人工挖孔灌注砼桩安全施工技术措施

篇2：钻孔灌注桩施工要点

钻孔灌注桩是民用和工业建筑广泛应用的一种基础形式,具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行,其施工过程无法直接观察,成桩后也不能进行直接开挖验收,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故,进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量,确保基础工程安全的重要措施。本文根据作者多年来从事钻孔灌注桩设计和施工经验,简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能存在的几种质量问题以及相应的防范措施,旨在为类似工程提供借鉴。

一、无套管施工法中孔壁坍塌及对策

无套管灌注桩施工过程中由于土壤的持力层发生变化等原因,将会出现因漏水、漏浆等导致的孔壁坍塌的质量事故。钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。根据对此类问题的分析,发现造成施工事故的原因主要在于:

①护筒的长度不够,护筒变形或形状不合适;

②保持的水头压力不够;

③地下水位有较高的承压力;

④在砾石层等处有渗流水或者没水,孔中出现跑水现象;

⑤泥浆的容重及浓度不足;

⑥成孔速度太快,在孔壁中来不及形成泥膜;

⑦用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤;

⑧沉放钢筋时,碰撞了孔壁,破坏了泥膜及孔壁;

⑨造孔机械的机械力过大,致使护筒与土层之间的粘着力减弱;

针对这种问题,应采取的相应处理措施为:

施工现场在埋设灌注桩的护筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实,必须注意保持护筒安装垂直,在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。

当发现地基有地下水时,应密切注意是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比下层的地下水位高时,必须能保持足够的泥水压力,在施工前的地质情况勘测中,一定要求给出地下水的压力、出水量、水流方向等要素条件。

泥浆的比重以1.02~1.08左右为宜。另外,在成孔时,如果遇到砾石层等土层产生大量漏浆时,应考虑是否改成其他施工方法。

当中断成孔作业时,要着重监视漏水、跑浆的情况。

在反循环钻孔法的成孔施工中,钻孔速度不宜过快,如果孔壁未形成有效泥浆膜,施工中将易出现孔壁坍塌的质量事故。成孔速度应根据地质情况并参照相应规范选取,对于淤泥质等非常软弱的地质,如果成孔速度过快,造孔的桩孔将很不规则,对于砂、砂砾等土层若成孔速度过快,会产生桩的径向摆动,而发生孔壁坍塌现象,在现场调查中发现,孔中水的向下流速超过12m/min,在负压的作用下,孔壁非常容易发生坍塌现象。

为避免此类问题的发生,在施工中,要求施工人员要严格按施工规范进行施工,深入理解设计意图是确保成功施工的关键因素,塌孔的桩孔应及时回填,当地层呈现稳定状态后,应适当的停置3~5天后再度施工为宜。

在钢筋笼的沉放过程中,多采用边沉桩边射水搅拌的施工方式,然后用空气升液法、砂泵等设备抽出搅混的泥浆,同时,要注意避免射水压力过大,破坏钻孔的完整。

二、缩颈

缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题,主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况,应采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外,可采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。

三、钢筋笼上浮

用全套管法成孔后,在浇筑混凝土时,有时钢筋笼会发生上浮,其原因及相应对策如下:

①套管底部内壁黏附砂浆或土粒,由于管的变形,使内壁产生凹凸不平,在拔出套管时,将钢筋笼带上来。此时,应注意在成孔前,必须首先检查最下部的套管内壁,当堆积大量粘着物时,一定要及时清理。如确认有变形,必须进行修补,待成孔结束时,可用张大锤式抓斗,使其反复升降几次,以敲掉残余在管内壁上的土砂,确保孔底水平。

②当钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小,有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时,会发生钢筋上浮现象,出现这种问题处理的方法是,使箍筋与套管内壁之间的间隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。

③钢筋笼自身弯曲,钢筋笼之间的接点不好、弯曲,箍筋变形脱落,套管倾斜等,使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密时,也将造成钢筋笼上浮。在处理此类问题时,应注意提高钢筋笼加工、组装的精度,防止钢筋笼在运输工程中的碰撞等因素引起的变形。在沉放笼时要确认钢筋笼的轴向准确度等,不得使钢筋笼自由坠落到桩孔中,不得敲打钢筋笼的顶部,在贯入套管时,必须注意汽锤制度。

④由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。

⑤钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。

钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5-2.0m。

⑥除此之外,在浇筑混凝土之前,一定要将套管稍稍往上提一点,以确认钢筋笼是否存在上浮现象。

四、桩底沉渣量过多

清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节,通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除,使混凝土与岩基结合完好,提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下:

①桩底的沉渣过多主要由于施工中违犯操作规定,清孔不干净或未进行二次清孔造成的;施工中应保证灌注桩成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30分钟,然后将锤式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣。

②当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时,桩底的沉渣浮起困难,沉渣将堆积在桩底,影响桩与地基的结合。工程中需采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不能用清水进行置换。

③钢筋笼吊放过程中,如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位,将会发生碰撞孔壁的事故,孔壁的泥土会坍落在桩底;因此,钢筋笼吊放时,务使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上,可选用冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,则应利用导管进行二次清孔,使用方法是用空气升液排渣法或空吸泵反循环法。这种方法是用已有的空吸泵、空压机,在导管上备有承接管,它无需特殊设备,在任何施工方法中均可采用。

