公路橋工程水泥混凝土方形灌注樁施工工法中交

公路橋梁水泥混凝土方形灌注樁施工工法1前言方樁是灌注樁的一種特殊形式。與傳統(tǒng)的圓樁相比，具有承載力大，成孔工藝較復雜的特點。在相同截面時方樁表面積、剛度比園樁大，因其與相同截面積的圓樁相比，在獲得相同承載力的條件下，可減少樁身長度，節(jié)省工程造價，因而在橋梁工程中得以廣泛應用。2工法特點2.0.1橋梁樁基方樁施工采用“兩鉆一挖”法。2.0.2較之傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁施工圓樁，成孔工藝較復雜，。2.0.3用該法施工的方樁，在相同截面積，相同樁長的條件下，單樁承載力有較大提高，使群樁成排架樁的樁基數(shù)目得以減少，節(jié)省工程造價，具有一定的經(jīng)濟效益。3適用范圍方樁成孔用到液壓抓斗施工方法，適用于粘性土、砂類土、含少量砂礫石、卵石（含量少于30%，粒徑小于100㎜的土質地層。4工藝原理根據(jù)水泥混凝土方樁的幾何形狀，再結合可選用機械的幾何力學指標，同時兼顧《公路橋涵施工技術規(guī)范》,水泥混凝土方樁可采用”兩鉆一挖”的施工工藝。4.0.1采用具有自動調(diào)直功能的旋挖鉆機,可以有效地保證成孔的垂直度。至少施鉆兩個引孔,以同時保證成孔的平面位置.4.0.2兩個引孔施鉆完畢，中間部分可采用液壓抓斗逐次抓取，直至到設計位置。由于有兩個引孔的導向作用，中間部分的垂直度和平面位置亦同時得到保證，這是“兩鉆一挖”工藝的重要特點。5施工工藝流程及操作要點5.1“兩鉆一挖”工藝流程如下：測量放樣——矩形鋼筋混凝土導墻施工—－灌注優(yōu)質泥漿－—導向引孔旋挖——液壓抓斗抓取中間部分——清孔——成孔檢查——下鋼筋籠——安裝雙導管——灌注水下混凝土5.2操作要點5.2.1嚴格保證成孔截面積。因為采取的是“兩鉆一挖”施工工藝，方樁兩端是兩個圓形引孔，因而這兩個圓孔的截面積須大于或等于原設計相應的矩形截面積，如圖5.2.1所示：圖5.2.1L——方樁設計長度（m）B——方樁設計寬度（m）L‘——液壓抓斗的最大抓取長度顯而易見，引孔的直徑（樁徑）D=（B2＋（（L-L‘）/2）2）1/2也就是說，當設計方樁的長L大于液壓抓斗的工作長度L‘時，為保證成孔的截面積，需按照以上公式計算兩個引孔直徑，進而確定旋挖鉆機的鉆頭尺寸。這是方樁施工的首要控制點。5.2.2保證矩形鋼筋混凝土導墻的施工質量1方樁施工前，需先進行鋼筋混凝土導墻的施工。導墻的作用相當于普通圓樁的鋼護筒，即具有以下作用：1）防止孔口坍塌2）控制樁基的平面位置3）量測孔深的基準面及導管埋深的基準面4）鋼筋籠吊裝入孔后以導墻作為支撐結構2為了保證導墻的上述作用，導墻施工時必須保證其工程質量。由于導墻是方樁施工中的一道工序，設計文件中沒有相應的施工圖，需根據(jù)工程實際自行設計，設計原則如下：1）導墻的凈寬和凈長比實際施工工藝確定的方樁最大輪廓線各多200㎜，如下圖所示：圖5.2.1附注：單位：毫米L——導墻的凈長B——導墻的凈寬LS——方樁輪廓線長BS——方樁輪廓線寬2）按照朗金土壓力分布計算每延米導墻的最大彎矩，并以此來確定導墻的截面。導墻的設計方案確定后，實際施工中則嚴格按照方案組織實施，從導墻鋼筋骨架的制作、安裝，到導墻模板的支設，導墻混凝土的澆筑，每道工序嚴格把關，確保導墻的工程質量。5.2.3灌注符合要求的優(yōu)質泥漿1為保證槽壁的穩(wěn)定和墻體的質量，施工前應對造漿材料進行選擇，一般選用膨潤土作泥漿并摻加適量的添加劑（如：CMC）。2需配制的泥漿應根據(jù)地質條件、成槽方法、用途等進行配合比設計，試驗合格后方可使用。