单桩基础在靠船墩扩建工程中的施工实践

(整期优先)网络出版时间:2010-04-14
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单桩基础在靠船墩扩建工程中的施工实践

卢一忠

卢一忠(江苏省邵伯船闸管理所,江都225261)

摘要:本文通过对邵伯一号船闸上游靠船墩扩建过程的介绍,着重阐述了单根灌注桩作为靠船墩基础在工程中的具体应用,讲述了大直径灌注桩的施工工艺过程等,对今后同类工程的施工实践具有一定的参考和借鉴作用。

关键词:单桩;靠船墩;扩建;实践

中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)11-0111-02

0引言

邵伯一号船闸上游引航道靠船墩建于上世纪六十年代初,引航桥全长仅230米,随着船舶标准化、大型化的发展趋势,原有的引航道长度已远远不能满足船舶的正常停靠需求,给船舶的运行安全带来了隐患。经上级机关批准,该闸于2006年6月7日至当年年底对该处引航桥进行了改造和扩建。工程扩建部分共需扩建6跨,共90米长,采用一根直径2米的钻孔灌注桩作为基础。工程至今,经多次组织观测,墩体未见明显沉降、偏移现象,使用情况良好。下面结合工程实例综述桩基施工实践。

1施工前准备工作

1.1认真读图,熟悉施工技术规范。

1.2了解工程地质和水文地质情况,查明并清理水下障碍物,以确定钻孔顺序、施工方法和选择机具设备。

1.3编制施工技术方案,报监理审批认可。

1.4因岸线较长又在水中,构筑钻机平台。

1.5埋设护筒。为了保护孔口,形成孔内水头和定位导向,孔口必须埋设护筒。

1.6桩位放样。对测量使用的经纬仪、水准仪在使用前要送检。对业主提供的导线、水准点要进行复测。

1.7钻孔选择200型工程钻机钻孔。配备120kw发电机组作为电源。钻孔桩施工时配备足够的照明,保证连续施工。

2桩基施工

2.1桩基施工工艺流程

2.2施工工艺过程见图1。

2.2.1钻孔平台搭设钻孔平台采用木桩搭设,木桩梢径为≥Ф250mm的圆木,打桩锤打入土中,打入深度为2~3m,平台前后左右均设置斜桩,与岸坡连接的引桥部分设置剪力支撑,以增强整个平台的水平抗撞击力,上部纵横梁采用200mm×200mm的枋木搭设。平台搭设应能支撑钻孔机械、护筒加压、钻孔操作、钢筋笼吊装以及灌注水下混凝土时可能发生的全部重力,要有足够的刚度,保持稳定。

2.2.2埋设护筒本工程钻孔桩采用一次性单护筒,由圆型护筒及方型护筒焊接成整体。其中圆型护筒直径为2200mm,壁厚δ=3~4mm,护筒入土深度约2~3m,护筒顶高程5.5m,长度视具体土质确定;方型护筒为2400×2400mm,壁厚δ=3~4mm,长约L=2m,护筒底高程5.5m,底面用钢板与圆型护筒焊接成整体,顶高程高出水面约0.8m,且高出船行波波高0.5m。为保证其刚度,防止变形,在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。方型护筒根据灌注桩墩体结构图详细尺寸制作,并预埋好钢护木等结构构件。

钻孔前应在测定的桩位,准确埋设护筒。振动法下沉护筒。护筒定位时应先对桩位进行复核,然后以桩位为中心定出相互垂直的十字控制桩,使十字中心与桩位中心一致,用以固定钻孔位置。护筒埋设时,其轴线对准测量所标出的桩位中心,护筒周围和护筒底接触紧密,保证其位置偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%。护筒埋设后,在其四个角处设拉环,用活动螺栓对角拉住平台。

2.2.3钻孔护筒埋好经检验位置无误后,将钻机就位,钻机就位要保证平正稳固,确保施工不发生倾斜、移动。为准确控制成孔深度,在桩架上应设置控制深度的标尺,以便在施工中进行观测记录。钻标卡孔与护筒中心必须在一根竖直线上,以保证钻孔的竖直方向。①初钻。钻机就位后检查试车,开始下钻时要特别注意,确保钻尖对准桩尖。正式开钻前先启动泥浆泵和转盘,使之空转一段时间,待泥浆输进一定数量符合要求后,再开始钻进。接、卸钻杆的动作要迅速、安全,争取在尽快时间内完成,以免停钻时间过长,增加孔底沉淀。②钻进成孔。开钻时应慢速钻进,待导向部位或钻头全部进入地层后,方可加速钻进,并根据地层和钻进情况调整钻进参数。钻进过程中认真观察进尺和排渣情况,当泥浆中含渣量转多或排量较少时,应控制钻进速度。排渣清理后继续钻进。在砂层及圆砾层中,轻压、慢钻、大泵量、中低速钻进,控制进尺,防止坍孔。在粘土或亚粘土中,大泵量、中高速钻进。钻锥上下反复扫孔,以扩大孔径,防止缩孔。加接钻杆时,应先停止钻进,将钻具提离孔度8~10cm,维持泥浆循环10min以上,以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排浆,然后停泵加接钻杆。钻杆连接螺栓应拧紧上牢,认真检查密封圈,以防钻杆接头漏水漏气,使气举反循环无法正常工作。钻孔过程应连续操作,不得中途长时间停止。钻孔作业应分班连续进行,详细、真实、准确地填写钻孔原始记录。交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。钻进时定时对泥浆进行检测和试验,不合格时随时调整。经常注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。钻进中发现异党情况应及时上报以便及时处理。③钻孔泥浆。制浆前,先把粘土尽量打碎,使其在搅拌中容易成浆,缩短成浆时间,提高泥浆质量。制浆时,可将打碎的粘土直接投入护筒内,使用回旋钻机旋转制浆,待粘土已搅成泥浆时,即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存,以便随时补充孔内泥浆。在砂性土层中钻孔,必须用泥浆护壁。泥浆护壁使用的黏土,泥浆性能指标应符合下列技术要求:泥浆相对密度1.25;漏斗黏度28s;含砂率<4%;胶体率>95%,失水量<30Ml/30min。泥浆排放:对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆,引入到泥浆循环池进行处理。泥浆循环池构筑在与灌注桩相对应的分水岛二线船闸东侧的滩地上,长宽约90*10m,预计堆高约60cm,外围构筑土围堰,以防止对河流及周围环境的污染。桩孔钻至设计标高后,对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查,满足设计要求后约请监理工程师进行终孔检验,并填写终孔检验记录。

