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高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工关键技术

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2021-01-19 09:21 热度:

   【摘要】高速公路桥梁建设规模逐步扩大,水下施工环境复杂,明显提升了桥墩施工难度,且在深水桩基与水中承台中体现得更为明显,深水桩基与水中承台作为重要的组成部分,将对桥梁质量造成直接影响。对此,论文以高速公路桥梁为背景,针对深水桩基与水中承台施工展开探讨,提出可行的技术措施。

高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工关键技术

  【关键词】公路桥梁;深水桩基;承台;技术要点

  1工程概况

  某大桥工程设置为75m+2×136m+75m连续刚构引桥结构形式,并有32m预应力简支梁。基于施工现场的实际情况,针对不同结构做出合适的优化,1号墩、9号墩均设计为圆端形实体形式,2号墩、8号墩均设置为圆端形空心桥墩形式。考虑到工程要求,简支下梁采取悬灌施工方式,即厂内预制,将所得构件交由架桥机进一步施工,辅以钻孔、现浇技术,顺利完成钢围堰施工作业。

  2水中桩基钻孔平台

  在经济持续发展的背景下,桥梁建设规模随之扩大。实际桥梁工程中,易出现深水中施工的情况,其对技术水平提出了极高的要求。临时结构是构成施工平台的关键部分,将对深水墩质量造成直接影响。

  2.1钻孔平台结构设计

  桩基成孔施工作业必须得到钻孔平台的支持,利用冲击锤成孔后放入钢筋笼,做好打设作业并完成浇筑施工。本工程中除了最为基础的钢管桩之外,还使用到了工字钢(横梁与分配梁)与贝雷架,形成稳定的钻孔平台后,为后续的双臂钢围堰施工提供基础操作平台。

  2.2布置施工平台

  根据现场水文情况,设置合适的水中墩平台,具体有:4#、5#墩所用平台保持一致,规格为27.9m×24.3m,为满足后续钢围堰施工作业要求,平台边距承台边3.5m处需采取加固措施,即设置钢管桩,并通过焊接的方式将其稳定连接于双拼I36a工字钢。本平台中,分配纵梁使用的是20b工字钢搭设,并为之敷设厚5~10mm的钢板。工程施工中,钢护筒定位需满足精确性要求,使用到定位导向架,将其设置在平台底层。

  3水中桩基施工

  工程经验表明,在整个桥梁工程的结构组成中,以深水桩基础尤为关键,此环节将直接影响到工期与质量,因此,要灵活应用与之相适应的方法。

  3.1放样

  本工程中使用到4台冲击钻,将其置于钻孔平台的指定位置,随后精确测量桩高程,确保桩位放线精度,要求横、纵向偏差控制在许可范围内;后续施工中及时检测桩中心与高程2大指标,为使其符合要求,需在与中心相距2m的4个方向上分别设置护桩。

  3.2下放钢护筒

  以12mm厚的钢板为原材料,经特定工艺制作后形成钢护筒,相较于桩径,该结构内径应比其略大20cm。缓慢下放钢护筒,在此之前需设置导向架,调节好具体位置,与水面的间距以50cm为宜,随后下放钢护筒后并基于焊接的方式将其与工字钢稳定连接。

  3.3泥浆钻孔

  施工现场设置泥浆池,要求位置应临近钢护筒,准备足够的造浆黏土,控制好钻孔泥浆顶高程,相较于外部水应高出2.0m,并要满足泥浆压力超过静水压力的要求。工程经验表明,施工中易出现孔壁坍塌现象,在持续性孔隙渗流之下,将在孔壁上产生泥皮。对此,需要做好钻机就位前的准备工作,确保各配套设备的性能足够良好。注重安装工艺,向护筒中置入钻锥,要求钻机足够稳定。合理调节钻锥位置,使其与桩孔中心达到完全共线状态。不同钻孔阶段的方式存在差异,初期应以小冲程开孔的方式为宜,待进入正常钻进作业时,需转变为大冲程,并及时排渣。

  3.4钻进质量检测

  持续钻进并到达指定深度后,技术人员全面检查钻进质量,诸如孔径、孔深等,形成质量检查表,转交给监理工程师审核并签字。为确保检测结果精确性,倾斜度等参数的检查都要使用到检孔器。通过置换的方式处理孔中大密度泥浆,并向其中注入低密度泥浆。

  3.5钢筋骨架的制作和安装

  在指定加工厂内有序完成钢筋笼制作,通过自制平板车将其转移到施工地点。成孔检验且通过后,在吊车的辅助下将钢筋骨架置入桩孔中;为避免骨架变形等问题,需为之设置垫块,要求竖向间距为2m。在吊放过程中,遵循的是缓慢下落的原则,不可与孔壁发生撞击现象,待到达指定高程后,需辅以固定措施。

