贵广铁路黄落绥江大桥钢板桩围堰施工
2023-02-16
来源:乌哈旅游
云南水力发电 第28卷 YI】NNAN W 珏R PI ;i7】既t 第1期 贵广铁路黄落绥江大桥钢板桩围堰施工 吴仕林,李生虎,邱仲成 (中国水利水电第十四工程局有限公司路桥市政工程分公司,云南昆明650051) 摘要:钢板桩围堰施工比较复杂,特别是要根据实际情况进行结构计算和调整,介绍黄落绥江大桥钢板桩围堰施工程序和工艺。 该桥2,3、4、5号承台经钢板桩围堰顺利施工完毕,承台质量满足设计与规范要求。 关键词:黄落绥江大桥;钢板桩;围堰施工 中图分类号:U443.13 文献标识码:B 文章编号:1006—3951(2012)01—0008—05 DOI:10.3969/j.imn,1006—3951.2012.01.003 1工程及地质概况 丘坡上。 1.1工程概况 3)寒武系八村群第二亚群。①粉砂岩:全风 黄落绥江大桥为双线桥,位于缓和曲线及直线 化,褐黄色,粉砂状结构,岩芯呈砂土状,手捏易散。 段上,线间距为4.8 nl,全桥长319.32 m,中心里程 厚度7.9~19 m。分布于黄落1、2孔。②粉砂岩:强 为:蝴+656.030,起始里程:DK668+496.690~ 风化,灰黄、灰白色,粉砂状结构,钙质胶结,薄层中 DK668+816.010,全桥跨孔布置为1—32+1一(40+ 厚层状,岩石风化不均匀,岩芯以块状为主,少量柱 3×64+40)Ill连续梁,全桥共5墩2台,全桥所有基 状。层位埋深2.2~19 m,层厚5.10~l0.3 m,各个 础均为钻孔灌注桩基础,按柱桩设计,其中贵阳台和 孔均有分布。③粉砂岩:弱风化,青灰色,粉砂状结 广州台桩径1.0 m,其余桩径均为2.0 m。 构,钙质胶结,薄层中厚层状,岩石风化不均匀,岩芯 绥江规划航道技术等级为国家内河Ⅵ级,洪滩 以柱状为主,少量块状,层位埋深14.8~39.3 in,层 洲右叉通航净高日≥6 m,净宽B947 111,上底宽b≥ 厚3.1~3.6 m,各个孔均有分布。④页岩:强风化, 36 nl,侧高h>14.0 in,洪洲滩洲左又通航净高日≥6 深灰色,泥质结构,岩质胶结,岩芯以柱状为主,少量 m,净宽BI>58 m,上底宽6t>46 IIl,侧高h≥4.0 m, 块状,层位埋深29.5 42.4 nl,层厚2.6 5.92 nl,分 最高通航水位:H=44.77 rlf。 布于Jz一Ⅲ082一黄落1、2孔。其中,Jz—mo82一黄 1.2地层岩性及地质结构 落2为岩质页岩,炭质页岩,炭质胶结。 据工程地质调绘及钻孔提示,桥址区表层主要 4)地质构造。桥址区岩土层埋藏较浅,在桥址 为第四系全新统冲洪积(Q4,a+p1),残坡积土(Q4al 区未见有影响的活动性断裂,断裂构造对桥址的场 +d1),寒武系八村群第二亚群粉砂岩,页岩,自上而 地稳定影响不大,桥址两岸岩层产状不一致,岩层产 下分述如下: 状:西岸130。一190。<70。,东岸为130 ̄一140。<40 ̄一 1)第四系全新统冲洪积(Q4al+p1)。①粉质黏 65。。 