④清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30-40mm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。

五、导管进水

在浇注混凝土过程中,有时会发生由于过量上提导管,使接头部分产生漏水等情况,将造成混凝土离析、流动等质量事故,在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理,不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故,可采取如下的处理措施:

浇筑混凝土之前,若发现导管口出现漏水现象时,应立即提起到导管进行检查,对漏水部位进行严格的防水处理后,再重新放入桩孔中,建筑混凝土。

在任何情况下,都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中,当发现导管上提明显过量时,应迅速将导管插到混凝土中,利用小型水泵或小口径的抽水设备,将导管中的水抽到之后,再继续浇筑混凝土。

六、断桩

由于混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下:

①施工中若发生导管底端距孔底过远,则混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。

为避免质量事故的发生,桩孔钻成后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前,应认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。

②有时受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体。

在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多。

③在浇注混凝土时,由于导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。

施工中应明确规定,混凝土浇注过程中,一旦开始浇筑工序,一定要连续完成改作业,确保在混凝土初凝时间内连续浇注,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,严格遵守操作规程。

④施工中还会发生浇注混凝土时,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。

因此,施工要求中要严格确定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流动性,坍落度损失亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,避免埋下质量事故的隐患。

七、钻孔内的有害气体

由于地质构造或其他特殊原因,在灌注桩的成孔过程中,发现桩孔中产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体,全套管施工中,当需要在孔口附近进行焊接钢筋骨架时,焊接的电火花会点燃桩孔内可燃性气体而发生爆炸的质量事故。

为避免上述事故的发生,在进行焊接作业前,首先利用有害气体探测器或火绳等检查桩孔中是否存在有害气体,一般情况下,桩孔中的可燃气体,应用注水法排除孔中的有害气体;当气体量较少时,也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。

八、结语

本文根据作者多年来从事钻孔灌注桩设计和施工经验,分析了影响钻孔灌注桩施工质量的几种因素,包括孔壁坍塌、缩颈、钢筋笼上浮、桩底沉渣、导管进水、断桩、钻孔内有害气体,并提出了相应的防范和处理措施,可以为类似工程提供借鉴。(

篇3：混凝土挡土墙工程施工技术措施

1、基槽挖土方:本工程挖基槽土方采用挖掘挖机及人工配合进行开挖。挖基配合墙体施工分段进行,先测量放线,定出开挖中线及边线,起点及终点,设立桩标,注明高程及开挖深度,用1m3反铲挖掘机开挖,多余的土方装车外运弃土。在施工过程中,应根据实际需要设置排水沟及集水抗进行施工排水,保证工作面干燥以及基底不被水浸。

2、地基处理:当挖基发现有淤泥层或软土层时,需进行换土处理,报请监理工程师及业主批准后,才进行施工。

3、碎石垫层施工:根据设计图纸现浇钢筋砼挡土墙。基底铺20公分厚碎石垫层,并用打夯机夯入地基土。以便增加基底摩擦系数。予制挡土墙的基础垫层为C10砼垫层10公分厚。

4、钢筋安装:现浇钢筋基础先安装基础钢筋,预理墙身竖向钢筋,待基础浇灌砼完后且砼达到2.5Mpa后,进行墙身钢筋安装。

预制钢筋砼挡土墙的基础钢筋分二次安装,第一次安装最底层的钢筋,基础达到一定强度,安装好预制墙身后,再安装第二阶的基础钢筋。

5、现浇砼基础:按挡土墙分段长,整段进行一次性浇灌,在清理好的垫层表面测量放线,立模浇灌。

6、现浇墙身砼:现浇钢筋砼挡土墙与基础的结合面,应按施工缝处理,即先进行凿毛,将松散部分的砼及浮浆凿除,并用水清洗干净,然后架立墙身模板,砼开始浇灌时,先在结合面上刷一层水泥浆或垫一层2—3公分厚的1:2水泥砂浆再浇灌墙身砼。

墙身模板采用光面七夹板拼装,竖枋用8×10cm枋间距为40cm,用钢管作围楞,用8×10cm的木枋作斜撑进行支撑,侧模用ф16的螺栓对拉定位,螺栓间距为80cm(见附件挡墙模板示意图),螺栓穿孔可采用内径为20—25cm的硬塑料管,拆模时,将螺栓拔出,再用1:2水泥砂浆堵塞螺栓孔,墙身模板视高度情况分一次立模到顶和二次立模的办法,一般4米高之内为一次立模,超过4米高的可分二次立模,亦可一次立模。当砼落高大于2.0m时,要采用串筒输送砼入仓,或采用人工分灰,避免砼产生离析。砼由砼加工厂,用砼运输车运至现场,在墙顶搭设平台,用吊机吊送砼至平台进行浇灌,砼浇灌从低处开始分层均匀进行,分层厚度一般为30n,采用插入式振捣器振捣,振捣棒移动距离不应超过其作用半径的1.5倍,并与侧模保持5—10cm的距离,切勿漏振或过振。在砼浇灌过程中,如表面泌水过多,应及时将水排走或采取逐层减水措施,以免产生松顶,浇灌到顶面后,应及时抹面,定浆后再二次抹面,使表面平整。

