武漢市四環(huán)線青山長江大橋工程試樁施工

張晶

摘 要：青山長江大橋工程試樁的目的是對樁基在各類土層中樁側(cè)摩阻力、樁端承載力、樁基豎向位移、單樁極限承載力和成樁工藝等進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證，同時(shí)對大直徑變徑樁采用旋挖鉆施工的成孔工藝及成樁工藝進(jìn)行研究，對主要施工設(shè)備、施工組織安排及施工工藝參數(shù)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：青山長江大橋；變徑鉆孔摩擦樁；工程試樁

1 工程概況

青山長江公路大橋?yàn)槲錆h市四環(huán)線東北跨越長江段，全長為7.548km，其中長江大橋（主橋、灘橋、跨堤孔橋）全長4.374km，兩岸接線橋梁長3.174km。大橋設(shè)計(jì)時(shí)速100km/小時(shí)，為雙向八車道高速公路。

南汊主航道橋橋跨布置為（100+102+148+938+148+102+100）=1638m斜拉橋，采用雙塔雙索面全漂浮體系，主跨主梁采用整體式鋼箱梁，邊跨采用鋼-砼結(jié)合梁。全橋橋式立面布置圖如圖1：

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及橋位處的地質(zhì)情況，本橋基礎(chǔ)均采用鉆孔摩擦樁。其中南、北主塔墩基礎(chǔ)分別為直徑2.5m/2.8m（3.0m）變徑樁，樁長最長達(dá)92m，為了保證結(jié)構(gòu)的安全可靠、施工的順利進(jìn)行，在工程正式實(shí)施前進(jìn)行工程試樁，主要對樁基在各類土層中樁側(cè)摩阻力、樁端承載力、樁基豎向位移、單樁極限承載力和成樁工藝等進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證，同時(shí)對大直徑變徑樁采用旋挖鉆施工的成孔工藝及成樁工藝進(jìn)行研究，對主要施工設(shè)備、施工組織安排及施工工藝參數(shù)進(jìn)行總結(jié)。

2 施工關(guān)鍵控制點(diǎn)

2.1 試樁總體方案

南岸灘地和天興洲試樁分別選用TR460型旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，鉆孔樁泥漿采用優(yōu)質(zhì)泥漿，并用ZX-250型泥漿凈化裝置篩分，采用氣舉反循環(huán)工藝進(jìn)行二次清孔，垂直導(dǎo)管法澆筑樁身混凝土。鋼筋籠在車間長線法手工加工制作，分節(jié)運(yùn)輸下放。成樁后，鑿除樁頂浮漿，采用超聲波無損檢測方式檢查樁身質(zhì)量，最后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行自平衡法靜載試驗(yàn)。

2.2 工藝流程

2.3 護(hù)筒埋設(shè)

鉆孔樁施工中護(hù)筒起到導(dǎo)向、定位作用，還能防止塌孔等。本工程試樁直徑1.8m，護(hù)筒內(nèi)徑為2.1m，埋置深度3.0m，護(hù)筒頂高出地面0.3m。護(hù)筒插打時(shí)位置要準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制平面偏差，最大不超過50mm，傾斜度不得大于1%。

護(hù)筒采用16mm厚的鋼板卷制，頂部焊接鋼筋加強(qiáng)及吊耳。鉆進(jìn)過程中要定期檢查是護(hù)筒平面位置，看是否發(fā)生偏移，以便及時(shí)糾偏，護(hù)筒埋設(shè)之后應(yīng)及時(shí)對孔口進(jìn)行覆蓋。

2.4 鉆進(jìn)成孔

2.4.1鉆頭尺寸選擇

開鉆前，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的地勘資料及設(shè)計(jì)參數(shù)選取合適的鉆頭類型及尺寸，以確保成孔直徑滿足設(shè)計(jì)要求，但又不能擴(kuò)孔造成超方嚴(yán)重進(jìn)而使得樁基測試承載力數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；另一方面選取合適的鉆頭類型可以提高鉆進(jìn)速度。

針對本次試樁鉆孔，對于覆蓋層（回填土、粉質(zhì)粘土層、粉細(xì)砂及圓礫土層）選用斗齒鉆頭，鉆頭直徑為177cm；對于巖層（泥質(zhì)粉砂巖、弱膠結(jié)砂巖及微膠結(jié)砂巖互層）選用截齒鉆頭，鉆頭直徑為180cm。

2.4.2鉆桿垂直度控制

旋挖鉆機(jī)進(jìn)場時(shí)為拆開散件，拼裝桅桿及鉆桿時(shí)首先利用線錘檢查其垂直度，待鉆桿拼裝完成后利用全站儀進(jìn)行校核，確認(rèn)無誤后將桅桿鎖死確保鉆桿垂直度100%。

鉆進(jìn)過程中，利用鉆機(jī)GPS系統(tǒng)對鉆桿垂直度進(jìn)行檢查。一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)垂直度異常則停止鉆進(jìn)對出現(xiàn)問題的原因進(jìn)行分析并予以解決。

2.4.3鉆頭對位

鉆機(jī)就位后，將樁位中心坐標(biāo)輸入旋挖鉆機(jī)自帶的GPS系統(tǒng)，并利用GPS系統(tǒng)將鉆頭中心移至設(shè)計(jì)樁位位置，然后利用線錘及十字護(hù)樁拉線復(fù)核，確認(rèn)無誤后旋挖鉆機(jī)GPS系統(tǒng)將鉆頭位置固定。

2.4.4鉆進(jìn)過程控制

本次試樁每根樁鉆進(jìn)用時(shí)約為20小時(shí)，鉆進(jìn)過程順利，無異常情況發(fā)生，鉆進(jìn)過程控制點(diǎn)如下：

①根據(jù)不同地質(zhì)條件，選用不同的鉆頭、不同鉆進(jìn)速度進(jìn)行鉆進(jìn)。地層變化時(shí)及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度，避免孔位傾斜、局部坍孔等意外情況發(fā)生。