土:灰黄色,硬塑,成分以黏土为主,含少许砂,层厚 0.90 nl,分布于Jz一Ⅲ082一黄落5;②中砂:褐黄色, 2总体施工方案 松散,成份为中砂及黏粉粒,砂含量约占70%,层厚 该桥2、3、4、5号承台为深水基坑,采用拉森Ⅳ 5.70 m,分布于Jz一Ⅲ082一黄落4;③圆砾土:灰黄 型钢板桩围堰进行承台和第一节墩身施工,2号钢 色,松散,有黏粉粒、砂及圆砾组成,砾的含量约占 板桩围堰尺寸为18.8 ITI×13.2 m(长x宽);3号钢 55.85%,砾径20~60 mln,层厚1.30~4.20 m,分布 板桩围堰尺寸为21.2 121×15.6 m(长×宽),钢板桩 于Jz一Ⅲ082一黄落3、4、5。 围堰桩顶高程控制在42.00 m,内部采用45 b工字 2)残坡积土(Q4,a+d1)为粉质黏土:灰黄色,硬 钢进行2 3层围囹和水平支撑,层距2.5 lIl。详见 塑,成分以黏粉粒为主,层厚1—2 in,分布于广台墩 图1。 收稿日期:2011—08—20 作者简介:吴仕林(1964一),男,云南昆明人,高级工程师,主要从事施工技术工作。 吴仕林,李生虎,邱仲成贵广铁路黄落绥江大桥钢板桩围堰施工 42.000 钢板桩围堰平面图 号工字钢并联围囹,同时设置3层2 根45b号工字钢并联水平支撑,围 囹和支撑工字钢并联处要求全封满 焊,并用 钢筋进行捆绑,加强 围囹和支撑的刚度。 钢板桩围堰立面图 图1钢板桩围堰示意图 3钢板桩围堰施工工艺 钢板桩围堰施工工艺流程如图2。 钢板桩围堰设计 钢板桩及施工机具准备 检查、分类、编号和登记。对于周转使用过的旧钢板 桩,要事先进行检查和整修,以保证正常使用,一般 需检查以下几项: 1)桩身完整性检查。钢板桩全长不应有焊瘤、 钢板、角钢或其它突出物,应保持平滑,两端均应切 割整齐,上端按拔桩需要开椭圆孔,并焊钢板加固孔 周;每3块1组的长度相对误差应在士30-nrn以内。 2)锁口检查。钢板桩锁口应光洁,并呈一直 线,不应有破裂、缺损、扭曲、死弯及焊瘤等。一般用 I块长1.5~2.0 m符合类型、规格的钢板桩作标准, 将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查,检查时采 用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车,从桩头至桩 尾进行(如图3所示)。 3)板桩宽度检查。钢板桩的宽度不一,同类型 的钢板桩宽度也互有出人,个别同一块的两端宽度 也有差异,对于同一块两端宽度相差过大的钢板桩 应剔出修整或在合拢时作为楔形桩使用。 4)桩身扭曲程度检查。周转使用过的钢板桩, 因经多次插拔,会造成桩身不同程度的扭曲,发生扭 围堰内充水 拆除围堰范围内钻孔平台 L.测量放样、板桩插打处河床探测及清障l 堰内抽水、堵漏H安装一至二层内支撑I— 割除钢护筒 I浇筑封底垫层混凝土l 堡塑丛堡鳖±姿型规定强度后,拆 面面 百亍 摹 l绑扎承台钢筋、立模l f浇筑承台混凝土I 围堰内支撑体系转换 I拆除围堰内支撑 准备拔除设备 拔除钢板桩 曲的钢板桩应选出修整。 3.2导框制作 若钻孔灌注桩先行施工,需拆除部分钻孔平台 方可进行钢板桩围堰施工。钢板桩围堰需用型钢制 图2钢板桩围堰施工工艺流程围 3.I施工准备 成导框,其作用在于插打钢板桩时起导向作用,顶层 导框可兼作施工平台。