砼浇灌过程中应派出木工、钢筋工、电工及试验工在现场值班,发现问题及时处理。

砼强度件制作应在现场拌和地点或浇灌地点随机制取,每工作班应制作不少于2组试件(每组3块)。

砼浇灌完进行收浆后,应及时洒水养护,养护时间最少不得小于7天,在常温下一般24小时即可拆除墙身侧模板,拆模时,必须特别小心,切莫损坏墙面。

7、伸缝缩、沉降缝及泄水孔的处理

现浇灌钢筋砼挡土墙的伸缩缝和沉降缝宽2cm(施工时缝内夹2公分厚的泡沫板或木板,施工完后抽出木板或泡沫板)从墙顶到基底沿墙的内、外、顶三侧填塞沥青麻丝,深15cm。

挡土墙泄水孔为ф10cm的硬质空心管,泄水孔进口周围铺设50×50×50cm碎古,碎古外包土工布,下排泄水孔进口的底部铺设30cm厚的粘土层并历夯实。

篇4：振动沉管灌注桩施工中应注意问题

1.0引言

近几年来,随着建筑业的快速发展,振动沉管灌注桩在工业与民用建筑基础施工中普遍采用。这是因为振动沉管灌注桩它能适应复杂的地层,不受持力层起伏和地下水位高低的限制:能够用小桩管打出大截面桩,有较高的承载力:由于有套管护壁,可防止坍孔、缩孔、断桩,桩质量可靠:在砂土中可减轻或消除地层的地震液化性能:它能沉能拔,施工速度快,效率高操作方便,安全,费用也较低。但是正是由于其能沉能拔,施工速度快,效率高,故在施工中也容易出现问题。对此本人结合在南京内燃机厂新建厂房基础施工谈谈振动沉管灌注桩在施工中应着重注意的几个问题。

2.0工程概况

南京内燃机厂新建厂房A、B、C厂房采用振动沉管灌注桩,设计桩径为500mm,C20砼、桩长为20~25m,共计344根,桩端进入持力层2~3m施工中必须抬机二次。

3.0施工中应着重注意的问题

3.1测量放线及预埋桩尖

3.1.1由于场地内多农田、沟塘,且未清理耕植土及淤泥就回填黄土60~200cm厚,场地存在不均匀沉降现象。要求各控制点不得埋设在沟塘区域内,作好各轴线的保护工作。

3.1.2各桩位放线经验收后及时挖圆锥孔预埋桩尖。特别是对那些偏大的孔洞,在放置桩尖后应及时地对缝四周的土采取夯实或在缝隙中填砂子,以固定桩尖使其不偏离桩位。

3.1.3在施工中禁止手推车及其它的砼运输机械从预埋桩尖上行走,并根据各轴线上的控制桩在沉管前及时地对桩尖进行复测。

3.2加强对附近建构筑物的保护

3.2.1施工前在拟建建筑物红线四周开挖防震沟或钻减震孔,在施工过程中应加强对附近建构筑物的监测,如有异常情况应及时停止沉管施工。

3.3钢筋砼施工

3.3.1砼工程

3.3.1.1用于桩基工程的水泥、黄砂、石子须在见证人员见证的情况下按照规范取样,须送到具有相应资质的试验室检验,符合要求的材料才能用于桩基工程。

3.3.1.2根据设计的砼强度等级、坍落度由相应资质等级的试验室出具砼配合比通知单,在现场同时测得沙子、石子的含水量调整砼施工配合比。

3.3.1.3砼的搅拌时间及加料顺序须根据现场所采用的搅拌机械来考虑。一般用于野外桩基的搅拌机械多采用自落式搅拌机,该机械的搅拌时间不得小于90秒,同时按照规范要求取样作试块,检测砼坍落度,观察拌合物的粘聚性和保水性。

3.3.1.4砼的浇筑:当桩管沉至设计标高或者抬机二次时应停止振动,经检查管内无泥浆或水时,用上料斗将砼灌入桩管内,砼应满或高于地面。

3.3.1.5砼灌注时应连续进行,不得中断。在被迫中断或拔管机械出故障时,应每隔20分钟振动一次且在砼初凝前必须将管拔出。

3.3.2钢筋工程

3.3.2.1用于桩基的钢筋和钢筋焊接接头须按照规范要求送到具有相应资质的试验室进行检测,合格后方可用于该工程。

3.3.2.2钢筋笼的制作:按照设计的钢筋笼尺寸,配置好主筋的长度及加强箍筋的大小,按照设计的间距焊接好主、箍筋的交叉点。

3.3.2.3钢筋笼在吊放进沉管中不得强行通过脚踩将钢筋笼放入沉管。

3.4沉管及拔管

3.4.1沉管

3.4.1.1当桩机移位到桩尖时须复核该桩尖位置的正确性,调整好沉管的垂直度方可沉管。

3.4.1.2将麻(草)绳放置于桩管与桩尖的连接处以作缓冲层和防止地下水进入沉管中。当桩尖压入土层过程中,桩尖被损坏,应及时地拔出桩管用砂或土填实后重新埋入桩尖,重新沉管。