2.2.4清孔清孔是灌注桩施工中关键的一项工序,钻孔达到设计深度后采用换浆清孔法把孔底沉渣清除,以免影响桩端承载能力,应认真做好此项工作。清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度,以防塌孔。清孔泥浆比重维持在1.25左右,粘度28s,含砂率小4%,沉渣厚度小于20cm。

2.2.5钢筋笼制作与吊装①制作钢筋笼时,对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。②钢筋骨架每隔2m增设加劲箍筋一道,以增强吊装时的刚度。在场内移动钢筋骨架时,应保证不弯曲、变形。③骨架吊装前应先丈量孔深,检查沉积厚度和有无坍孔现象,经检查符合要求后,方可使钢筋骨架就位。④为保证钢筋骨架在起吊过程中不弯曲、变形,宜用两点吊。⑤为保证钢筋骨架的保护层满足设计要求,骨架吊装下孔前,沿钻孔竖向每隔2m左右设一道混凝土垫块,每道沿圆周对称设置4块。⑥骨架下落过程中要始终保持骨架居中,不得碰撞井壁,下落速度要均匀,不宜猛落,就位后使骨架轴线与桩同线吻合,钢筋骨架标高达到设计标高后,用钢轨或井字形方木在孔口固定,防止混凝上灌注过程中骨架浮起或位移。⑦吊装过程中,要保持孔内水位不落,还要注意安全。

2.2.6水下混凝土灌注原材料要求和导管、漏斗、储料斗的制备

①组成砼的碎石、砂的级配良好,集料中的杂物含量,符合规范要求,必要时清洗和过筛,以除去有害杂质。②拌制砼用水在使用前做水质化学分析,试验按JTJ056-84规定进行。③砼所用水泥采用普硅32.5级,各项指标须符合国家规范的规定。水泥进场时,必须附有水泥出厂合格证,并且经检验合格后才能使用。④导管、漏斗和储料斗的制备导管接头为卡口式,直径250cm,壁厚6mm,导管分节长度应便于拆装和搬运、并小于导管提升设备的提升高度,中间节一般长2.5m左右,下端节可加长至4~6m,漏斗下可配长约1m的上端节导管,以便调节漏斗的高度,导管在使用前必须做水密、抗拉工验,合格后方可使用。漏斗、储料斗采用3-5mm厚钢板加劲肋制做。储料斗底部做成斜坡,出口设闸站。本工程钻孔桩使用的漏斗按0.5m3混凝土容量,储料斗按5.0m3混凝土容量考虑。导管在吊入孔内时,其位置应居中、轴线顺直,稳步沉放,防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。灌注混凝土前要对孔内进行二次清孔,使孔底沉淀层厚度符合规定,认真做好灌前的各项检查记录并经监理工程师确认后方可进行灌注。

2.2.7水下混凝土浇筑①混凝土的拌合。本工程混凝土现场搅拌,标号为C25,配合比设计坍落度在18-22cm之间,骨料采用机制碎石,粒径5-31.5mm连续级配。每立方米砼水泥用量符合试验要求,实配配合比比设计标号高10-15%。通过试验确定掺入适量缓凝剂,初凝时间不小于6h。。②混凝土运输。采用3辆1t机动翻斗车运输混凝土至现场,倒入混凝土输送栈桥上的料斗,卷扬机移动至漏斗顶部,倒入漏斗内。③混凝土灌注。混凝土灌注必须连续不断地进行,并且每斗混凝上灌注间隔时间尽量缩短,拆除导管所耗时间需严格控制,一般不超过15min,不能中途停工;在灌注混凝土过程中,随时探测混凝土高度,及时拆除或提升导管,注意保持适当的埋深,导管埋深一般保持在2-4m,最大埋深不大于6m。灌注混凝土时应注意的几个问题:1)导管下端距桩底控制为0.3-0.4m,首封混凝土使导管埋深大于1.0m。2)导管埋入混凝土的深度在任何时候不小于1.0m。3)水下灌注混凝土的实际桩顶高应高出桩顶设计标高0.5m左右。4)严禁导管漏水或导管底口进水(即封不住底)而造成断桩事故,保证施工质量。5)当混凝土灌注完毕后,待桩上部砼开始初凝,解除对钢筋笼固定措施,保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩,避免粘结力的损失。④质量标准检测。灌注桩混凝土的质量由浇筑时现场取样的试块进行。一般每根桩制作不少于3组试块,混凝土配合比改变时应相应留取试块。并且质量记录要填写齐全,保存完整。桩身质量用超声波检测。

3结论

该种结构型式在内河系统系首次采用,多年运用后的结果表明,完全能满足内河各类船舶的停靠需求,在同类船闸的靠船墩接长设计中,采用单桩作为结构基础是一种安全适用的成功实践。