影響鉆孔灌注樁施工的老橋基礎(chǔ)處理

影響鉆孔灌注樁施工的老橋基礎(chǔ)處理巡

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和車流量的迅速增加，對(duì)道路工程的質(zhì)量和等級(jí)要求也越來(lái)越高，許多道路HYPERLINK"http://0499.cn/"橋梁需要擴(kuò)建，以滿足高標(biāo)準(zhǔn)的要求。然而，再建HYPERLINK"http://0499.cn/"橋梁為了HYPERLINK"http://0499.cn/design/"設(shè)計(jì)和布局合理，往往造成新老橋基礎(chǔ)的重合，HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工中須排除原有HYPERLINK"http://0499.cn/"橋梁基礎(chǔ)障礙，才能保證新橋HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工的順利進(jìn)行。本文以泉河新大橋工程為例，闡明此類問(wèn)題處理方法。

1.工程概況

阜陽(yáng)市泉河新大橋位于阜陽(yáng)市區(qū)內(nèi)，是在拆除老橋的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建，HYPERLINK"http://0499.cn/design/"設(shè)計(jì)全長(zhǎng)73995

m，由主橋、引橋及兩頭引道組成，其中主橋?yàn)?孔30

m預(yù)應(yīng)力T梁，直徑16

m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。兩岸引橋共18孔，為144

m～160

m不等跨預(yù)應(yīng)力空心板梁，直徑12

m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。南北兩岸分別有引道10010

m和11457

m。該橋址處地質(zhì)狀況較好，主要為亞粘土層，主跨14號(hào)、15號(hào)、16號(hào)橋墩座落在主河道上，墩址處常水位水深50

m～90

m。受HYPERLINK"http://0499.cn/"橋梁布局的影響，新橋14號(hào)、16號(hào)橋墩座落在老橋1號(hào)、3號(hào)墩址處。原有HYPERLINK"http://0499.cn/"橋梁為凈跨20

m的鋼筋混凝土桁架拱橋，新橋HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工前老橋上部結(jié)構(gòu)已被拆除。通過(guò)HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工實(shí)測(cè)和多方調(diào)查，確定老橋墩墩身以下為鋼筋混凝土承臺(tái)，承臺(tái)長(zhǎng)82

m，寬60

m，厚20

m，承臺(tái)以下為打入樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)150

m～170

m，截面45

cm×45

cm的方樁，每墩打入樁數(shù)量18根，墩身方向分3排，樁間距10

m～120

m不等。新橋HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工前，已通過(guò)水下爆破拆除墩身，爆破后，部分混凝土殘?jiān)⒙湓诤哟脖砻妫步o新橋基礎(chǔ)HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工造成一定難度。具體HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工時(shí)發(fā)現(xiàn)新橋14—2號(hào)、14—3號(hào)、16—2號(hào)樁分別有老橋打入樁基礎(chǔ)占據(jù)樁位，致使鉆孔工作不能進(jìn)行。

2.

HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工方案擬定

根據(jù)墩址處地質(zhì)水文文件，考慮后序工序HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工要求，老橋樁基礎(chǔ)清除必須做到以下幾點(diǎn)：①一次性成功，樁體須全部消除，以利鉆孔灌注樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工，不能出現(xiàn)斷樁，使部分樁體留地下。②拔除方樁過(guò)程中，盡可能保持樁四周土體的穩(wěn)定性，以確保灌注樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工質(zhì)量。③新橋主跨橋墩為三樁式墩身，樁間距75

m，待清除老橋打入樁距新橋灌注樁最近距離58

m，因此，在樁體清除過(guò)程中，盡可能減少對(duì)附近土體產(chǎn)生沖擊力，避免對(duì)新橋已成樁體造成損害。所以，HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工方案擬定采取從土體中剝離樁體，施加外力拔除的方法。該方案實(shí)施安全可靠，一次性拔除，對(duì)已成樁及周圍土體影響較小。打入樁拔除后，及時(shí)封填土，短期內(nèi)可進(jìn)行鉆孔灌注樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工。

3.

HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工方法

3.1

待拔樁位

設(shè)鋼護(hù)筒，待拔樁在鋼護(hù)銅內(nèi)，以偏移鋼護(hù)筒中心40

cm為佳(圖1)。鋼護(hù)筒打入河床表面以下，打入深度根據(jù)河床土質(zhì)密實(shí)情況而定，使鋼護(hù)筒在鉆孔過(guò)程中能隨承受一定高度的靜水壓力。