3.4.1.3当桩管沉至设计标高或抬机二次应停止沉管,准备下步工序的施工。

3.4.1.4当桩中心距小于4倍的桩径时,相邻桩施工其间隔时间不得超过砼的初凝时间。当中途停顿时应将桩管沉入土中或待已完的相邻桩的砼强度达到设计强度的50%时方可施工。当桩距小于3.5倍桩径时应采用跳打法施工。

3.4.2拔管

3.4.2.1当桩管内砼灌满或高于地面时,应先振动片刻再开动卷扬机拔桩管,即先振动5~10秒,再开始拔桩管,边振动边拔,每提升0.5m停拔,振动5~10秒,再拔0.5m,再振动5~10秒,如此反复进行直至地面,同时应派人检查管内砼不得低于地面。

3.4.2.2当沉管穿过弱软土层时,边振动边拔,拔管速度宜控制在1.2~1.5m/分。当速度过快时有可能造成缩颈及断桩现象。

3.4.2.3当沉管未达到设计的持力层时,可以采用反插法,以扩大端部截面增加该桩的承载力。即先振动再拔管,每提升0.5~1.0m再把桩管下沉0.3~0.5m,拔管速度宜控制在0.5m/分,同时在拔管过程中应分段添加砼,使管内砼面始终不低于地面。

3.4.2.4当桩管内砼浇到钢筋笼底部时,应从桩管内插入钢筋笼,继续浇筑砼直至设计标高。

3.4.2.5当地下水位较高或地表水较丰富的地区时,在离地面3.0m以内应严格控制拔管速度0.3~0.8m/分,否则的话会出现已浇筑的桩顶冒水现象。

3.5桩基土方开挖:

3.5.1在基础土方开挖中采用机械开挖时,禁止挖机在桩间掏土,以免造成断桩现象。

4.0结束语:由于振动沉管灌注桩适用于各种复杂的地形,施工速度快、效率高、操作简便、安全,多数桩基优先采用。本人通过以上几个方面的严格控制,该桩基在后续检测当中检测情况良好,被检测单位评为Ⅰ类桩,获得业主的一致好评。

篇5：高墩大跨连拱大吨位吊装箱型拱桥施工技术措施

1前言

拱桥是我国公路上使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构型式,它外形宏伟壮观,且经久耐用。近些年来,梁式桥、斜拉桥、吊桥等桥型修建不少,但我国相当长的时间内尚不能提供大量钢材来修建公路桥梁,而钢筋砼拱桥无需高强钢材,跨越能力大,造价较低等特点,符合我国当前的实际情况,尤其在山区公路,仍为设计者之首选。

国道319线长涪高速公路斜阳溪大桥是一座四跨、五节段吊装箱型拱桥,由四川省交通厅公路规划勘察设计院设计,中铁二局第五工程有限公司承建。该桥于1997年11月30日开工,历时三载,于2000年10月30日完工。

2工程简况

斜阳溪大桥位于国道319线重庆渝涪高速公路K115+473处,路线在此以2.7%的纵坡跨越斜阳溪和双河溪。由于地面横坡大,左右线按独立的两座桥设计。左线桥布置为4×16mPC空心板+4×132m钢筋混凝土箱形板拱+2×16mPC空心板,全桥长671.62m;右线桥布置为2×16mPC空心板+4×132m钢筋混凝土箱形板拱+2×16mPC空心板,全桥长637.6m,从美观及施工方便考虑,主桥墩、台设在相同平面位置。

主桥拱圈为等截面悬链线无铰拱,正拱斜置。L0=132m,F0/L0=1/5,m=1.756,预留拱度12cm(按推力影响线分配)。左右线拱圈各由5片宽1.5m的拱箱预制拼装形成,拱圈宽7.5m,箱高2.2m,顶底板厚0.2m,中肋厚0.4m,边肋厚0.25m,普通横隔板厚0.1m,吊扣点处横隔板厚0.13m。

拱上采用双柱式排架墩,大悬臂盖梁;墩(台)上立柱为双柱式空心柱,壁厚0.25m,外形尺寸为2.5m×1.5m,拱箱吊装过程中可作墩扣。

拱上桥面板为9.928mPC简支空心板,桥面连续,在每孔墩(台)立柱上设一道伸缩缝。

主桥下部5#~7#墩采用钢筋混凝土空心薄壁墩,纵横向按1:50往下放坡,按单片拱箱合拢水平推力进行设计;4#、8#台及5#墩采用明挖扩大基础,6#、7#墩采用承台桩基础。

引桥设计为柱式墩,台为重力式U型台,基础为明挖扩大基础。

该桥设计荷载:汽车-超20级,挂车-120级;桥面净宽:净-2×11m(行车道)+1.5m(中央分隔带)+2×0.5m(护栏)。

该桥的特点是:跨度较大(净跨径132m)、连拱较长(4跨连拱,吊装缆索跨度较大,设计吊装缆索中跨径655m)、桥墩和立柱刚度较低(墩高且为空心薄壁结构,最高墩身为64m(6#墩))、桥位风速较大(设计风速27.9m/s)、吊装重量较大(最大吊重达70t)、设计要求严格控制施工过程的结构受力与变形指标等。该桥是长涪高速公路上的重、难点工程,重庆市交通局及重庆市高速公路建设指挥部十分重视,多次到现场指导工作,并作为重庆市科技攻关项目。因此“高效、优质、安全”施工意义重大。

