淺談孤石區(qū)橋梁樁基礎施工

淺談孤石區(qū)橋梁樁基礎施工

0橋梁樁基孤石處理廣東省潮汕區(qū)花崗巖廣泛分布，30米范圍內(nèi)分布多叢巖石。孤石以橢圓形狀為主,由石質(zhì)堅硬、弱風化～微風化的花崗巖組成。孤石豎向尺寸多以2～3m為主,個別孤石達5～8m。孤石的空間分布不規(guī)則,不少樁位處分布多層孤石。汕頭-昆明高速公路潮州段靠近山邊的橋梁樁基普遍遇到孤石,如果按常規(guī)施工方法成孔,經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、斜孔、掉鉆頭、塌孔等事故,一根樁基成孔時間一般為15～45d,不但工期長,而且施工成本較高。文獻查閱表明,目前可供借鑒的橋梁樁基孤石處理的經(jīng)驗不多。汕頭-昆明高速公路潮州段通過多次試驗和反復論證,摸索出效果較好的橋梁樁基孤石處理方法。1施工方案1.1樁基施工補勘對孤石區(qū)的樁基需采用逐樁鉆探。因此,對孤石區(qū)橋梁未滿足逐樁鉆探的工程,樁基施工前應進行施工補勘。施工補勘采用XY-1A-4型地質(zhì)鉆機,配直徑90mm鉆頭。鉆探過程中按順序擺放好芯樣,做好芯樣編號標識,詳細記錄地質(zhì)情況的變化,特別是孤石分布情況,并拍照留底。1.2沖錘的選擇采用沖孔樁機配梅花形沖錘施工。采用重量大、與樁徑相等的沖錘。直徑1.8m樁選用6.8t沖錘,直徑1.5～1.6m樁選用4.8t沖錘,直徑1.2～1.5m樁選用3.6t沖錘。每臺沖擊鉆機備用一個沖錘。為使沖錘堅硬耐磨損,沖錘采用合金鋼專用牙齒,牙齒高度小于5cm,并與錘唇焊接牢固(圖1)。1.3沖孔樁施工工藝汕頭-昆明高速公路潮州段橋梁樁位處的孤石,采用了淺層孤石挖除、逐孔超前鉆孔爆破、拋石糾偏、樁孔內(nèi)鉆孔爆破等四種處理方法中的一種或幾種方法,大部分樁采用了上述四種方法。采用上述四種方法的沖孔樁施工工藝見圖2。勘察時未發(fā)現(xiàn)孤石但樁基施工遇到孤石時,采用拋石糾偏、樁孔內(nèi)鉆孔爆破兩種方法。1.3.1普通預應力挖掘地表以下4m范圍內(nèi)的孤石可直接采用普通挖掘機或長臂挖掘機挖除。挖除后的樁位需要分層回填土,確保密實度,避免樁基沖孔施工時孔口出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。1.3.2前孔橋鉆的孤石爆炸根據(jù)汕頭—昆明高速公路橋梁樁基直徑情況,對豎向尺寸大于2m且埋深大于4m的孤石進行超前鉆孔爆破。(1)爆破鉆孔布置根據(jù)孤石分布情況,一般按樁直徑≤1.2m布置2個孔、直徑1.3m～1.6m布置3個孔,直徑≥1.8m布置4個孔的原則布置爆破鉆孔,爆破鉆孔距離樁邊10～15cm(見圖3)。(2)鋼套管鉆孔測放樁中心點及爆破鉆孔位置,爆破鉆孔采用XY-1A-4型鉆機、配直徑90mm鉆頭。地表下2～4m范圍內(nèi)下直徑12cm、壁厚1cm的鋼套管,以防塌孔。鉆機就位時調(diào)整底座水平度,鉆孔傾斜度控制在0.5%以內(nèi)。爆破鉆孔深與樁長相同,鉆孔過程中擺放好抽出的芯樣并做好芯樣編號標識,詳細記錄地質(zhì)情況的變化,特別是孤石分布情況,并拍照留底,為爆破作業(yè)人員提供詳細的地質(zhì)柱狀資料。為節(jié)約工程成本,施工補勘可以與爆破鉆孔結(jié)合進行,利用施工補勘孔作為爆破鉆孔。(3)爆破及爆破管安裝裝藥前用測繩測好爆破鉆孔深度,若存在堵塞現(xiàn)象,采用空壓機進行清理疏通或重新下鉆桿清洗。在爆破鉆孔內(nèi)下直徑63mm的PVC管,PVC管底密封,管節(jié)之間采用套管連接,連接前PVC管接頭段上涂專用膠水,保證連接緊密。為便于下管,下管時向管內(nèi)裝滿清水。PVC管下到孔底后,爆破鉆孔孔壁和PVC管之間采用中粗砂回填密實,然后采用空壓機把管內(nèi)清水全部吹出。爆破作業(yè)采用硝銨炸藥和微差毫秒電雷管。炸藥位置比孤石底部和頂部各超過50cm長,每米藥量約2.5～3.0kg,電雷管安裝在炸藥底部1/4左右。