3.2

待拔樁與鋼護(hù)筒壁

在待拔樁與鋼護(hù)筒壁距離最大處鉆大直徑孔，孔深超過(guò)待拔樁尖以下不少于20

m，孔徑不小于80

cm，并使待拔樁側(cè)面緊貼孔壁上，以便潛水員從大直徑孔孔口處入水，檢查待拔樁周圍土質(zhì)剝離情況，固定捆綁千斤繩。在待拔樁周圍，與大直徑孔壁接合處起，連續(xù)鉆小直徑孔，小直徑孔深不少于待拔樁長(zhǎng)，孔徑20

cm～40

cm，先后孔位應(yīng)連續(xù)，以保證待拔樁與四周土完全分離。

3.3

待拔樁側(cè)四周孔位連通

連通后，進(jìn)行清孔作業(yè)。清孔主要目的是促進(jìn)待拔樁側(cè)土完全剝離，減小拔樁摩阻力。清孔由鉆桿或其它管具送進(jìn)高壓水，水流出口向著樁側(cè)，順序由上向下進(jìn)行。沉淀在孔底的沉渣隨同泥漿由護(hù)筒口流進(jìn)沉淀池，部分沉積在大直徑孔底。清孔時(shí)泥漿濃度控制在120

g/cm3，并注意保持護(hù)筒內(nèi)承壓水頭高度，以防清孔過(guò)程中坍孔現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4

清孔結(jié)束

清孔結(jié)束，潛水員由大直徑孔內(nèi)下潛一定深度，檢查樁四周土剝離情況，固定捆綁千斤繩，進(jìn)行拔樁作業(yè)。

華東公路2002年第4期2002年第4期唐謙，郝智明，劉洪：影響鉆孔灌注樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工的老橋基礎(chǔ)處理圖1待拔樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工示意單位：mm

4.

實(shí)施步驟

4.1

搭設(shè)拔樁工作平臺(tái)

工作平臺(tái)是樁體拔除過(guò)程中主要承重體系，本身應(yīng)有足夠的承載力和穩(wěn)定性。工作平臺(tái)采用打入鋼管樁作基礎(chǔ)，鋼管樁用直徑180

mm，壁厚6

mm鋼管加工制成。鋼管樁沿新橋橋墩中線兩側(cè)分雙排布置，每排樁間距15

m～20

m，排間距160

m。近墩身兩排樁間距40

m，滿足鉆孔灌注樁和拔樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工要求。鋼管樁樁頂用槽鋼連成一整體，槽鋼焊接在樁頂上，增加HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工平臺(tái)整體穩(wěn)定性。槽鋼頂面縱向布置“工”字鋼，作為荷載分配梁。為滿足鉆孔灌注樁HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工需要，整個(gè)HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工平臺(tái)搭成長(zhǎng)220

m，寬750

m，共打入鋼管樁44根，根據(jù)河床土質(zhì)情況計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)估算，HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工平臺(tái)能承擔(dān)豎向荷載約350

t，滿足HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工需要。拔樁實(shí)施前，用10

m×055

m×440

m立體桁架置于平臺(tái)“工”字鋼上，作為承重梁，高度根據(jù)HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工需要，平面疊放增加。

4.2

埋設(shè)鋼護(hù)筒

鋼護(hù)筒采用厚度10

mm鋼板卷制而成，內(nèi)徑20

m，為方便使用，護(hù)筒加工成單節(jié)長(zhǎng)20

m，各節(jié)之間法蘭連接，最底節(jié)底口。鋼板切割成45°坡口，以利護(hù)筒夯擊下沉。護(hù)筒就位應(yīng)準(zhǔn)確，滿足大小直徑孔鉆孔需要。就位前應(yīng)用沖抓錐清除待拔樁四周河床混凝土殘塊及其它雜物、淤泥，使待拔樁頂高出護(hù)筒內(nèi)河床面30

cm～50

cm，以利鋼護(hù)筒準(zhǔn)確就位。就位時(shí)，鋼護(hù)筒由鉆架吊起，直立拼接下沉，待護(hù)筒底口切入河床后，再整體吊起，由潛水員引導(dǎo)護(hù)筒準(zhǔn)確就位。夯擊下沉過(guò)程中應(yīng)采取措施確保鋼護(hù)筒不偏位，就位后最大傾斜度不得大于1%。護(hù)筒底口穿過(guò)河床表面淤泥，切入較穩(wěn)定亞粘土層15

m～20

m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驖M足鉆孔需要。鋼護(hù)筒就位后，用直徑50

cm沖抓錐沿鋼護(hù)筒內(nèi)壁四周抓撈護(hù)筒內(nèi)淤泥層中混凝土殘塊，沖抓錐落距不能太大，控制在25

m左右。沖抓過(guò)程中，應(yīng)避開(kāi)待拔樁，以防造成樁頭混凝土破碎，樁體鋼筋向四周散開(kāi)，增加水下切割難度。若護(hù)筒內(nèi)淤泥層太厚，沖抓效果不夠理想，應(yīng)清除護(hù)筒內(nèi)淤泥。

