铁路桥梁钻孔桩施工技术

铁路桥梁钻孔桩施工技术

收稿日期:2009 09 07

作者简介:杨培仕(1977 ),男,工程师,中铁十二局集团第二工程有限公司,山西太原 030001

杨培仕

摘 要:结合具体工程实例,介绍了钻孔灌注桩施工工艺及方案,分析了钻孔灌注桩施工过程中常见问题的产生原因,并针对性地提出了具体的处理方法,以完善桩基施工工艺,提高桩基工程的质量。关键词:桥梁,钻孔桩,施工技术,处理方法中图分类号:U 445.551

文献标识码:A

1 工程概况

广珠铁路禅炭特大桥位于广东省佛山市南海区境内,中心里程为DK17+441.183,桥梁全长1461.325m,为双线桥。主桥采用(40+56+40)m 连续梁跨越禅炭公路。全桥孔跨布置为31 32m 简支T 梁+(40+56+40)m 连续梁+9 32m 简支T 梁。墩台及基础:简支梁桥墩采用双线圆端形桥墩,桥台采用矩形空心桥台;全桥墩台基础均采用钻孔灌注桩基础,桩径采用1.0m,1.25m 两种。水文地质特征:本桥位处于冲积平原区,受厂房、民居及道路建设的影响,地表水不发育,地下水为第四系孔隙水和基岩裂隙水。地表水对混凝土硫酸盐侵蚀,地下水对混凝土硫酸盐侵蚀,环境条件为T 2等级,化学侵蚀环境条件为H1。地震动参数:抗震设防烈度为6度区,设计基本地震加速度值为0.05g,地震动反应谱特征周期值为0.35s(中硬土)。沿线场地土类型属软弱土~中软土,按GB 50111 2006铁路工程抗震设计规范场地类别为 类。工程地质条件:桥址区的岩土层按其成因分类主要有人工填土层、第四系全新统以冲积为主的海陆交互相层、第三系基岩层。桩基础设计深度范围内岩层最大地基承载力 =400kP a 。根据工程地质状况,采用冲击钻机冲击成孔较为合理。

2 钻孔灌注桩施工工艺及方案

1)场地平整和测量放样。施工前,先用挖掘机对施工场地进行平整,并做到施工现场 三通一平!;建立桥梁施工测量导线控制网,校核测量仪器,桩位放样坐标、高程计算,根据测量控制网用全站仪定出钻孔桩桩位。

2)埋设钢护筒。为固定桩位,保护孔口不坍塌,旱地和筑岛平土难度较高,施工中在拱顶初支背后经常出现空洞现象。5)本隧道施工中一般围岩等级较高处均以砂岩为主,瓦斯含量较低;而一般围岩较差处多为碳质泥岩且夹有煤线,局部地段呈松散结构,富含瓦斯。6)围岩较差处,由于应力较大,初支很容易变形、开裂,就会有大量瓦斯溢出,在施工中对比∀18工字钢、∀25工字钢和H20型钢作为钢架进行初支,H20型钢不仅在通过断层带时可以保证初支稳定,在三线大跨时初支也可以实现长期自稳。7)本隧道施工中一直注重监控量测工作,基本做到每天每洞测一次,变形体1d 测两次的频率。8)在高应力地段的仰拱一定要坚持全幅施工,本隧道在未采用全幅施工前仰拱多处隆起,在采用全幅和半幅施工的分界点可以明显看到,全幅施工后的仰拱隆起

量只有1cm~2cm,而采用半幅施工的仰拱隆起在10cm 以上。9)高瓦斯隧道一定要加强初支、防止塌方。10)高瓦斯隧道施工通风最为关键,必须保证全隧道的瓦斯浓度都低于爆炸浓度。11)经本人多次在喷射混凝土台车上进行观察,发现在喷射混凝土施工时,虽然事先将钢架、钢筋网喷湿,但在施工过程中由于石子与钢筋网相撞仍会产生火花,故应在施工时在喷射混凝土台车上配备局扇。12)超前小导管、变形注浆管及中空注浆锚杆等中空结构外露部分过长,需要用气焊割除,由于中空管件内部存在高压瓦斯,气焊割除时曾多次发生燃烧事件。为避免发生事故,

注浆时要将管内空腹注满。

4 建议

1)要从思想上正确对待瓦斯隧道施工,既不能对瓦斯灾害视而不见,也不能 谈瓦色变!。2)高瓦斯灾害防治关键是在通风,通风机具、管道等均应有备用,防止断风;如果隧道上坡坡度较大,排除瓦斯有较大困难,可以尝试抽出式通风方式。3)在高瓦斯隧道设计中,设置人字坡时以较缓上坡坡度为宜;在单向坡隧道施工时应选择下坡方向进行施工。4)本隧道施工所用的机械设备在进行防爆改装后功效大幅度降低,建议在今后改装时应注意保证机械设备的功效。

参考文献:

[1] T B 10003 2005,铁路隧道设计规范[S].[2] T B 10204 2002,铁路隧道施工规范[S].