  3.6围堰拼装和下放

  结束围堰块段的固定作业后,便要将与之相邻的部分吊装至拼装平台上,大致位置处在固定好的围堰块段壁板上,在该处通过焊接的方式设置接口板,将其与围堰板准确对接,随后再展开后续围堰的拼装作业。结束底节围堰拼装后,对精轧螺纹钢进行调节,使其达到相对收紧的状态。提升底节围堰,要求超出拼装平台的距离达到20cm,延长精轧螺纹钢,确保底节围堰能够有效地下放到水面,并达到水面自浮的状态【1】。围堰接高作业时,需要遵循的是按编号对称的方式,结束拼装后再全面检验施工质量,诸如焊缝质量、安装精度等。此后,合理调节围堰入水深度,若仅凭围堰自重无法达到该效果,可采取向壁仓内灌水的措施。

  3.7浇筑水下混凝土

  基于泵送的方式展开浇筑施工作业,在此之前的试验工作必不可少。较特殊的是首批混凝土,此部分需基于剪球法处理。施工中,在漏斗下口处设置隔水球,经一段时间后漏斗中将含有足量的混凝土,便可将球体铁丝剪断,使混凝土能够快速地下落并在短时间内到达孔底,要求导管处于完全被包裹的状态。应注意的是,首批混凝土灌注施工时,要求导管埋深至少达1m,并持续施工作业。伴随浇筑作业的持续推进,需逐步提升导管,并及时将上一节导管拆下,使混凝土处于持续性流动状态。

  4承台施工

  4.1钢筋和模板

  以设计图纸为指导,综合考虑现行行业规范,完成钢筋与模板的施工作业,确定合适的间距,有序放置冷却管。结束承台钢筋绑扎后,以设计要求为准,做好墩身外边线放样工作,将其准确呈现于承台顶面钢筋处,随后在墩顶完成支立作业。考虑到本次临时支撑体系的基本特点,有必要预埋补强钢筋与预埋钢板,将二者分别置于承台顶,要求各个承台顶的钢板数量均为8块。组合钢模板是顺利完成承台施工作业的关键,在混凝土浇筑之前,需处理套箱拉杆孔,使其被有效填堵。此举主要目的在于抵御水位的涨落,避免套箱壁渗水现象。

  4.2混凝土的浇筑

  若缺乏合理的控制措施,混凝土易出现倾斜并离析的现象,因此,需要在套箱周边分别安装4套溜槽,并连接串筒(控制好与混凝土顶面的距离,具体应≤2m)【2】。承台施工中需使用大量混凝土材料,遵循的是由一侧逐步向另一侧转移的工艺流程,要求不可出现相邻2层浇筑间隔时间过长的问题,否则会对整体浇筑质量造成不良影响。结束混凝土浇筑施工后,做好养护工作,使用透水土工布覆盖,并及时向结构面洒水,有效避免裂缝现象,且养护时间至少要达到7d。

  4.3承台混凝土的温度控制

  4.3.1冷却管的安装及冷却为满足承台降温要求,需向其中置入冷却水管,该材料为准32mm铸铁水管,彼此形成的水平与垂直间距均要达到1.5m。灵活运用钢筋骨架与支撑装置,确保冷却水管处于稳定状态,以免在后续灌注时出现水管变形等问题。承台浇筑之前做好准备工作,要求冷却水管处于通水循环状态,不可阻塞。平台上增设水箱,在潜水泵的作用下达到向水箱中持续性注入清水的效果(即从施工现场抽取河水),通水冷却时间至少达到14d。

  4.3.2测温管的布置承台平面需满足对称性原则,在对角线处设置适量测温管,在其作用下可获得入模温度、混凝土以及管进出水的温度。为确保检测结果的精确性,各测点的测温管数量以3根为宜,分别利用冷却管经特定工艺加工而得,各自与承台顶面间距不尽相同,分别为h/4、h/2、3h/4(h为承台高度)。相较于测点的设置,测温管埋深应比该值略大50mm,并采取加塞处理,以有效消除外界气温的不良影响【3】。结束浇筑后,随即向钢管中装水,定期检查钢管下部混凝土温度。分析各深度的温度情况,求得各点的温差值。混凝土升温时,检测工作间隔时间以2~4h为宜,待后续降温时,则以8h为间隔时间进行检测,并获得现场大气温度。针对各测温孔采取编号处理,明确其内部与表面温度情况。

  4.3.3注浆封孔完成通水冷却作业后,需要及时封孔,此环节水灰比以0.4~0.45为宜,引入的是活塞式压浆泵。考虑到冷却管道较长的特点,要求压浆压力≤1MPa。结束压浆作业后,关闭出浆口,将压力维持在0.5MPa水平,保持此状态的时间至少达到2min,通过此方式能够确保施工质量。

  5结语

  综上所述,大桥深水施工中影响因素错综复杂,关于桩基与承台的施工作业,需从现场地质、水文情况出发,选择合适的技术,注重对细节的管理,全面确保桩基与承台施工质量,给桥梁的整体性能提供保障。

  【参考文献】

  【1】彭寅.复杂地质深水大直径桩基施工技术[J].黑龙江交通科技,2019(8):124-125.

  【2】陈鹏.高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工要点分析[J].价值工程,2016(14):149-151.

  【3】何清举.深水桩基施工关键技术研究[J].能源与环保,2017(12):247-250.

  《高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工关键技术》来源:《工程建设与设计》,作者:徐杰

文章标题:高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工关键技术

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