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桥梁桩基施工方法通常有:人工挖孔(风镐或爆破开挖)、正反循环钻机成孔、旋挖钻机成孔、冲击钻机成孔等方法。
灰岩地区桥梁采用人工控孔或冲击成孔本文主要介绍人工控孔桩的施工方法。
一、地质概况
金鸡山公路桥所在场区属萧绍冲湖积平原,地势低平,根据地质勘察资料,上覆土层以粉质粘土为主,局部夹有淤泥质粉质粘土,下伏强—中风化凝灰岩。根据地质勘察报告土工试验数据,粉质粘土层液性指数I1均小于1,属于非透水性地层,淤泥质粉质粘土液性指数I1在1.0~1.2之间,属弱透水性地层。地下水埋藏较浅,水位埋深均在0.20~0.30m,属第四系孔隙潜水,以大气降水补给为主。
二、挖孔施工的可行性说明
要求调整施工方法的桩基设计桩长(从地面起算)均在15m内,只有6#桥墩桩长为22m。根据地质勘察资料,所进土层以粉质粘土为主,局部位置夹有淤泥质粉质粘土,但层厚不大,在0.5~1.5m不等,根据土工试验液性指数判断,粉质粘土层为非透水性地层。故我们认为对要求嵌岩较深的6#、7#、11#、12#桥墩和13#桥台改用人工挖孔施工只要措施落实、管理到位,在技术、工艺上均是可行的。对于确保工期来讲,人工挖孔是行之有效的措施。为确保质量及安全,我们请安徽专业挖孔施工队伍施工,孔内爆破请有资质的杭州特科立民爆技术咨询有限公司实施,爆破材料由公安部门定人定点存放。同时孔内爆破施工方案请萧山区公安局和安全监督局批准实施。
三、具体施工方法
1、人工挖孔及护壁在场地清理平整后,进行桩位施工放样。根据桩基中心点在地面上画出开孔范围,人工挖孔0.7~1.0m深后立模浇筑首级护壁。拆模后在孔口浇筑地面围护井圈,地面围护井圈应保证高出地面0.3~0.5m,以防在挖孔中杂物坠落。在围护井圈上按“十”字向做好桩中心标记,以便于挖孔和护壁中,挂垂线检查井孔偏位和垂直度。
采用内齿式现浇砼护壁,护壁砼为C20,内掺早强型速凝剂。为防止爆破震动影响护壁,砼中配置适量φ6mm防裂钢筋。视地质情况,每节护壁高为0.5m或1.0m,上下节护壁间搭接20cm,严禁脱节。为确保安全,护壁深度至中风化岩顶面为止。护壁及防裂钢筋网布置示意图如下:
人工挖控护壁钢筋及护壁示意图护壁厚度确定:(根据土层最厚的6#桥墩计算)
护壁厚度的计算并确定厚度经计算,砼护壁厚度为7.2cm,但考虑孔内爆破影响,护壁厚度上口为20cm,下口为15cm,形成圆锥台,以便于护壁砼浇筑。
挖孔直径应比设计桩径大40cm,确保砼护壁后内径不小于设计桩径。井口设置型钢门式支架,用人力绞车提升渣土、运送护壁。视地质情况,每挖深0.5m或1.0m后立即安装模板浇筑护壁砼,防止时间过长,渗水浸流孔壁,造成坍孔。立模时,在桩中心处挂垂线控制孔位、直径、垂直度。孔内渗水用高扬程水泵排除。
2、中风化岩孔内爆破:强风化凝灰岩地层用手持凿岩机开挖,遇到坚硬的中风化岩层时,为提高生产效率,采取孔内微量微差法掏心爆破。爆破后再用凿岩机清渣修边。
3、终孔处理:挖孔至设计标高后,进行孔底处理,做到平整、无松渣、污泥及沉淀等软层。
4、砼灌注:当孔内渗入的地下水上升速度小于6mm/min时,可采用干桩法灌注砼。砼集中拌和,送浆泵输送,用导管灌注。导管应对准孔中心,让砼在导管内自由坠落,导管底口离开已灌注砼面高度应小于1m,以防止砼离析。桩顶3m以下的砼可利用其自由坠落捣实,桩顶以下3m内的砼用振捣器捣实。
砼按照C25承台砼的配合比配制,控制坍落度在12~14cm内。砼灌注前,应将孔内水清除,积水深不得大于5cm,灌注应连续、迅速进行,使砼对孔壁的侧压力尽快大于渗水压力,以防渗入孔内。
当孔内渗入的地下水上升速度大于6mm/min时,应采用水下导管回顶法灌注砼。灌注砼前,孔内水位应至少与孔外地下水位同高,然后按水中灌注砼的方法施工。
四、安全施工技术措施
以“安全第一、预防为主”的方针指导施工,严格执行各种安全操作规程,建立健全三级安全保证体系,制订、落实安全管理制度,从思想上重视,行动上注意,及时消除事故隐患,确保挖孔桩施工无事故发生。
1、挖孔人员严禁酒后施工,严禁在孔内吸烟,必须佩戴安全帽、安全绳。对患有心脑血管疾病人员严禁下井施工。
2、对取渣用的吊桶、吊钩、钢丝绳、门架等须经常检查,及时更换。吊钩应有保险扣,渣土盛装严禁超过吊桶容积的90%,以防吊桶提升中渣土摔落伤人。
3、井口附近严禁堆渣,孔口围护井圈应高出地表0.3~0.5m,以防土、石、杂物等滚入孔内伤人。
4、挖孔暂停时,孔口必须罩盖,以防人员摔入。
5、距离在3m内的相邻桩基挖孔深度应保证不少于3m的高差,以防坍孔。
6、孔内应用低压直流电照明。
7、挖孔时应经常检查孔内CO2含量,当超过0.3%或孔深大于10m时,应用机械通风。
8、挖孔人员下孔作业前,应先用高压风管将孔内气体更换。孔内作业人员有呼吸不适时,应立即离井通风。
9、孔内爆破须严格按设计用药量装药,孔口用铁板遮盖,并加压重物,以防飞石伤人。
10、爆破时,应由专人指挥,专人负责在爆破点m外拉警戒线,树立醒目标牌,告示行人、车辆及施工人员撤至警戒线外。
11、护壁砼未到7天养护期前严禁孔内爆破。
12、孔内爆破后须迅速通风排烟,可先向孔内洒水,冲洗烟尘,再用水泵将孔内积水抽干,然后将高压风管放入孔底通风排烟,通风时间应不少于20min后才可下井施工。
13、挖孔人员下井作业时,应仔细检查护壁有无开裂,特别是爆破后,发现问题应及时报告处理,未处理好前严禁人员下井施工。
14、孔口配合人员严禁擅自离岗,注意观察孔内状况。
五、对7-1#、7-4#桩基施工说明
目前7-1#、7-4#两根桩基经过近一个月的钻进均已进入中风化岩达2m左右,但还不到设计桩底标高(7-1#桩基差6m左右,7-4#桩基差2.5m左右),为保证施工进度,拟对两根桩基采用钢护筒下沉至中风化岩顶面护壁隔水,清除孔内泥浆后再用孔内爆破开挖至设计桩底标高。
钢护筒内径为设计桩径1.20m,采用δ=10mm钢板卷制,每节2m左右,拼缝间用电弧焊焊接,要求焊缝无沙眼、对称焊接,确保护筒无渗漏、不变形。钢护筒采用汽车吊机逐节下沉,利用原护筒作导向架,保证钢护筒下沉竖直、不偏位。
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