3施工方案设计

该桥施工重、难点是缆索吊装施工。根据该桥地形、地势情况及工程特点,结合本单位施工技术水平、机具设备等,确定该工程总体施工方案及控制要点为:①基础采用常规方法施工,重点注意大体积承台混凝土施工控制;②空心薄壁高墩采用本单位在诸多空心薄壁高墩施工中开发的“采用钢管爬架倒模新工艺施工空心高墩工法”施工,重点进行模型设计;③主拱箱采用缆索吊装施工,重点为缆索吊装系统设计、吊装工序,解决设计要求的主墩只能承受单片拱箱推力而按双基箱合拢施工技术;④墩(拱)上排架采用缆索吊装施工,重点注意排架尺寸、吊装连接方式;⑤桥面板采用预制吊装施工,重点注意预制构件的质量。

4施工方法

4.1基础施工

该桥基础包括明挖扩大基础和挖孔桩基础,施工采用常规方法施工。开挖时首先测量放线,复核地面标高。明挖基础施工时据左右线基底标高确定施工次序,开挖至基底时要禁止放炮,避免基础整体性受到破坏,并对放炮振松的岩体清除干净、彻底。挖孔桩基础施工时,要跳孔开挖,施工时孔口设护壁,钢筋笼就地绑扎,桩基检查验收后,浇灌混凝土。桩基完工后,承台基础检底,绑扎钢筋浇灌混凝土。承台混凝土属大体积混凝土,降低水化热,防止混凝土开裂为施控制重点,采取掺部分粉煤灰降低水泥用量,掺高效、缓凝减水剂推迟水化热高峰值,设置两层循环水管帮助散热,灌水养护控制内外温差的施工方法。

4.2墩身施工

空心薄壁高墩施工重点是解决模板模型、模板安装及拆除方法、混凝土运输等。空心薄壁高墩施工一般采用的施工方法有落地支架提升模板、滑升模板及翻转模板施工方案。落地支架提升模板方案支架材料用量较大,施工速度较慢;滑升模板方案施工速度快,但滑模工艺要求严格,且昼夜连续作业,管理难度较大;翻转模板施工方案用料少,工艺较简单,且速度较快。一般均需配备塔吊、电梯等设备。我单位施工该类型薄壁空心高墩开发了类似翻转模板施工方案的“采用钢管爬架倒模(简称爬模)工艺施工空心薄壁高墩工法”,充分利用常备构件,材料用量少,速度较快,且工艺较简单。经比较,决定采用“爬模”施工方案施工主桥墩身。

根据本桥墩身设计特点(空心、多室、内外截面尺寸较大、墩身较高)等,进行方案设计。墩身外模采用δ=5mm的钢板加∠50×50、50×3mm肋条间焊而成,每块模板尺寸2×3m;内模用P3015型钢模,并特制收坡钢模和圆端角端模,模型间用螺栓拼合而成,内外模间设对拉螺栓。模型提升架采用万能杆件组拼内爬升架,辅以钢板组焊的伸缩式箱型梁形成,手动葫芦提升,其顶设置操作平台,安放提升材料卷扬机,设摇头扒杆吊运钢筋及机具;墩身外围挂钢筋梯,铺木板供人员上下立拆模,内架上左右设三层平台存放内模;模型外围立面用安全网全封闭防护;混凝土用泵机一次输送,泵管利用预埋在墩身上的固定架由下而上安装;施工人员用升降机载运。

施工过程中,每一节模板都立在已浇注混凝土的模板上,该节施工完毕后拆除下节模板,再转至上节模板施工,两节模板交替轮换往上安装。墩身钢筋连接用竖向电渣压力机竖焊。墩身施工至顶时,利用提升架支撑梁作支架,现浇施工各墩顶拱座。由于正拱斜置,拱座斜面标高、倾角需认真控制,确保满足设计要求。

混凝土输送采用泵送,混凝土强度等级为C30,一般均用中(粗)砂。因地处长江中下游,中(粗)砂产量甚微,开发利用丰富的长江特细砂(60%)掺石灰岩机制砂(40%),即改良特细砂配制高标号混凝土,进行混凝土配合比设计,经工程实践,满足构件特性要求。

4.3墩上立柱及盖梁

墩上立柱充分利用大吨位缆索吊装索道,主桥5#~7#墩上立柱及盖梁采用预制吊装施工。就近各墩位平整场地,预制墩上立柱及盖梁。整根立柱吊重大,分为两段预制,对立柱与墩身顶、立柱与立柱、立柱与盖梁的连接进行加强设计。立柱与拱座、立柱与立柱间连接采用螺栓拧紧,立柱与盖梁连接采用四根钢筋伸入盖梁。墩帽施工毕,高架索道试吊验收后,吊运立柱就位,安装时,先用缆风绳调正轴线,上紧连接螺栓,为调节标高,上下角钢间可垫钢板,并焊接预留钢筋后解除吊点,在间隙处冲填干硬性高强砂浆,外浇接头膨胀混凝土。盖梁抬运就位后,采用水平仪观测标高。必须保证接头钢筋焊接质量,缝隙间砂浆填充密实,接头混凝土捣固密实。

