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(fù)雜的特點(diǎn)。在相同截面時(shí)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(jià)，因而在橋梁工程中得以廣泛應(yīng)用。2工法特點(diǎn)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(fù)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(jià)，具有一定的經(jīng)濟(jì)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(zhì)地層。4工藝原理根據(jù)水泥混凝土方樁的幾何形狀，再結(jié)合可選用機(jī)械的幾何力學(xué)指標(biāo)，同時(shí)兼顧《公路橋涵施工技術(shù)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(dòng)調(diào)直功能的旋挖鉆機(jī),可以有效地保證成孔的垂直度。至少施鉆兩個(gè)引孔,以同時(shí)保證成孔的平面位置.4.0.2兩個(gè)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(shè)計(jì)位置。由于有兩個(gè)引孔的導(dǎo)向作用，中間部分的垂直度和平面位置亦同時(shí)得到保證，這是“兩鉆一挖”工藝的重要特點(diǎn)。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1“兩鉆一挖”工藝流程如下：測量放樣——矩形鋼筋混凝土導(dǎo)墻施工—－灌注優(yōu)質(zhì)泥漿－—導(dǎo)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(dǎo)管——灌注水下混凝土5.2操作要點(diǎn)5.2.1嚴(yán)格保證成孔截面積。因?yàn)椴扇〉氖恰皟摄@一挖”施工工藝，方樁兩端是兩個(gè)圓形引孔，因而這兩個(gè)圓孔的截面積須大于或等于原設(shè)計(jì)相應(yīng)的矩形截面積，如圖5.2.1所示：圖5.2.1L——方樁設(shè)計(jì)長度（m）B——方樁設(shè)計(jì)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(dāng)設(shè)計(jì)方樁的長L大于液壓抓斗的工作長度L‘時(shí)，為保證成孔的截面積，需按照以上公式計(jì)算兩個(gè)引孔直徑，進(jìn)而確定旋挖鉆機(jī)的鉆頭尺寸。這是方樁施工的首要控制點(diǎn)。5.2.2保證矩形鋼筋混凝土導(dǎo)墻的施工質(zhì)量1方樁施工前，需先進(jìn)行鋼筋混凝土導(dǎo)墻的施工。導(dǎo)墻的作用相當(dāng)于普通圓樁的鋼護(hù)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(zhǔn)面及導(dǎo)管埋深的基準(zhǔn)面4）鋼筋籠吊裝入孔后以導(dǎo)墻作為支撐結(jié)構(gòu)2為了保證導(dǎo)墻的上述作用，導(dǎo)墻施工時(shí)必須保證其工程質(zhì)量。由于導(dǎo)墻是方樁施工中的一道工序，設(shè)計(jì)文件中沒有相應(yīng)的施工圖，需根據(jù)工程實(shí)際自行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則如下：1）導(dǎo)墻的凈寬和凈長比實(shí)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(dǎo)墻的凈長B——導(dǎo)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(jì)算每延米導(dǎo)墻的最大彎矩，并以此來確定導(dǎo)墻的截面。導(dǎo)墻的設(shè)計(jì)方案確定后，實(shí)際施工中則嚴(yán)格按照方案組織實(shí)施，從導(dǎo)墻鋼筋骨架的制作、安裝，到導(dǎo)墻模板的支設(shè)，導(dǎo)墻混凝土的澆筑，每道工序嚴(yán)格把關(guān)，確保導(dǎo)墻的工程質(zhì)量。5.2.3灌注符合要求的優(yōu)質(zhì)泥漿1為保證槽壁的穩(wěn)定和墻體的質(zhì)量，施工前應(yīng)對(duì)造漿材料進(jìn)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(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、成槽方法、用途等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，試驗(yàn)合格后方可使用。3重復(fù)使用的泥漿應(yīng)通過振動(dòng)篩、旋流器、沉淀池等方法進(jìn)行凈化，符合要求后方可再用。廢棄泥漿和殘?jiān)鼞?yīng)按環(huán)保的有關(guān)規(guī)定處理，并及時(shí)清遠(yuǎn)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(yīng)根據(jù)液壓抓斗的性能和土質(zhì)情況確定液壓抓斗每次抓取層厚。具體判斷標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)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(gè)過程懸吊液壓抓斗的鋼絲繩不發(fā)生扭動(dòng)，則該厚度為適宜厚度。根據(jù)XX立交E匝道橋的施工實(shí)踐，得出了每層抓取厚度不宜超過400㎜這一結(jié)論。若更換機(jī)型或土質(zhì)情況發(fā)生重大變化，應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)際情況，通過首件工程實(shí)驗(yàn)確定。2挖槽過程中應(yīng)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(shè)想。應(yīng)盡量縮短成孔后等待灌注的時(shí)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(shí)間加上冷卻的時(shí)間即是發(fā)生坍孔的危險(xiǎn)期，所以為了消除這個(gè)危險(xiǎn)期，鋼筋籠必須在場外焊接成整體，并應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的斜撐和橫撐加強(qiáng)筋，使鋼筋籠具有足夠的剛度，確保在運(yùn)輸、吊裝、插入時(shí)不變形，按設(shè)計(jì)、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(shí)踐，鋼筋籠焊接成整體后，重達(dá)70多噸，需用三臺(tái)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(dāng)把鋼筋籠吊至即將離開地面時(shí)，50噸、25噸吊車摘鉤，由100噸吊車單獨(dú)起吊鋼筋籠入孔，整個(gè)吊裝時(shí)間一小時(shí)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(gè)小時(shí)左右，大大縮短了成孔待灌期，保證了成孔質(zhì)量。