3重復使用的泥漿應通過振動篩、旋流器、沉淀池等方法進行凈化，符合要求后方可再用。廢棄泥漿和殘渣應按環(huán)保的有關規(guī)定處理，并及時清遠出現(xiàn)場。5.2.4控制液壓抓斗的每次抓取層厚1為保證成樁的直順度，應根據(jù)液壓抓斗的性能和土質情況確定液壓抓斗每次抓取層厚。具體判斷標準是：當液壓抓斗夾住一定厚度的土體從開始加壓到抓取完畢，整個過程懸吊液壓抓斗的鋼絲繩不發(fā)生扭動，則該厚度為適宜厚度。根據(jù)XX立交E匝道橋的施工實踐，得出了每層抓取厚度不宜超過400㎜這一結論。若更換機型或土質情況發(fā)生重大變化，應根據(jù)具體的實際情況，通過首件工程實驗確定。2挖槽過程中應連續(xù)并始終保持槽內(nèi)充滿泥漿，保證槽壁的穩(wěn)定。5.2.5縮短成孔待灌期，鋼筋籠場外焊接成整體，一次吊裝入孔。方樁成孔后體積龐大，一旦坍孔，后果不堪設想。應盡量縮短成孔后等待灌注的時間。傳統(tǒng)施工工藝是鋼筋籠分段制作（一般為兩段），先吊裝第一段入孔，然后吊裝第二段，在孔口施焊，焊接完畢，并待冷卻后，再整體吊裝就位，施焊的時間加上冷卻的時間即是發(fā)生坍孔的危險期，所以為了消除這個危險期，鋼筋籠必須在場外焊接成整體，并應設置一定數(shù)量的斜撐和橫撐加強筋，使鋼筋籠具有足夠的剛度，確保在運輸、吊裝、插入時不變形，按設計、規(guī)范要求一次吊裝就位。根據(jù)XX立交E匝道橋方樁的施工實踐，鋼筋籠焊接成整體后，重達70多噸，需用三臺吊車協(xié)同起吊入孔，以100噸吊車吊鋼筋籠頂部，以50噸吊車吊鋼筋籠中部，以25噸吊車吊鋼筋籠底部。當把鋼筋籠吊至即將離開地面時，50噸、25噸吊車摘鉤，由100噸吊車單獨起吊鋼筋籠入孔，整個吊裝時間一小時二十分左右，比起傳統(tǒng)的分段吊裝，孔口施焊，最后整體吊裝入孔的方法約提前四個小時左右，大大縮短了成孔待灌期，保證了成孔質量。6材料與設備方樁施工所用材料與圓樁相同，混凝土的配合比，鋼筋的焊接工藝與圓樁并無區(qū)別，所不同的是在施工設備上，方樁施工需用到液壓抓斗，如下圖所示：上圖液壓抓斗型號為SG30，其主要技術參數(shù)如下：1）成槽寬度：0.35~1.2m2)最大提升力：300KN3）卷揚機單繩拉力：160KN4）系統(tǒng)壓力：33MPa5）主泵流量：2×260L/minSG30液壓抓斗具有單繩拉力大、成墻效率高的特點，被廣泛用在地下連續(xù)墻的施工中，XX立交（二期）工程E匝道橋方樁即是采用該種設備，實踐證明其性能良好。7質量控制7.0.1方樁施工應按《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2004）進行質量控制。具體指標如下：表7.0.1方樁質量控制指標項目允許偏差孔的中心位置置（㎜）50孔徑不小于設計樁樁徑傾斜度（㎜）小于1%樁長長，且不大大于500孔深（m）不小于設計規(guī)規(guī)定沉淀厚度（㎜㎜）≤300㎜7.0.2施工中采取以下質量控制措施：1兩個引孔樁位放樣必須準確，每個引孔均布設十字樁。2旋挖鉆機就位時，利用鉆桿電腦控制系統(tǒng)精確對中，并保持鉆桿垂直。3成孔后對孔底沉淀先用液壓抓斗反復撈取，然后用高壓水槍將剩余沉淀物沖入泥漿中，及時進行泥漿置換，直至沉淀厚度滿足設計要求。4在水下混凝土灌注中，為防止鋼筋骨架上浮，當灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時，降低混凝土的灌注速度，當混凝土上升到骨架底口4m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上，即恢復正常灌注速度。