主桥4#、8#拱座立柱采用万能杆件搭设支架现浇施工。立柱施工到顶时,预留牛腿支架预留件,支撑槽钢横梁,现浇施工盖梁。

4.4缆索吊装设计

由于本桥主墩按单片拱箱合拢水平力进行设计,因此相邻孔合拢片数不能大于1。本桥施工的难点在于拱箱吊装,既要满足相邻孔合拢片数不能大于1,又要确保拱箱吊装合拢后的稳定和安全。对吊装施工方案,设计曾考虑了两种方案:①将主桥4#~8#墩台用钢铰线连结在一起,设两组吊装天线,采用双基合拢,由于桥墩只能承受一片拱箱水平力,另一片拱箱水平力由对拉的钢铰线来平衡。②采用修吊桥的方式进行拱箱吊装,即第一孔、第二孔第一片拱箱端段采用墩扣,间段采用塔扣,顶段扣在主索,再吊装第一孔第二片拱箱形成双基合拢。吊装跨序为涪陵岸跨→中跨→长寿岸跨。因该桥现场实际特点是:4#~5#墩跨有二专路跨越,沿桥轴线地形高差50~60m,主拱箱预制场无法安排在两台后路基上或4#~5#墩间,只能选择在5#~6#间,不能按设计吊装跨序施工;设置主墩反抵抗单片拱推力装置设于地面,反拉绳影响拱箱吊装时移梁平车不能进入主缆索下,同时需要设置两付工作索道。经检算单基合拢时主墩抗扭刚度满足施工需要,提出了先吊装左右幅靠路线中心的拱箱,然后用型钢临时联接成格构,既保证拱箱稳定,又不增加桥墩的水平力,并减少吊装设备的施工方案,得到各方同意。以此进行缆索吊装系统设计。

本桥缆索总体布置为三跨一组承重天线,长寿端边跨115m,涪陵端边跨145m,中跨度655m,设计吊重为70t,两旁架设两付吊重为5t的工作索道。主索道承重绳选用6∮55日本产密封式钢丝绳,工作索道承重绳选用国产∮47.5钢丝绳。主索道用于吊装主拱箱、墩上立柱及盖梁以及预制车道板等。工作索道用以解决部分混凝土浇注和材料、机具、人员等运输。两端塔架利用万能杆件组拼,长寿端高56m,涪陵端高66m,两端各布设轻型桩板式地垄一个。

4.5主拱箱施工

4.5.1主拱箱预制

拱箱预制场设在5#~6#墩并紧靠6#墩,场内设15个拱胎,3个用于预制中段,6个用于预制次边段,6个用于预制边段。利用万能杆件组拼龙门吊桁车用以运输移存拱箱;为减少场地的租用和大量挖填方,拱箱两层堆码储存。为确保5#~6#墩跨拱箱顶段正起吊、正合拢,在该跨跨中位置另设一组与中轴线垂直的储存场。

按布置规划的场地,夯实拱胎。施工中准确按标高布设,夯填坚实、牢固,并预留出穿拱箱吊点处吊具、脱模打顶的槽沟位置。

主拱箱分五段预制组装,先平卧预制腹板与横隔板,再在拱胎上按常规组装将腹板、横隔板立放在拱胎上焊接成若干格,现浇底板混凝土,再现浇腹板、横隔板间的接缝混凝土使之形成开口箱,最后现浇顶板混凝土,形成封闭箱。组装施工过程严格控制接头倾角、连接角钢位置准确,成型后的弦长误差不超过6mm。

养护顶板混凝土强度达设计的100%后用千斤顶顶升脱落,用龙门吊桁车移至储存场。

4.5.2主拱箱吊装

先吊装左右线相邻最近拱片,合拢后用型钢连锁,形成一个稳定的“桁架拱”结构,辅以横向缆风绳再松开吊扣索,待全桥“桁架拱”形成后,其它辅助箱遵守相邻孔合拢片数相差不大于1的要求依次往外,左、右对称吊装合拢。

4.5.2.1横向临时连接结构设计

横向临时连接结构是将紧靠桥轴线的两肋拱片固接,并辅以缆风绳,以便形成稳定的“桁架拱”结构后拆除吊扣索,因此设计应有足够的刚度,将两片合拢后的拱肋连接在一起以增强横向刚度,控制两拱箱平面尺寸不变形,及其在风力作用下共同受力达到稳定。据此,上、下均横梁采用2[22组成“Ⅰ”字构造,上横梁焊在拱肋顶板预埋钢板上,中部采用万能杆件组拼与上横梁形成桁架结构,将两肋拱箱牢固连接。安装在每跨边段顶端与次边段顶端第一个横隔板及中段中央共5处。

4.5.2.2扣索系统及扣塔设计

该桥主拱箱分五节段吊装,扣索分上扣索、下扣索,扣索索力据绳索整体布置计算结果分别是上扣索为103.5t,下扣索为42t,拟定上下扣索分别采用4∮43和2∮34钢丝绳。

拱箱预制场选择在5#~6#墩间,墩柱盖梁顶离地高达94m,拱箱起吊过扣索高度较大,无法采用歪拉迈过扣索,只能选择穿扣方案,所以上、下扣索均应设置有一定宽度(2.5m)扩张装置,以利拱箱能从扣索中间提起。