6材料與設(shè)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(shè)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(hào)為SG30，其主要技術(shù)參數(shù)如下：1）成槽寬度：0.35~1.2m2)最大提升力：300KN3）卷揚(yáng)機(jī)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(diǎn)，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(shè)備，實(shí)踐證明其性能良好。7質(zhì)量控制7.0.1方樁施工應(yīng)按《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）進(jìn)行質(zhì)量控制。具體指標(biāo)如下：表7.0.1方樁質(zhì)量控制指標(biāo)項(xiàng)目允許偏差孔的中心位置置（㎜）50孔徑不小于設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)規(guī)定沉淀厚度（㎜㎜）≤300㎜7.0.2施工中采取以下質(zhì)量控制措施：1兩個(gè)引孔樁位放樣必須準(zhǔn)確，每個(gè)引孔均布設(shè)十字樁。2旋挖鉆機(jī)就位時(shí)，利用鉆桿電腦控制系統(tǒng)精確對(duì)中，并保持鉆桿垂直。3成孔后對(duì)孔底沉淀先用液壓抓斗反復(fù)撈取，然后用高壓水槍將剩余沉淀物沖入泥漿中，及時(shí)進(jìn)行泥漿置換，直至沉淀厚度滿足設(shè)計(jì)要求。4在水下混凝土灌注中，為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時(shí)，降低混凝土的灌注速度，當(dāng)混凝土上升到骨架底口4m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其底口高于骨架底部2m以上，即恢復(fù)正常灌注速度。5灌注開始后，保證緊湊、連續(xù)地進(jìn)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(jié)，致使測深不準(zhǔn)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(shí)測量孔內(nèi)混凝土高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。（六）、在灌注過程中，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿，含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土的灌入量要控制好，徐徐灌入漏斗和導(dǎo)管，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出管節(jié)間的橡膠墊，而使導(dǎo)管漏水。8安全措施1組織職工學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)知識(shí)和規(guī)章制度。新工人（包括合同農(nóng)民工上崗前必須先進(jìn)行安全知識(shí)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后方準(zhǔn)上崗）。2凡進(jìn)入施工現(xiàn)場人員必須戴好安全帽，不得穿拖鞋或赤腳進(jìn)入施工現(xiàn)場。3機(jī)械所用電纜要采取防護(hù)措施，避免車輛碾軋破損，以防止人員觸電，電器設(shè)施要有防雨措施，按雨季施工要求安裝。4現(xiàn)場用電設(shè)備必須實(shí)行三級(jí)供電，兩級(jí)保護(hù)。5所有電器設(shè)備的安裝及拆卸必須由專職電工操作。6設(shè)備吊裝時(shí)，應(yīng)按負(fù)荷選擇索具，嚴(yán)禁吊物下站人。吊車回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人。7搬、抬設(shè)備及物體時(shí)，必須統(tǒng)一口號(hào)，同起同落，以免傷人。現(xiàn)場所用設(shè)備安裝牢穩(wěn)、清潔，符合規(guī)范要求。8按期對(duì)使用設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，保證不帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，完好率達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。9設(shè)備車輛移位、行起時(shí)，要先看地形，不得盲目進(jìn)行移動(dòng)，以免成事故。10工地與社會(huì)交通出入口，設(shè)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(yán)格按國家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)章執(zhí)行。2在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，規(guī)劃各種設(shè)施和臨時(shí)設(shè)施（泥漿池等）并做到標(biāo)識(shí)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(diǎn)，若非工程必須連續(xù)進(jìn)行，夜間22時(shí)以后停止施工。4施工過程產(chǎn)生的廢棄物、污染物應(yīng)按照監(jiān)理工程師的指示集中堆放或及時(shí)清運(yùn)，生活垃圾定期運(yùn)至遠(yuǎn)離居民區(qū)的垃圾堆放點(diǎn)。5保護(hù)當(dāng)?shù)匾徊菀荒荆坏秒S意破壞植被、樹木。6不得隨意擴(kuò)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(jì)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(dāng)a2=πr2時(shí),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(duì)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(yīng)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(shè)計(jì)樁基時(shí),若采用方樁,則樁身長度是圓樁的0.887倍,假設(shè)圓樁設(shè)計(jì)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(jì)效益是非常明顯的。11工程應(yīng)用實(shí)例北京市東五環(huán)XX立交（二期）工程E匝道橋采用3.5