可以采用两点吊装,确保钢筋笼吊装不变形。入孔前,人工气焊切割内圈箍三角支撑后,下放至预设位置,利用钢筋笼固定支撑架,从预留吊环孔,穿2根支撑横梁后,把钢筋笼放在横梁上稳定后,拆卸吊装钢丝绳、吊环。

2)龙门吊吊装第二节钢筋笼。钢筋笼12 m长,最好采用3点吊装,确保钢筋笼吊装不变形。移动至孔口,人工配合按主筋编号与第一节对接,人工利用手动扳手,拧套筒螺栓,套筒螺栓不要一次拧紧到位,待所有套筒螺栓都连接好后,再逐个拧紧套筒螺栓;同样方法,连接钢管接头。

3)绑扎接头部分钢筋。绑扎连接两节钢筋笼接头部分的螺旋筋。

4)起吊下笼。为减少钢筋笼在现场吊装过程中变形,因此,采用钢筋笼竖转机机构进行安装。

5)钢筋笼整体吊装固定。施工平台顶面标高+7.136 m,钢筋笼顶面标高+3.104 m,钢筋笼在平台面以下4.032 m,采用套筒、钢筋与钢筋笼整体固定支撑架直接连接固定。钢筋笼自身太重,不采用依靠钢护筒固定钢筋笼方法。

6)钢管同钢筋笼同时安装,自下而上顺序进行,在放置过程中,不受任何外力影响,确保声波检测设备装置顺利进入。

6 灌注桩基混凝土

1)封底混凝土大料斗。考虑桩基较深,封底混凝土高度,将底节导管埋深2.0 m,导管底距桩底50 cm,导管中混凝土高度是导管长度的1/2,封底混凝土大料斗体积约16 m3;采用型钢、钢板现场加工;利用钢筋笼支撑架支撑,确保稳定、安全。

2)导管口封球。考虑桩基深,在导管中,混凝土的沉降时间较长,易发生离析,为确保混凝土质量,在导管上口采用泡沫球封堵,泡沫球与导管内混凝土同时下落,泡沫球滑出导管后自动上浮至钢护筒内泥浆表面,捞出洗净下次再用。

3)混凝土连续灌注。桩基混凝土需要连续灌注,在大口径深孔桩基中,必须均匀、连续地进行混凝土灌注;由于施工速度太快,会导致混凝土中出现泥水夹层,从而对桩基础混凝土的质量造成不利的影响,速度太慢或间隔时间较长,容易造成导管堵塞、断桩等;现场安排专人组织协调,保证混凝土持续供应和连续灌注。

7 结语

综上所述,桥梁桩基作为整个桥梁体系中不可或缺的重要构成之一,应对其整个作业过程严加管控,以确保其建设质量,在桥梁工程中使用RCD反循环钻孔施工技术,可以发挥其灵活性、适应性等诸多优势,本文结合具体工程实例,详细探讨了RCD钻孔桩基的施工技术要点,以提高桥梁整体工程质量。

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