②鉆進(jìn)過程中每1m取存渣樣，所取渣樣用自封袋保存并標(biāo)注取樣深度及地質(zhì)情況。

③鉆進(jìn)過程中隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿液面高度，保證孔內(nèi)泥漿面始終高于地下水位1.5m～2m，即孔內(nèi)泥漿液面不得低于護(hù)筒頂以下2m位置。

④鉆進(jìn)過程中按時(shí)對新制泥漿指標(biāo)進(jìn)行測定，確保泥漿指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

⑤及時(shí)測量進(jìn)度，并做好記錄，填寫鉆孔記錄表。

2.4.5成孔指標(biāo)

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，先進(jìn)行孔深檢測，實(shí)際孔深滿足設(shè)計(jì)要求后，采用超聲波檢孔。

成孔檢測各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

2.5 鋼筋籠施工

2.5.1鋼筋籠加工

鋼筋籠采用長線法在加工車間進(jìn)行制作，單個(gè)總重約13.3t，分6節(jié)加工，由下到上長度依次為13m+12m+12m+12m+12m+9m。為防止吊運(yùn)時(shí)鋼筋籠損壞或變形，采用專用吊具進(jìn)行吊裝。

2.5.2鋼筋籠吊裝

鋼筋籠安裝采用50t履帶吊機(jī)進(jìn)行吊裝，為保證鋼筋籠在起吊過程中不發(fā)生變形，采用大小鉤換鉤法進(jìn)行吊裝。

鋼筋籠采用扁擔(dān)梁進(jìn)行吊裝，以確保鋼筋籠吊起后的垂直控制，鋼筋籠分節(jié)吊起后按加工時(shí)的標(biāo)記進(jìn)行對位。

主筋采用機(jī)械直螺紋套筒接長，箍筋采用焊接連接。鋼筋籠下放時(shí)，其定位標(biāo)高確保準(zhǔn)確，允許偏差±5cm。

2.6 混凝土澆筑

2.6.1導(dǎo)管安裝

①試樁混凝土澆筑采用垂直導(dǎo)管法，采用拔球+隔水栓的方式，導(dǎo)管直徑300mm。

②在樁砼澆筑前，導(dǎo)管應(yīng)進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。壓至實(shí)際壓力后檢查導(dǎo)管有無滲漏情況，在無滲漏的條件下持荷不少于5分鐘。

③導(dǎo)管安裝前應(yīng)先編號，以便澆筑混凝土?xí)r核對測量深度。導(dǎo)管安裝完畢，底口離樁底300～400mm。

2.6.2水下混凝土澆筑

①鋼筋籠安裝完畢，要進(jìn)行二次清孔，目的是清除下放鋼筋籠時(shí)刮下的泥皮及停鉆后的沉渣，并調(diào)整泥漿性能指標(biāo)達(dá)到澆筑水下混凝土?xí)r所需的性能指標(biāo)。二次清孔采用氣舉反循環(huán)法，清孔時(shí)導(dǎo)管需在鋼筋籠內(nèi)來回移動，時(shí)間不少于30分鐘。

②首批混凝土的方量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度不小于1.0m，不宜大于3.0m。按首批澆筑混凝土導(dǎo)管距離孔底40cm計(jì)算，首批混凝土大罐需要6.4m3左右，首灌料斗容積設(shè)計(jì)成8m3。

③澆筑前在導(dǎo)管內(nèi)安設(shè)泡沫隔水栓塞，待儲料斗儲滿砼后，開始“拔球”澆筑水下砼，拔球后混凝土要連續(xù)澆筑，不得停頓，保證整樁在混凝土初凝前澆筑完成，首盤澆筑完畢后導(dǎo)管內(nèi)必須用探照燈進(jìn)行檢查。

④砼澆筑過程中定期測量混凝土面標(biāo)高，以便控制導(dǎo)管埋置深度，確保埋置深度在2m～6m。

⑤澆筑接近鋼筋籠底部時(shí)，適當(dāng)控制澆筑速度，減小混凝土對鋼筋籠的沖擊力，防止其上浮。實(shí)際澆筑的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高超出1.0～1.5m。

2.7 試樁成果檢測

混凝土澆筑過程中，做好澆筑記錄，并按規(guī)定留取混凝土試件，每根樁不少于4組試件。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%開始對樁基進(jìn)行完整性檢測。完整性檢測合格后，待混凝土滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后，并在樁身周圍土體休止?jié)M足規(guī)范要求時(shí)間后開始樁基加載試驗(yàn)測試。

3 結(jié)語

青山長江公路大橋工程試樁施工時(shí)間從2015年11月9日開始，2015年11月19日結(jié)束，經(jīng)檢測均為I類樁；采用基樁自平衡試驗(yàn)測得單樁豎向抗壓極限承載力及樁側(cè)摩阻力均滿足設(shè)計(jì)要求。

本次試樁施工的順利進(jìn)行為青山橋后期采用旋挖鉆進(jìn)行全橋鉆孔樁施工提供了參考，對確定鉆孔樁施工工藝、旋挖鉆機(jī)選型、施工組織安排等具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.武漢市四環(huán)線青山長江公路大橋工程試樁要求，2015.

[2] 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）.

[3] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50-2011）.

[4] 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（第一冊 土建工程）（JTG F80/1- 2004）.

[5] 中鐵大橋（南京）橋隧診治有限公司，中鐵大橋局武漢青山長江大橋項(xiàng)目經(jīng)理部.武漢市四環(huán)線青山長江大橋試樁項(xiàng)目報(bào)告，2015.