小榄水道特大桥群桩基础深水施工技术

2022-09-10

1 工程概况

小榄水道特大桥所处区域第四系沉积物较厚, 主桥范围内达40~60米。沉积物上部由淤泥、软土和松散的粉细沙组成, 局部地段有中沙;下部为粘性土;底部为结构中密的中沙、粗砂和砾沙层;下伏基岩花岗岩, 作为本桥桩基础持力层。

本桥196#为主桥主墩, 承台平面尺寸为22.6米×17.6米, 采用3排4列12根大直径超长群桩基础。桩基础设计桩尖标高-74.413米, 桩顶标高-4.413米, 桩长70米, 设计桩径2.8米。

2 施工技术

2.1 搭设施工平台

珠江三角洲地势平坦, 河流宽度大, 196#承台位置离岸边距离约70米, 必须搭设施工栈桥及操作平台方能进行施工。施工平台采用每根长20米的630螺旋管打入河床, 进入河床深度约10米, 控制顶面标高为4.5米。螺旋管按照4排5列布置, 如图1所示。测量抄平螺旋管顶面标高后, 横向铺设贝雷片并进行加固, 贝雷片上铺设I32a工字钢, 间距为1米, 再上面铺设[20a槽钢, 满铺布置。考虑到以后本平台需改造为钢板桩围堰施工平台, 因此在围堰位置用短型钢铺设, 保证后续施工顺利进行且不浪费材料。栈桥紧邻施工平台上游布置, 宽度6米, 在靠近施工平台30米范围内加宽为12米, 以利于后续施工方便。

2.2 下钢护筒及龙门吊搭设

本桥桩基础直径为2.8米, 采用直径为3.2米的钢护筒, 护筒长度36米, 护筒按照每节长度18米制作, 现场接长。在搭设施工平台时, 已在桩基础位置留空, 未铺设面层型钢。护筒导向架分上下两层, 在平台上测量放出护筒双向轴线, 焊接导向架, 下层导向架在螺旋管上挑出牛腿加工, 上下两层相距3米。采用浮吊、双夹式60kw振动锤下沉护筒, 护筒顶标高控制为5米。在下沉护筒的同时在施工平台上架设50T龙门吊一台, 用作下桩基钢筋笼及灌注水下混凝土。

2.3 冲孔及清孔

在钻机的选择时考虑螺旋钻机和锤击钻机。由于本桩基础设计为嵌岩桩, 桩尖需进入基岩3~5米, 如果采用螺旋钻机, 在上层沙层时进度比锤击钻机快, 但是进入弱风化以后速度直线下降, 若在此时更换为锤击钻机, 考虑施工平台本身狭窄及转运时间因素, 所需时间可能超过锤击钻机。综合考虑直接采用4台锤击钻机, 3个周期完成桩基施工。

钻机摆放应平稳牢固, 认真检查冲锤中心线、垂直度、冲锤直径是否符合要求。开钻后在泥沙层锤头提升一般为2~3米, 进入岩层后提升高度1~2米, 频率每分钟8~10次, 冲击过程中随时观测泥浆浓度、测量孔深、取样并做好冲孔记录。

到达设计标高后根据取样记录观测入岩厚度, 满足设计要求后清孔。由于本基础位置淤泥层较厚, 防止清孔后未及时灌注混凝土从来导致坍孔, 因此采用泥浆分离机进行二次清孔方式。

冲孔完成后及时清孔, 保证孔底无沉渣, 及时下钢筋笼。钢筋笼采用吊车配合龙门吊的方式, 起吊时为防止钢筋笼变形, 采用两点起吊, 吊直扶稳, 缓慢下放。接头采用滚轧螺纹接头, 采用该接头方式能保证施工质量的同时显著提升施工速度。在每节钢筋笼内布置好探测管, 绑扎牢固, 在接头位置处用胶带绑扎密实, 在下放过程中不断往探测管里面加入清水, 保证孔内泥浆不会进入探测管。

2.4 灌注水下混凝土

二次清孔完成后, 检测泥浆性能指标, 符合规范要求后进行水下混凝土灌注。水下混凝土灌注采用导管法, 导管直径35厘米, 在使用前必须进行水密性及承压实验, 在下放导管时接头必须连接牢固。由于桩基直径较大, 导管底离孔底距离控制在40厘米。灌注前认真检查混凝土质量, 测定各种参数, 符合要求方能灌注。为保证首批混凝土能埋置导管1.5米, 且考虑导管中的混凝土高度, 采用14方大漏斗灌注第一批混凝土。封底完成后移开大漏斗, 在导管上放置小漏斗, 混凝土运输车直接开上施工平台放料, 继续灌注后续混凝土直到灌注完成。

灌注过程中及时测量混凝土面标高, 做好记录, 并与理论计算进行比对, 计算导管埋置深度, 及时拆除导管。导管埋深按照规范要求控制在2~6米, 由于混凝土灌注速度快、且混凝土流动性能好, 实际控制在3~8米。

为保证桩顶质量, 应在桩顶设计标高基础上超灌一定高度, 由于清孔彻底, 泥浆沉积物厚度较小, 超灌控制在1米左右即能保证桩顶强度。

3 坍孔处理

珠三角平原沉积物厚度很大, 即使埋设36米护筒, 在钻进196-5时, 仍然出现坍孔现象。出现坍孔现象后, 立即停止相近的钻机作业, 并在坍孔的孔位用粘土配合石渣回填。稳定后再重新冲进, 冲进过程中缓慢操作, 适当降低锤头高度, 提高泥浆浓度及孔内泥浆面高度。孔深超过坍孔位置一定高度后, 检查渣样, 进入风化层后恢复正常速度, 直到冲孔完成。