对于简单的围堰可只设置一 钢板桩采用拉森Ⅳ型组成,运至工地后,进行 10 云南水力发电 2012年第1期 层内导框即可,对于大型围堰需设内外导框,导框层 综合考虑经济、安全及施工效率等因素,施工时 数可根据水深及板桩长度确定,一般设置两层即可 满足要求。导框的r ̄ ̄l-导梁间距应比板桩墙有效宽 度大5~8 cm,以便于钢板桩插打和调整。 受检查板桩 图3钢板桩锁口检查示意圈 导框可根据实际情况作成永久型或临时型。永 久型导框的内导梁在围堰合拢后作为围堰的内部支 撑体系,直接承受钢板桩传来的土压力或水压力,故 其材料截面需满足结构内力计算要求,且接头应安 排在横撑支点处;外导梁只起导向作用,在围堰合拢 后予以拆除。临时型导框的内外导梁只在钢板桩插 打时起导向作用,不承受外力,故可因地制宜,采用 普通板桩或其它型钢制作,对截面要求不严格,在围 堰合拢后全部拆除。 3.3钢板桩插打与合拢 为保证钢板桩的施工质量,在插打过程中应遵 守“插打正直、分散偏差、有偏即纠、调整合拢”的原 则。 1)插打前的准备工作。导框安装完成后,拆除 导框上防碍钢板桩插打的构件,在导框的内导梁上 采用红油漆凰出桩位,以便在插打过程中逐块核对 尺寸。 不同类型的钢板桩混打时,需将同类型的板桩 置于同一侧,钢板桩由拉森Ⅳ型组成,而永久内导 梁或钢围檩的截面是由拉森Ⅳ型控制设计的,则拉 森Ⅳ型板桩需全部拼于内侧。故在插打前需将钢板 桩进行编号,以免吊错。 将钢板桩锁口内的泥土清理干净,并采用空压 机吹干,在起吊插打前1 h左右,于锁口内涂抹防腐 型QN复合防水胶,在不进行嵌插的锁口下端采用 木楔塞住(第一块插打的钢板桩两侧锁口都要塞), 以免泥土或砂砾进人锁口,刮掉防水胶和阻碍插桩。 2)插打机具。钢板桩的施工机具很多,该工程 采用振动打人机械:这类机械既可用于打桩还可用 于拔桩,常用的是振动打拔桩锤。 采用履带吊机配合振动打拔桩锤进行,振动打拔桩 锤可根据桩长、地质情况等选择45 kW、60 kW或90 kW,该种机械适用于所有形式的板桩,辅助设施简 单,费用较低,是钢板桩施工的首选机械。 3)插打要点。①钢板桩插打的方法采用开始 的一部分逐块插打,后一部分则先插合拢后再打的 方法,进度较快且合拢误差小。②对于有施工平台 且桩身不是很长的钢板桩施工,可采用振动桩锤旁 的吊钩及吊绳,采用捆吊法,由履带吊机连同桩锤一 同吊起,待桩身竖直后,将钢板桩立于平台上,用人 工扶持,将钢板桩顶端放人桩锤夹具并夹紧,移动吊 机就位插桩。③在单向河流中安插钢板桩,一般自 导框上游的中心线开始,由两侧对称向下游依次插 人,到下游合拢。两侧插入数需大致相等,最多相差 不宜超过8根。④在有潮水的河流中安插钢板桩 时,因有两个流向的影响,为了减少水流的阻力,可 采取从侧面开始,向上、下游插打,在另一侧面合拢。 而第一块钢板桩的位置,则设在合拢口对面的一侧, 在平潮水位时插入,以保证其垂直准确。涨潮时依 次插下游方向钢板桩,退潮时依次插上游方向钢板 桩,使钢板桩紧贴内层梁下插,这样两边延伸,既可 减少钢板桩迎水面积,改善外导梁受力状况,又可连 续作业,加快施工进度(如图4所示)。⑤插打钢板 桩时要严格控制好桩的垂直度,尤其是第一块钢板 桩要从两个相互垂直方向同时控制,确保垂直不偏。 