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浅论闭水桩帷幕施工论文
浅论闭水桩帷幕施工
—重庆外环项目水土嘉陵江特大桥主墩基础施工
说明:
水土嘉陵江特大桥是整个外环北段项目的工期控制性工程。
该桥主墩位于嘉陵江枯水期浅水水域,选择合理的基础施工方案,确保汛期到来之前完成桩基础施工,方可保证最终的总工期。
一、工程概述
水土嘉陵江特大桥主桥为138.5m+245m+138.5m刚构施工,桥长522m。
为双幅六车道,分离式桥梁,左右幅间净距为8.0m。
主墩基础设计为φ2.2m钻孔桩,大体积钢筋混凝土承台(高5m),双肋式柔性薄壁墩柱,并在上下游两侧设置防撞墩。
每个承台下设有15根钻孔桩,双排矩形墩柱。
二、主要技术指标
⒈公路等级:
六车道高速公路
⒉设计车速:
100Km/h
⒊分离式桥梁宽度16.75米。
⒋设计洪水频率:
1/300。
⒌设计荷载:
公路—I级
⒍地震烈度:
按Ⅶ度设防。
三、水土嘉陵江特大桥主墩基础施工方案考虑
按照一般施工程序,首先应进行筑岛围堰施工,然后在岛内进行钻孔桩、承台等施工。
并在承台基坑开挖施工时对坑壁进行适当防护。
我部于2006年12月下旬进场,因进场较晚,错过了嘉陵江的半个枯水期,进场后,又因墩位处码头迁移而耽搁月余。
围堰筑岛施工直至2006年元月底才全面开始。
通过设计所提供嘉陵江的水文资料及到上游北碚水文站调查发现:
基础施工根本无法保证在嘉陵江的汛期到来之前完成,因此,基础施工势必会受到洪水的影响。
若按照一般施工程序进行施工,洪水到来时,只能将机械撤离,筑岛围堰势必会被洪水毁坏。
且嘉陵江水位极不稳定,很难预测,而机械设备全部撤离则需要花费大量的时间。
洪水过后,只能等到二次筑岛施工完成后,基础施工才能继续展开。
主墩位于嘉陵江水域之中,筑岛需要花费大量的时间与费用。
而前期施工用电尚未解决,因钻孔周期长,且需要至少四个施工循环,在自发电的情况下,无法在汛期前完成桩基施工。
设计图中建议采用双臂钢套箱围堰,也是从防洪及确保连续性施工考虑。
而主墩均处在枯水期的嘉陵江靠岸浅水水域,若下沉双臂钢套箱,也必须先筑岛施工。
并且,设计承台底标高(165.198)离常水面(173.5)达8.3m,且承台中心嵌入岩层3m以上。
为防止承台施工时钢套箱底部漏水,必须施工不小于2m高的封底混凝土,这就要求钢套箱嵌入岩层不小于5m,施工的难度将增大,施工周期也将加长。
据调查,该处汛期水位高达195m左右,历史最高水位在210m以上,若保证汛期连续性施工,必须将钢套箱施工高度高出洪水位。
显然,这样下来,将更大的增加施工的费用。
洪水期过后,人员、材料、机械设备等进出围堰进行施工,都将增加施工费用。
采用沉井法施工,跟钢套箱施工有近似之处,也不太可取。
综合考虑,我部拟采用如下施工方案:
首先筑岛围堰施工,然后在在岛上进行闭水桩帷幕施工,闭水桩帷幕施工完毕,进行挖孔桩、承台施工。
闭水桩帷幕的作用:
1、很好的起到止水的作用,可以将钻孔施工变为挖孔桩施工,闭水桩帷幕内的30个桩孔可以同时开挖,减少施工周期。
2、承台施工时,既能起到防水作用,还能稳固边坡。
3、可保证帷幕内的筑岛材料在洪水到来时不被冲走,水位下降后,可以立即组织人员继续岛上施工。
四、闭水桩帷幕施工
主墩基础位于嘉陵江枯水期时江边浅水区域,采用筑岛围堰施工。
围堰施工利用挖掘机、推土机、装载机和自卸翻斗车装卸和运输,并在围堰与水域接触面采用双层编织袋装河卵石护坡。
1.筑岛施工
填筑从堤岸逐步向嘉陵江水域推进,筑岛材料从附近选购。
为避免孔桩施工时困难,在承台范围内填筑时应选用粒径较小的材料。
为防止筑岛偏位,在填筑过程中,应经常利用全站仪进行定位,确保位置准确。
左右幅筑成一体,围堰尺寸应满足施工需要,从承台设计边缘至围堰顶面边缘净距应控制在18m左右,具体尺寸可根据承台基坑开挖深度确定。
围堰的高度按照高出常水位2.0m进行控制,嘉陵江两岸的围堰顶面标高应相同。
筑岛施工完成后,应立即组织人员对围堰坡面与嘉陵江水域相接处进行防护,保护筑岛材料不被流水冲走。
防护采用编织袋装河卵石进行双层堆码,按照填筑的材料自然收坡,码放高度与围堰顶面平齐。
2.围堰防水设计
基坑防水采用在围堰内承台外边加宽12.0米左右处设置闭水桩帷幕施工。