[3] T B 10120 2002,铁路瓦斯隧道技术规范[S].[4] JT J 042 94,公路隧道施工技术规范[S].[5] 郑 涛.高瓦斯隧道施工通风设计[J].山西建筑,2008,34(13):329 330.[6] JT G D70 2004,公路隧道设计规范[S].[7] 王天亮.高瓦斯隧道监控与预防[J].山西建筑,2007,33(4):63 .

The high gassy construction prevention and practice of Longxi tunnel

LI Qi

Abstract:According to the specification of T he R ailw ay Gassy T unnel T echnical N or m ,H ighw ay T unnel Construction N or m and Railw ay T unnel Constr uction N or m ,combined wit h the practical geology and constructio n situation of L ong xi tunnel,some ex periences and sugges tions obtained in pr esent high gassy tunnel construction were discussed,so as to accumulate exper iences for the similar engineer ing.Key words:tunnel,hig h gassy,prevention,practice

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第36卷第1期2010年1月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTURE

Vol.36No.1Jan. 2010

台处采用挖坑埋设法将钢护筒埋入,护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实,钢护筒采用10mm 厚的钢板卷制而成,直径为1.3m 和1.5m 两种,护筒高度宜高出地面0.3m 或水面1.0m~2.0m 。当孔内有承压水时,护筒应高于稳定后的承压水位2.0m 以上。护筒埋设深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般为2.0m~4.0m,有冲刷影响时,应深入局部冲刷线以下不少于1.0m~1.5m 。

3)钻机就位。钻机就位时,垫平钻机,保持平稳,严防在冲击过程中移位、沉陷;钻机就位后,进行桩位校核,保证就位准确。4)冲击成孔。开孔一般投入大比例黏土,造浓浆(相对密度1.4~1.6),采用小冲程进行击孔,穿过覆盖层、粉砂层2m~4m 后,再按正常的冲击成孔工艺成孔,钻进过程中要严密观察护筒内的水头,保持比施工水位高出1.5m~2m,并派专人检查地质变化情况及泥浆指标。根据不同的地质状况调整不同指标的泥浆,当通过漂石层时,如表面不平整,应先投放黏土或小片石将表面垫平,再冲击钻进,防止发生斜孔、塌孔现象。

5)成孔检查。检查方法是:孔深用测绳进行检测;孔径检测用 25的钢筋焊成直径为0.98m 和1.23m,长为6m 的检孔器,吊入孔内直放到孔底检测,如检孔器放不到孔底,则说明桩孔有缩颈或局部偏孔现象;在检孔器沉入孔底的过程中,根据悬挂着检孔器的钢丝绳的倾斜程度可判断孔壁是否倾斜。

6)清孔。当钻孔达到设计深度,经监理工程师确认后,开始清孔。清孔采用换浆法,以已净化的、相对密度较低的泥浆压入,把相对密度较大的泥浆和悬浮钻渣换出孔外,保持孔内液面稳定,直到孔内泥浆的各项指标及沉渣厚度符合规范及设计要求为止。

7)钢筋笼的制作、吊装、就位。钢筋笼根据吊装条件在钢筋加工场采用分段制作。分段制作应确保骨架不变形、接头错开。钢筋笼主筋搭接采用闪光对焊,箍筋与主筋采用点焊,主筋与加劲箍要焊接牢固。钢筋笼制作时安装声测管,声测管上下管口要焊接钢板封口。在每个加劲箍外周焊接钢筋笼保护层 耳筋!,钢筋笼制作完成后,通过监理工程师验收合格后采用25t 吊车吊放。钢筋笼采用分3段制作和吊装,每两段钢筋笼的主筋错开搭接、焊接长度应符合设计、规范要求。吊放钢筋笼时严禁碰撞孔壁,以免塌孔。钢筋笼顶端设吊环固定钢筋笼。