插打几块后再与导框进行联系,将钢板桩与内外导 框的间隙采用型钢顶紧或硬质木料塞紧。⑥为使钢 板桩在流水下插时有准确方向,在导框的内外导梁 上预先设置导向型钢或导向木,板桩顺此导向插下, 以保证板桩墙宽度一致,不歪不偏,减小合拢误差。 ⑦当钢板桩锁口下插有困难时,可采用强迫方法插 桩。其方法为:第一,桩吊起插入锁口后,快速放松 吊桩绳,借桩自重急速下插;第二,用锤压桩下插,必 要时可加以低速慢打;第三,用倒链绞拉。 3.4钢板桩的合拢 在钢板桩围堰还剩下6~10块未插时,即要考 虑合拢情况,丈量合拢口实际宽度,如合拢口宽度与 剩余板桩有效宽度一致,两侧锁口相互平行,可将剩 余几块板桩连续插入后再统打到位。如合拢口两侧 锁口不相平行,且两端相距在一定范围内,可采取以 下措施进行调整:①钢板桩上端向合拢口倾斜时,可 在钢板桩顶端使用千斤顶互顶或用两套倒链向 ̄f-44 张拉调整至所需间距(如图5所示)。②若钢板桩下 12 云南水力发电 2012年第1期 围檩,水平撑杆撑于钻孔灌注桩上,撑点需作加强处 理,避免因局部压力过大,造成桩基混凝土破碎,围 檩变形。 3.5堰内开挖基槽 围堰内水抽干后,河床表层的淤泥采用射水配 合泥浆泵吸出,选择钻孔桩正循环施工使用的立式 泥浆泵(功率为22 kW),将其置放于围堰中间,采用 射水设备配合吸泥。初吸时,在泥浆泵周围射水,以 形成汇水凹坑。其它位置淤泥经射水稀释后,汇集 到凹坑内由泥浆泵吸出。 结合现场实际条件,采取两种方式相结合开挖 基槽,一种为起重机配吊斗结合人工开挖;另一种为 人工刨松配合射水冲稀,由泥浆泵吸出。射水冲稀 时,严禁射水枪贴靠板桩墙垂直下射,以免破坏堰脚 处基底,导致漏水。堰脚处挖基采取人工开挖后,吊 斗出土。当开挖距基底设计标高50 em时,停止射 水,采取全人工开挖,吊斗出土,有利于保护基底原 状土体。另外,为保证封底效果,板桩墙和钻孔桩上 的泥土需清理干净,封底混凝土浇筑范围内的钢板 桩采用钢丝刷除锈,用水冲洗干净。 3.6封底混凝土浇筑 围堰封底混凝土标号为C25,封底厚度为5O cl'n,选用低水化热的矿渣水泥配制混凝土。浇筑封 底混凝土前,在钻孔桩及板桩墙上采用红油漆标出 承台底的设计标高,在围堰中心开挖集水坑,将泥浆 泵置放于集水坑内。另外,检查封底混凝土供应情 况,主要检查拌和设备是否运转正常,混凝土运输车 停靠位置,滑槽摆放位置等。因封底混凝土在无水 环境下施工,故可采用一般混凝土的浇筑工艺。 混凝土由输送车直接倾倒至滑槽内,采用吊机 移动滑槽位置。封底混凝土浇筑顺序为:沿围堰长 度方向由一侧向另一侧浇筑,推进时断面浇筑由两 边向中间进行。浇筑时混凝土坍落度控制在18— 20 cm,并一次连续浇筑完成。采用插入式振捣器和 平板式振捣器振捣混凝土,尤其注意板桩墙附近混 凝土的振捣,确保密实。采用靠尺整平,木抹抹面, 表面高差控制在5 am以内,并不得高于承台底设计 标高。 在紧贴板桩墙的封底混凝土采用塑料布覆盖, 以免漏水冲刷,影响封底混凝土质量。混凝土终凝 后,采用砖砌排水沟,将水引至集水坑内,统一排出。 制作3组同体养护的混凝土试件,当同体试件强度 达到设计强度80%以上时,拆除承台范围内的临时 支撑,凿除多余桩头,准备进行承台施工。 