闭水桩选用φ0.8m混凝土钻孔桩,混凝土采用C20等级。
闭水桩采用冲击钻冲击成孔,钻机就位应严格按照放设桩位对中,不得随意摆放。
开钻前,应尽量抬高承台范围内的围堰高度,避免受泥浆侵蚀,不利于孔桩施工。
并且,选择合理的位置修筑泥浆池及沉淀池,在施工过程中,严禁泥浆直接流入嘉陵江内,污染水域。
闭水桩钻进按两排进行施工,先施工靠近承台一侧的止水桩,桩中心间距为1.4m,成桩后桩间净距为0.6m。
第一排闭水桩施工完毕后,应对第二排闭水桩重新定位,确保两排桩咬合紧密,并且按照第一排闭水桩的混凝土浇灌顺序依次进行钻进,避免第二排闭水桩施工对第一排闭水桩的混凝土造成影响。
第二排闭水桩混凝土灌注时,钢护筒应与混凝土面逐步上升,确保混凝土与第一排闭水桩混凝土密贴。
闭水桩的长度根据现场实际情况确定,要求桩底嵌入岩层2.0m,桩顶与围堰顶面等高,且高于常水位2.0米以上。
常水位标高为173.5m,围堰与闭水桩顶标高不低于175.5m。
闭水桩外侧预留围堰宽度不小于5.0m,作为承台施工时的工作平台。
混凝土灌注采用水下灌注法,混凝土强度采用C20等级。
混凝土的拌制在施工现场完成,在两侧各设一个0.3方的小拌和站,人工上料,小四轮运输混凝土。
每侧安置两台200kw的发电机两台,确保钻机与拌和站的用电。
主墩闭水桩施工现场
混凝土灌注前必须检查孔底是否嵌入岩层2.0米,检查方法根据钻孔桩内出渣情况与钻进速度而定。
泥浆采用黄色黏土,而砾石下的岩层为泥岩,钻机到达基岩上,泥浆颜色变红。
止水桩必须在确定位置进行施工并保证其垂直度,混凝土的灌注必须严格按照桩基施工技术要求进行施工,保证其桩身的连续性和混凝土的强度满足要求,避免出现夹层、断桩等事故。
确保承台施工安全和满足施工时的闭水要求。
施工时,在闭水桩顶部预埋钢构件,待所有闭水桩施工完成,将钢构件连成一个整体。
考虑施工中会经历一次桃花汛(水位约为176m),为保证桃花汛期不中断施工,采用混凝土墙将闭水桩帷幕接高至176.6m。
闭水桩帷幕砼墙接高
因筑岛材料费用大,且运输至江边比较困难。
在挖孔桩施工时,利用孔内弃渣逐步将围堰加高(176m以上)。
根据经验并通过检算,按照上述施工,闭水桩帷幕施工完毕,可以起到良好的止水作用,且能够满足承台施工时填料及水的侧压力与施工荷载的作用。
施工过程中,我们购置了嘉陵江水文预报,可预报7天内的水情,便于施工的合理组织安排。
并派专人对嘉陵江的水位进行量测观察,一旦得知水位情况发生大的变化,将停止围堰上的所有施工,人员必须安全撤离。
五、闭水桩帷幕施工效果
1、每个围堰内设置4口降水井,每口井中放置一台水泵,在桩基施工中,水泵能够连续出水,效果良好。
2、因闭水桩可以达到良好的止水作用,为了加快施工的速度,孔桩全部采用人工挖孔进行施工。
除少数孔桩地下水丰富外,其余孔桩只需在孔内安装一台2kw水泵便可保证挖孔作业正常施工。
岛内挖孔桩施工
岛内挖孔桩施工
3、2006年5月12日~16日,洪水最高水位达到176.8m,整个围堰被淹没,退水后,仅用4天时间,便将岛内积水抽调,挖孔桩便继续施工,只是孔口未覆盖,孔内存有部分数根、垃圾等淤积物。
围堰被洪水淹没
4、5月24日~29日,部分桩基础已经成孔,洪水最高水位达到182.9m,整个围堰被淹没,孔口采用楼板覆盖。
退水后,经量测孔内无沉积物,孔内存水较为干净,能够直接进行水下混凝土灌注施工。
洪水已高过围堰顶6.3m
5、2006年10月中旬,开始进行承台基坑开挖作业,开挖至岛外水位以下2.0m左右时,岛内渗水量很小。
主墩基础第一层基坑开挖
5、2006年10月25日~28日,洪水最高水位达到179.1m,整个围堰被淹没,退水后,继续开挖基坑第二层,开挖至岛外水位以下5.0m左右时,只需在降水井内放置水泵,基坑内渗水量很小。
主墩基础第二层基坑开挖
主墩基础第二层基坑开挖
6、整个承台施工中,只要保持降水井内抽水不间断,闭水桩以内的渗水量都比较小。
承台垫层施工
承台钢筋绑扎
承台混凝土浇筑
六、结束语
总体而言,闭水桩帷幕施工在本项目中取得了成功,为桩基础及主墩承台施工提供了强有力的保障,节省了作业时间,得到业主的认可。
同时也为江边浅水基础施工提供了又一个思路。
重庆外环项目部赵红来
2006.12.16
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