無孤石處填塞中粗砂(見圖4)。每節(jié)段裝藥完后用測繩檢測裝藥位置和長度。裝藥出現(xiàn)堵塞時,在未裝入雷管前,抽出PVC管,清理干凈后重新下管。(4)警戒范圍及目標雷管引線連接在電箱處,各項工作重新檢查一遍,按《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)規(guī)定的警戒范圍進行警戒。在規(guī)定的時間段內(nèi)合閘引爆(圖5)。爆破順序自下向上,同一根樁的各個爆破鉆孔同時引爆。(5)審查效果爆破后由指定專業(yè)人員檢查爆炸孔數(shù),確認無啞炮時,才能進入下道工序,若發(fā)現(xiàn)有啞炮時,由專業(yè)人員切斷引爆線并進行處理。1.3.3更換備用錘重新測放樁中心點并做好護樁,埋好鋼護筒后沖擊鉆機就位沖孔。每個臺班檢查沖錘不少于2次,沖錘掉牙、裂紋、崩角等時更換備用錘。由于沖孔持續(xù)時間長,應采取以下措施:(1)場地必須有足夠的壓實度和平整度;(2)加長護筒長度,防止孔口塌孔;(3)提高泥漿比重,便于長時間護壁;(4)減少落錘高度,避免沖程過大造成擴孔、掉牙;(5)采用“勤換漿、勤撈渣、勤測中”三勤方式施工。1.3.4爆破孤石的偏孔現(xiàn)象樁基沖孔遇到孤石時容易出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象,即使遇到超前鉆孔爆破的孤石,也可能出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象。出現(xiàn)偏孔時可以拋填片石糾偏,樁孔內(nèi)回填片石至高出孤石1～2m,然后重新沖孔,沖孔時提錘高度控制在1.0m以內(nèi)。1.3.5內(nèi)孔內(nèi)孔爆炸偏孔后經(jīng)2～3次拋石糾偏效果不明顯時,宜采用樁孔內(nèi)鉆孔爆破處理孤石。(1)時孔內(nèi)布孔此時布孔有孔內(nèi)和孔外兩種方式,孤石頂面傾斜約小于60°時在孔內(nèi)鉆孔,孔內(nèi)布孔與超前鉆孔相同;大于60°時在孔外鉆孔,樁徑≥1.3m在孔外布設2～3個孔,樁徑≤1.2m在孔外布設1個孔(見圖6)。(2)鋼套管與鋼護筒孔將沖擊鉆樁機移開,在鋼護筒頂搭設鉆孔平臺,地質(zhì)鉆機就位鉆孔,下直徑12cm、壁厚1cm的鋼套管,鋼套管底部到孤石頂面,頂部高出鋼護筒頂,以減小塌孔影響。鉆孔期間孔內(nèi)泥漿中加入少量水泥,加大泥漿粘度,防止孔內(nèi)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。鉆孔深度為鉆穿孤石后繼續(xù)鉆進50cm(圖7)。(3)破鉆孔與pvc管之間回填中粗砂鉆孔完畢后,下直徑63mm的PVC管止爆破鉆孔底,PVC爆破鉆孔與PVC管之間回填中粗砂,利用空壓機將PVC管中水吹出,然后提出鋼套管。在孤石及其以下50cm范圍內(nèi)裝藥,PVC管其他部位填滿中粗砂。其他工序參照超前鉆孔爆破施工工藝。2該項目的改進2.1減少電池數(shù)量2.1.1斜交橋橋墩基礎斜交橋結(jié)構軸線長,穩(wěn)定性差,需要的樁數(shù)量多。對汕頭-昆明高速公路潮州段雙向四車道高速公路橋梁而言,一個斜交橋橋墩樁基礎數(shù)量為6根,而正交橋為4根。2.1.2減少樁基數(shù)量通過優(yōu)化結(jié)構型式,采用加大橋梁跨徑組合跨越孤石區(qū)或者橋臺結(jié)構采用輕形結(jié)構減少樁基數(shù)量。如汕頭—昆明高速公路潮州段K22+437通道小橋(1-16m)通過協(xié)調(diào)移改地方通道后由斜交設計變更為正交,并將原扶壁橋臺變更為薄壁橋臺,將原設計樁基數(shù)量24根變更為12根。2.2減少樁長對于摩擦樁,通過加大樁徑、增設系梁等措施可以減少樁長,一定程度減少成孔成本,縮短工期。2.3選擇和修改線如果通過孤石區(qū)的線路較長,應考慮孤石處理成本因素,通過經(jīng)濟效益分析選取合理