4.3

鉆孔剝離待拔樁四周土層

護(hù)筒就位并固定后，進(jìn)行鉆機(jī)就位和校正。先在樁一側(cè)鉆大直徑孔，鉆孔前應(yīng)有潛水員引導(dǎo)，準(zhǔn)確定孔位。大直徑孔壁與待拔樁側(cè)面應(yīng)有不小于5

cm的間隔，避免鉆孔過(guò)程中鉆頭碰及樁體，造成斜孔和機(jī)械事故發(fā)生。為確保護(hù)壁效果，泥漿濃度一般控制在130

g/cm３～140

g/cm3之間，或采用膨潤(rùn)土造漿護(hù)壁。鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體情況，合理控制鉆孔進(jìn)度。小直徑孔鉆孔方法，也采取泥漿正循環(huán)，成孔直徑30

cm，孔壁距相鄰孔及待拔樁側(cè)面應(yīng)有5

cm左右間距，避免鉆孔過(guò)程中鉆頭偏移或碰及混凝土樁身。發(fā)生此情況，應(yīng)移動(dòng)鉆機(jī)偏離相鄰孔位或待拔樁一定距離，再繼續(xù)鉆進(jìn)。每一孔成孔后，即時(shí)清除孔內(nèi)沉渣，清孔采用鉆機(jī)自配設(shè)備，從鉆桿底端射水，由上至下，鉆桿下移速度05

m/min左右。水流盡可能射向待拔樁側(cè)，流向與樁側(cè)面成45°角向下，防止水流直接沖擊待拔樁側(cè)相對(duì)孔壁，造成坍孔，影響樁側(cè)土剝離效果。四周孔清孔完畢，進(jìn)行拔樁準(zhǔn)備工作。

4.4

拔除鋼筋混凝土方樁

4.4.1

拔樁要克服的阻力

（1）樁側(cè)摩阻力，可由公式P＝ULiIi估算。

式中U——為樁的周長(zhǎng)，m；

Li——為樁側(cè)各土層中第i層土層厚度，m；

Ii——樁側(cè)面土層第i層對(duì)樁側(cè)極限摩阻力，kPa；

P——為極限樁側(cè)摩阻力，kN。

由于樁側(cè)摩阻力與樁側(cè)土剝離情況有關(guān)系，估算樁側(cè)摩阻力，要弄清樁側(cè)土層剝離效果。從具體HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工中知道，采用樁側(cè)鉆孔閉合方法剝離土層，剝離效果一般在50%～60%，且樁體上半部分剝離效果較好，在80%以上，下半部因土質(zhì)堅(jiān)硬，并夾有大量結(jié)核性物質(zhì)，造成鉆位偏離，影響剝離效果。

（2）待拔樁體及附著土自重，根據(jù)樁體截面形狀和長(zhǎng)度計(jì)算。

（3）樁體拔動(dòng)瞬間，在樁尖及樁側(cè)四周形成真空，產(chǎn)生真空引力。這是一個(gè)變力，隨著樁體拔動(dòng)，樁側(cè)土被破壞，真空引力減小消失。在具體實(shí)施過(guò)程中，不計(jì)真空引力，根據(jù)樁側(cè)土層剝離情況，估算待拔樁摩阻力及樁體和附著土重之和約為600

kN～750

kN。所有設(shè)備提供的總牽引力不得小于樁側(cè)摩阻力和樁體自重之和的15倍～20倍。

4.4.2

拔樁具體步驟

(1)在工作平臺(tái)上組拼兩排平行的立體桁架梁，桁架梁跨越樁位，間距70

cm，其上布置4

排20

cm×20

cm×220

cm雙層方木，作為拔樁時(shí)HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工加上拔力的作用點(diǎn)。拔樁采用4套20

t手拉葫蘆和1套牽引力為35

t的滑輪組共同施加。

(2)在已剝離土層的方樁上端固定捆綁千斤繩，千斤繩應(yīng)捆綁牢固，防止上拔樁過(guò)程中上脫。同時(shí)根據(jù)千斤繩的位置和方向固定手拉葫蘆及牽引滑輪組。在每一根受力千斤繩同一平面位置拴一根紅色信號(hào)繩，判定拔樁過(guò)程中方樁的位移情況。

(3)手拉葫蘆施力應(yīng)均衡。施加總的牽引力達(dá)到估算的樁側(cè)摩阻力和樁體及附著土自重之和時(shí)，停止施力，持荷10

h～15

h，并注意觀察鋼絲繩及各施力設(shè)備的工作情況，此后，牽引力每增加15%，停止并持荷10

h～15

h，以減小樁尖及樁側(cè)產(chǎn)生真空引力影響，直至拔出樁體10

m～15

m。

5.

結(jié)語(yǔ)

在老橋原位重建工程，新橋基礎(chǔ)HYPERLINK"http://0499.cn/yp/"施工常