长寿岸有小工作索道牵引、起重绳影响,扣索在平面位置上应有能躲过工作索道起重、牵引绳的宽度,且两岸路基上有众多的预制件(拱上立柱及其盖梁),扣索不能直接从地面引出,故扣索对称布置在主索两侧8m处,挂托索轮从塔架上引出。

由于索道跨度大,次边段扣索的水平夹角过小(约为10°),故主墩立柱盖梁上需设扣塔增加扣索角度以减小扣力。据此,在4#~8#墩设万能杆件组拼的移动式扣塔,高度8m,以便拱箱能通过扣塔,塔顶设水平撑梁,用以支承及扩张上扣索,墩柱盖梁上设置下扣索支承及扩张装置,上下扣索扩张宽度2.5m,扣塔下部锚固在墩柱盖梁上,顶部四周设∮15.5缆风绳,拉在相邻墩帽上,扣塔采用工作索道吊运移动。

因拱箱吊装时,箱就位后的平面空隙只有4cm,无法采用传统的捆扎式吊装与扣挂拱箱,拱箱预制时埋设吊孔,开发设计吊扣直接转换的吊带式扣挂系统。

本桥上下扣索均采用从主地垄引出的通扣布置,扣索均用2×1000m绳,采用双头滑车连接。

扣索在拱箱吊装时,因穿塔架的次数较多,且扣索较长,工作量极大,布置时宜尽量减小退绳长度。

4.5.2.3缆风系统设计

该桥设计风速27.9m/s,拱箱吊装采用双单基肋合拢,横同风力达44t,稳定性较差。因此设计安全能提供拱箱横向稳定的浪风系统是必不可少的。

缆风设计原则上应尽量少,且对称布置,缆风绳要短,能提供足够的拉力且变形量小,要与桥轴线夹角尽量大与地面的夹角尽量小,且两边长度、角度尽量对称。但该桥桥址地形地貌极差,均无法满足上面关于风缆布置的一般基本要求。

据现场实际情况,布设的左右浪风长度,角度相差较大,且设置于拱箱下,拱箱易扭转,同时长度过长(约250m),受力差,竖角度大(约30°),为此,分别计算各绳索受力情况,施工中采用传感器测设初张力,使每根缆风绳达到设计的初张力,确保拱箱吊装施工系统有较好的稳定作用。单片拱合拢时共设置4对浪风,每对浪风拉力按11t水平力设计,采用2∮19.5钢丝绳。

地垄设计是按每个地垄上设4组浪风,共计拉力76.8t,分4个3∮16预埋环设计预埋。浪风地垄一律采用桩垄,桩径为2~2.5m,深度为3~5m。

该桥缆风设计具有如下特点:①风速达27.9m/s,风力达44t;②地形地貌条件差,左右浪风长度、角度相差太大;③浪风设置于拱箱下缘,拱箱易扭转;④浪风长度过长(达200多米),受力条件差,竖直角大(达30多度),扣力增加较大。

4.5.2.4吊装工艺原则

主拱箱吊装原则:不歪拉,不斜吊,正穿扣,正合拢。

拱箱吊装程序:边段拱肋吊装及扣挂,次边段拱肋吊装及扣挂,中段拱肋吊装及合拢。

拱箱扣索布设原则:边段拱肋扣索通过墩上立柱采用通扣,次边段拱肋扣索通过墩柱上移动式扣塔进行通扣。

拱箱吊装跨序:涪陵岸跨(8#~7#墩跨)→6#~7#墩跨→长寿岸跨(4#~5#墩跨)→5#~6#墩跨拱箱。

拱箱吊装片序:先吊装左右线相邻最近的两肋拱片,而后依次往外,遵守相邻孔合拢片数相差不大于1的原则左、右对称吊装。

拱箱吊装段序:边段→次边段→顶段并左右对称。

拱箱合拢原则:严格采用边碰中合拢顺序。

浪风绳布置原则:浪风绳与桥轴线水平投影的夹角大于50°,与地面夹角小于20°。

拱箱吊装准备:①高架索道试吊,按设计吊重的70%、100%、130%进行,对塔架、地垄等缆索吊装系统验收合格后进行主拱箱吊装;②预制拱箱从长、宽、高、中线及预埋件进行质量检查;③拱座混凝土平整凿毛,标出拱肋安装位置台口线及中线;④测量计算拱肋长度与拱座间净跨的施工误差,确定钢垫板厚度;⑤对吊装拱箱在其端头及拱肋顶部作中线观测标记,拱段前端头设高程观测标尺,对合拢段拱箱的纵向中部设水平标尺,以便按三角网布设的设计跨中控制点进行跨中观测。

拱箱吊装观测:①采用测主缆索跨中垂度以计算主索拉力;②应用位移值观测地垄的安全;③用经纬仪观测塔架位移;④用水平仪观测拱肋高程,一般观测接头和拱顶标高,用以控制合拢过程中拱箱抬高量扣松和合拢;⑤用经纬仪观测拱箱吊装合拢过程中的墩顶水平位移,必须满足设计要求的情况下进行拱箱吊装。