8)导管安装。导管的安装:导管直径为300mm,壁厚5mm,每节长3m,另配1m 和0.5m 长的导管各一节,接头由法兰盘连接,并用橡胶圈密封。导管使用前经过接头抗拉试验和不小于孔内水深1.3倍的水密承压试验。混凝土灌注开始时,导管底部距孔底的距离约40cm 。

9)二次清孔。钢筋笼安放完毕后,现场施工人员要检查孔内泥浆各项指标、孔内沉渣等,如超出要求,应进行二次清孔,直到泥浆各项指标、沉渣经检测符合要求为止。二次清孔各项指标达到规范要求后要及时进行桩基混凝土灌注。

10)灌注混凝土。混凝土在拌合站采用自动计量搅拌机集中拌和,运输采用罐车运输,灌注采用导管法灌注。混凝土的运输能力与拌合能力一样,要与灌注速度相适应,充分保证灌注工作

的不间断。混凝土的现场灌注工作,安排有统一的指挥,且各工种分工明确,协调配合,快速连续施工,现场施工员要做好现场混凝土灌注记录,现场试验人员要随机留取规定组数的试件。11)凿桩头。灌注桩混凝土强度达到28d 强度后,挖掘机开挖基坑,人工采用钢锲、铁锤凿除上部虚桩头。12)桩基检测。桩头凿除后,委托有检测资质的第三方单位进行超声波或小应变桩基检测,灌注桩检测为一类桩,立即进行承台施工。

3 钻孔灌注桩施工过程中常见问题原因分析及处理方法3.1 塌孔

原因分析:1)孔内泥浆稠度小;2)钢护筒埋深较浅;3)孔内泥浆水位高度不够。处理方法:1)在松散砂土地层钻进时,控制进尺速度,选用高粘度、不分散的优质泥浆,泥浆稠度、比重符合规范要求;2)增加钢护筒的埋设深度,保证钢护筒埋设穿过软土层、粉砂层;3)钻进时根据情况及时调整孔内泥浆稠度,稠度偏小时要补充孔内泥浆,保证孔内水头相对稳定。

3.2 斜孔

原因分析:当遇到地层岩面倾斜、大孤石、探头石或土层软硬不匀时,会造成斜孔。处理方法:如有探头石、大孤石,低速将石打碎;当遇到岩面倾斜,采用片石填平后再冲击;遇到土层软硬不匀,致使锤头受力不均时,往孔内填入低标号混凝土,待混凝土凝固到一定强度再用锤低速打进。

3.3 沉渣厚度较大

原因分析:1)泥浆指标不符合要求,含砂率过大;2)下放钢筋笼时间过长或钢筋笼碰撞孔壁,造成塌方。处理方法:1)清孔时严格控制泥浆指标,保证清孔后,孔内泥浆各项指标符合设计要求;2)加强现场施工管理,合理组织,缩短钢筋笼吊装时间,但吊放时应徐徐下放,不得快速冲下,避免碰撞孔壁。如钢筋笼安放完毕后,孔内沉渣仍超出要求,应采用二次清孔方法,直到沉渣符合要求为止。

3.4 钢筋笼上浮

原因分析:灌注混凝土时混凝土供应不及时,混凝土已初凝,与钢筋笼粘结在一起。处理方法:混凝土的供应要连续均衡,确保在规定时间内完成钻孔桩混凝土灌注。

4 结语

铁路桥梁钻孔灌注桩是一项隐蔽性很强的工程,受其地质、水文情况影响较大,施工过程中不容易控制其质量。因此,施工前技术人员、施工人员要认真研究施工图纸,详细调查补勘现场实际地质情况,并将实际地质情况和设计地质资料进行对比,科学制定施工方案,合理地组织安排施工人员与施工机械,严格按照设计和规范要求组织施工,确保桩基施工质量。参考文献:

[1] T B 10203 2002,铁路桥涵施工规范[S].

[2] 孙新华.钻孔灌注桩施工工艺及常见缺陷处理[J].山西建

筑,2008,34(7):141 142.

Construction technology of bored pile of railway bridge

YANG Pei shi

Abstract:Combined with pract ical wor k,the construction techno logy and scheme o f cast in place bored pile are introduced.Based upon analy

si s of the reasons caused the problems encountered in construction process of thi s kind of pile,practical treatment methods are proposed,in or der to perfect constructio n technology of pile foundation and incr ease the quality of pile foundation w orks.Key words:bridge,bor ed pile,construction technolo gy,treatment method

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332#第36卷第1期

2010年1月

山西建筑