5灌注開始后，保證緊湊、連續(xù)地進行，確保中途不停工。在灌注過程中，控制每次放入漏斗內(nèi)的混凝土量，防止混凝土從漏斗頂溢出或從外掉入孔底，使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結，致使測深不準確。灌注過程中，注意管內(nèi)混凝土下降和孔深水位升降情況，及時測量孔內(nèi)混凝土高度，正確指揮導管的提升和拆除。（六）、在灌注過程中，當導管內(nèi)混凝土不滿，含有空氣時，后續(xù)混凝土的灌入量要控制好，徐徐灌入漏斗和導管，以免在導管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出管節(jié)間的橡膠墊，而使導管漏水。8安全措施1組織職工學習安全生產(chǎn)知識和規(guī)章制度。新工人（包括合同農(nóng)民工上崗前必須先進行安全知識培訓，經(jīng)考試合格后方準上崗）。2凡進入施工現(xiàn)場人員必須戴好安全帽，不得穿拖鞋或赤腳進入施工現(xiàn)場。3機械所用電纜要采取防護措施，避免車輛碾軋破損，以防止人員觸電，電器設施要有防雨措施，按雨季施工要求安裝。4現(xiàn)場用電設備必須實行三級供電，兩級保護。5所有電器設備的安裝及拆卸必須由專職電工操作。6設備吊裝時，應按負荷選擇索具，嚴禁吊物下站人。吊車回轉半徑內(nèi)嚴禁站人。7搬、抬設備及物體時，必須統(tǒng)一口號，同起同落，以免傷人?，F(xiàn)場所用設備安裝牢穩(wěn)、清潔，符合規(guī)范要求。8按期對使用設備維護保養(yǎng)，保證不帶病運轉，完好率達到規(guī)定標準。9設備車輛移位、行起時，要先看地形，不得盲目進行移動，以免成事故。10工地與社會交通出入口，設專人指揮車輛，保證交通安全。9環(huán)保措施1成立施工環(huán)保小組，在施工中嚴格按國家的有關法規(guī)、規(guī)章執(zhí)行。2在工程建設允許的范圍內(nèi)，規(guī)劃各種設施和臨時設施（泥漿池等）并做到標識清楚、齊全，施工現(xiàn)場整潔文明。3注意施工現(xiàn)場噪聲的擾民問題，在靠近居民區(qū)的施工點，若非工程必須連續(xù)進行，夜間22時以后停止施工。4施工過程產(chǎn)生的廢棄物、污染物應按照監(jiān)理工程師的指示集中堆放或及時清運，生活垃圾定期運至遠離居民區(qū)的垃圾堆放點。5保護當?shù)匾徊菀荒?，不得隨意破壞植被、樹木。6不得隨意擴大施工場地，在允許施工線內(nèi)施工。7在河道內(nèi)施工，注意廢油、廢水，不得污染河道。8有專人把守路口，清洗車輛輪胎和路面。10經(jīng)濟效益分析前面提及，方樁與圓樁相比，在相同截面，相同樁長的條件下，單樁承載力有較大提高，方樁(以正方形為例)圓樁當a2=πr2時,方樁周長4a=4(π)1/2r=4×1.77r=7.08r圓樁周長2πr=6.28r所以,方樁周長＞圓樁周長。對于摩擦樁來說,方樁比圓樁與樁周土要獲得更大的摩擦力,因而承載力相應提高,提高率K=(7.08-6.28)/6.28=12.7%基于此,在承載力要求一致的前提下設計樁基時,若采用方樁,則樁身長度是圓樁的0.887倍,假設圓樁設計樁長為40米,則方樁的樁長為:0.887*40=36米,若每延米樁基成本為500元,那么方樁較之圓樁，單樁成本節(jié)約4*500=2000元,其經(jīng)濟效益是非常明顯的。11工程應用實例北京市東五環(huán)XX立交（二期）工程E匝道橋采用3.5