主拱箱吊装合拢是施工中的重点、难点。经过工程实践,只要在施工中制定切实可行的安全措施,加强拱肋的横向稳定,稳妥地制定施工工艺和拱箱合拢方案,是可以完成单箱合拢的。

4.6拱箱接头与纵缝、垫梁混凝土

单线拱箱合拢后,即可浇注浇注拱箱间纵缝混凝土、拱箱顶板现浇层混凝土(为减轻吊装重量,拱箱顶板减薄10cm)及垫梁混凝土。浇注前应对拱圈的接头、跨中及1/8跨径处的高程全面复核,以对拱箱沉落成拱情况有进一步的了解,并做详细记录。混凝土集中在两端引桥上拌合,用工作索道吊运混凝土浇注。浇注顺序为由两拱脚至拱顶,横向先中间后两边,左右对称,四孔同步,均匀加载,严防拱箱纵向失稳。

4.7拱上立柱及帽梁安装

拱上立柱及帽梁型号多、数量大、圬工方量小,属细长构件,设计采用搭架现浇施工。为充分利用大吨位缆索吊装系统,经同意后变更为预制吊装施工。

按照等强与超强原则,对拱上立柱与垫梁、帽梁接头进行了设计。在两端路基上平整场地预制。利用主索道尾端索吊移立柱至轨道平车上,运立柱及帽梁至主索道下方,两端起吊摆直,垂直运输吊装,从拱脚至拱顶安装。立柱与垫梁、帽梁间接头钢筋必须保证焊接质量,缝隙间填实干硬性高强砂浆。

4.8桥面板施工

桥面板预制场选在涪陵端路基上,场内设两组墩式张拉台座倒用,每组台座共三线,场内铺设移梁轨道,制作简易龙门吊移存预制板。

桥面板预应力钢铰线采用定位板控制平面位置,张拉采用张拉力和伸长值双控,张拉按0→超张拉105%δκ→20%δκ(测伸长初值)→100%δκ(测伸长终值)→锚塞锁紧(测回缩值)顺序进行。钢铰线张拉结束后绑扎钢筋,安装空气胶囊,浇注混凝土。待混凝土强度不低于设计强度的80%后,放松预应力钢铰线,移梁桁车运至储存场存放。应注意地是存放期过长,超过3个月,预拱度有可能继续增长,桥面板中桥面铺装在跨中有可能变薄的影响,相差过大,则须预压。

拱上立柱及帽梁施工毕,铺设轨道,用平车运输桥面板至索道下方,用主索道吊运安装,先全桥贯通4片后采用汽车吊辅助架设。

4.9桥面系施工

含护栏、分隔带、泄水管、伸缩缝、桥面铺装等,该部分须确保线条直顺、牢固、美观,桥面排水良好,无阻塞、渗漏、变形、开裂等,保证质量。

5施工措施

对于如此难度的特大型桥梁工程,制定切实可行地施工安全、工程质量、工期进度控制措施是保证施工顺利必不可少地。

5.1施工安全管理

针对斜阳溪大桥的结构、场地、作业环境和机械设备,安全管理工作主要从以下进行。

①安全组织机构建设。设立“安全领导小组”,设立专职安全员,统一管理、监督、检查安全工作。

②从严、从细、从实狠抓经常性的安全教育。安全意识人人增强,安全知识人人明白。

③编制各种安全管理规定、措施。使安全工作有章可循,有法可依。

④对危险作业场所、作业面、特殊机械设备采取特殊措施。同时加强车辆管理。

5.2工程质量控制

工程质量总目标是:分项工程评定合格率100%,优良率96%以上,创省部级优质工程。

①建立健全质量保证体系。设立专职质量检查工程师,成立全面质量管理小组,树立施工现场为工作重点的思想。及时解决施工中遇到的技术质量问题,进行全方位质量控制。

②激励创优意识。用各种方式激励全体职工的创优意识,使职工从头至尾保持饱满的创优热情。

③难点科研攻关。攻关内容以优化设计、施工工艺为主。通过科研活动不断优化施工设计,保证技术的先进性,利用新技术、新工艺、新材料、新设备提高工程质量。

④提高工人技术素质。采取岗前培训,施工前技术交底,施工中技术指导,施工后讲评等方法对施工队伍培养。

⑤狠抓施工过程管理。抓好原材料质量检验、工艺操作质量控制、隐蔽工程检查、质量评定和混凝土试件质量评定等四个环节。

5.3保证工程进度

工程进度主要从下面几方面抓。

①建立精干高效的工程指挥班子,组建能征善战、有丰富经验的施工队伍。

②统筹安排,超前计划。编制实施性网络计划,严格控制各分项工程施工时间。

③突破重点,兑现工序工期。该桥由一道一道工序完成,每道工序的进度都直接关系整个工程的进度,因此每道工序均须详细安排,抓好落实。

6结束语

高墩、大跨、连拱、大吨位缆索吊装是斜阳溪大桥的特点,该桥的施工方案是我单位坚持以科研为先导,充分发挥了自身建桥经验和技术特长,推广成熟的施工工艺,开发新技术、新工艺的成果。该桥由重庆市公路工程质量检测中心与重庆交通学院分三阶段于2000年12月8日~16日对测试跨进行了静、动载试验,符合设计标准,满足使用要求。