4承台施工方法 承台施工的一般程序为:清理封底混凝土面层 和找平一绑扎承台钢筋及弯扎桩基锚固钢筋一安装 承台模板及预埋墩身钢筋一浇筑承台混凝土。 找平封底混凝土面层时需凿出水路,将承台范 围内的积水引至集水坑内抽出。绑扎承台钢筋前在 封底混凝土面层上放出承台边线及中线,承台底层 钢筋网采用短钢筋支撑在封底混凝土上,撑筋密度 为1根,m2,严格控制好承台的保护层厚度。在预埋 墩身锚筋时,个别墩身钢筋与围堰的水平支撑杆件 位置相冲突,将撑杆(钢管)按墩身钢筋的位置割出 孔洞,孔洞直径需保证墩身锚筋顺利插入。 承台混凝土设计标号为C30,厚度4.5 m,为避 免承台混凝土因水化温差造成裂缝,采取降低水泥 用量,选择低水化热的矿渣水泥和大粒径石子配制 混凝土。拌制前,需对混凝土骨料进行洒水降温,拌 和用水需加冰块降温,以降低混凝土的人模温度。 为保证混凝土均匀散热,采取分层浇筑,分层厚度控 制在20 em左右。因承台范围内无围堰支撑杆件, 故承台可采取一次浇筑。混凝土采取泵送人模,坍 落度控制在16 18 cm。采用D50插入式振动器进 行振捣,光抹抹面,抹面误差控制在1 cm以内。 5钢板桩的拆除 拔除钢板桩需克服土的摩阻力、锁口摩阻力及 封底混凝土与钢板桩之间的摩阻力。该工程拟采用 静力拔桩和振动拔桩。 静力拔桩所用的设备较简单,主要为卷扬机或 液压千斤顶,受设备及能力所限,这种方法往往效率 较低,有时不能将 顷利拔出,但成本较低。 振动拔桩是利用机械的振动,激起钢板桩的振 动,以克服板桩的阻力,将桩拔出。这种方法效率较 高,由于大功率振动拔桩机的出现,使多根桩一起拔 出有了可能。 拔桩前需将围堰内的支撑结构拆除,采用短圆 木将钢板桩支撑在承台上,每根桩各撑一根,承台以 上各层支撑按由低向高的顺序进行拆除,其方法为: 向堰内抽水至支撑以下50 cm位置时,拆除该层支 撑杆件及钢围檩,继续抽水至上一层支撑以下50 cm 位置,拆除上一层支撑杆件及钢围檩,直至拆完为 止。选择与插打钢板桩相同的振动设备进行拔桩作 业,并按与插打钢板桩相反的次序拔桩。钢板桩拔 出后,清理锁口内的泥土, (下转第23页) 武盂强,夏志杰,郭国勋,张京亮,王江涛TSP一200在上杖子隧道超前地质预报中的应用 深,很不稳定,力学性质衰减明显,随着隧道掘进围 岩中裂隙水逐渐增多,开挖后暴露极易失稳形成掉 块和塌方,影响隧道施工安全。 该段围岩为碎石镶嵌结构,岩石完整性差,孔隙 度高、裂隙率大,岩体完整性差,自稳性很差,P波波 速1 520 m/s。岩石饱和单轴抗压强度15~23 MPa。 该段隧道围岩的完整性较前一段围岩有所好 转,但由于隧道处于浅埋段,从岩石的构造结构面及 风化程度综合考虑建议施工时应按照铁路施工规范 中V级围岩的支护标准进行施工,对于节理发育、岩 石力学性质变化明显地区,要控制局部中、小规模掉 块塌方事故和不良变形的发生。 3.7成果验证与施工方案的更改 该段围岩以侏罗系上统安山岩为主,上覆盖第 四系全新统残、坡积碎石土;基岩为围岩呈灰白、紫 褐色,碎石镶嵌结构,岩石完整性很差,孔隙度高、裂 隙率大,岩体完整性差,自稳性差,P波波速1 150 m/s。岩石饱和单轴抗压强度10—18 MPa。 该段隧道施工时应按照铁路施工规范中V级加 强围岩的支护标准进行施工,对于节理发育、岩石力 学性质变化明显地区,要控制局部中、小规模掉块塌 方事故和不良变形的发生。 2)DKl16+817~DKl16+788为V级围岩。该 通过对上杖子隧道下穿承四高速公路进行地质 超前预报,结合勘察设计资料,并采用地质雷达短距 离预报以及对开挖隧道掌子面围岩情况进行了跟踪 调查,预报成果基本上与现场实际情况吻合,有效的 指导施工;为了保证今年冬季之前快速通过承四高 速公路,通过专家论证,将CRD施工法改为三台阶 七步法施工,在保证安全的情况下,大大缩短施工工 期。 段围岩探测后未发现大型不良地质构造,但有发育 的与隧道斜交的构造节理,节理密度4.13条,m,由 于此段隧道洞身埋深浅,岩石风化程度深,不稳定, 力学性质衰减强烈,随着隧道掘进围岩中裂隙水逐 渐增多,开挖后暴露易失稳形成掉块和塌方,影响隧 道施工安全。 该段围岩为碎石镶嵌结构,岩石完整性极差,孔 隙度高、裂隙率大,岩体完整性差,自稳性很差,P波 波速1 450 m/s。岩石饱和单轴抗压强度13~22 a。 4结束语 TSP一200超前地质预报作为一种新型的工程 地球物理探测方法,具有预报距离长,适用范围广, 预报效果较好等优点,该系统野外工作布置简单,数 据采集时间短,最大限度的减少对施工的影响;TSP 200超前地质预报采用深度成像方法,提高了解 释的精度和准确度,已经成为保证隧道施工安全和 一该段隧道施工时应按照铁路施工规范中V级围 岩的支护标准进行施工,对于节理发育、岩石力学性 质变化明显地区,要控制局部中、小规模掉块塌方事 故和不良变形的发生。 3)DK116+788 m—DK116+772 m为V级围岩。 工程质量的重要手段,并带来了巨大的经济效益,采 该段围岩探测后未发现大型不良地质构造,但有发 育的与隧道斜交的构造节理,节理密度3.92条,m, 由于此段隧道洞身埋深较浅,岩石风化程度较深,不 稳定,力学性质衰减较强烈,随着隧道掘进围岩中裂 隙水逐渐增多,开挖后暴露易失稳形成掉块和塌方, 影响隧道施工安全。 +}_{-}_;・}_{・H・}_{・} ・}-;.}÷}-{・}-{・}-{・}_{・}_{・} ・}_;・}_{・ 用TSP测量能大大减少施工中的盲目性,减少事故 发生率,从而降低工程投资,缩短工期。 参考文献: [1]刘云帧.TGP隧道地震预报系统与预报技术探讨[R].北京市水 电物探研究所. [2]赵永贵,刘浩,孙宁.隧道超前预报研究进展[R].地球物 理学研究进展. }{.}{.£_{.}{.} ・H-}{.H・H・H・}_{・}-{・}÷H・H・H・H・H・}_{・H・}_{・H・H・} (上接第12页) 按顺序堆放于平台上,以待转运。 部位均按与母材等强度考虑,焊接质量不满足时极 有可能造成结构破坏。 6结语 1)钢板桩围堰结构各部位均能满足受力要求, 人土深度满足要求。 2)应特别注意焊接部位的焊接质量,所有焊接 3)钢板桩围堰结构力学计算根据黄落绥江大 桥2号墩基础资料计算,3号墩与2号墩基础结构 形式相同,但相对荷载要稍小于2号墩基础(第一层 圆砾土层比2号墩厚),所以3号墩与2号墩采用相 同的结构时,钢板桩围堰能够满足要求。