田加法

1 工程概況

青島海灣大橋位于膠州灣北部,是我國(guó)北方寒冷海域一座大型海上橋梁集群工程,主線全長(zhǎng)26.767 km,其中跨海大橋25.880 km。青島海灣大橋土建工程某合同段起點(diǎn)為紅島互通西終點(diǎn),順接紅島互通的標(biāo)準(zhǔn)跨徑60 m主線非通航孔橋。橋墩采用群樁基礎(chǔ),一個(gè)承臺(tái)下設(shè)4根直徑為1.6 m鉆孔灌注樁,均為摩擦樁,樁長(zhǎng)51.0 m～59.0 m,樁底持力層為弱風(fēng)化安山巖和弱風(fēng)化角礫巖。承臺(tái)采用四邊形圓倒角承臺(tái),頂標(biāo)高全部為0.30,承臺(tái)厚3.0 m,平面尺寸為6.9 m×6.9 m;橋墩身均采用花瓶墩。

2 施工方案簡(jiǎn)介

樁基施工時(shí)采用搭設(shè)固定式鉆孔平臺(tái),埋設(shè)鋼護(hù)筒,采用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)反循環(huán)法施工,導(dǎo)管法灌注樁基水下混凝土,混凝土采用搭設(shè)棧橋,罐車(chē)運(yùn)送;承臺(tái)采用鋼組合式吊箱圍堰進(jìn)行施工,先在預(yù)制廠進(jìn)行底節(jié)混凝土吊箱的預(yù)制,然后將上節(jié)防浪板和底節(jié)進(jìn)行組合,利用大型浮吊整體吊裝,止水后進(jìn)行常規(guī)的承臺(tái)施工。

3 樁基施工方案

3.1 鉆孔平臺(tái)的搭設(shè)

鉆孔平臺(tái)采用固定平臺(tái),鉆孔平臺(tái)平面大小為14.5 m×14.6 m,采用φ 600 mm×8 mm鋼管樁作基礎(chǔ),鋼管頂安裝Ⅰ32a工字鋼做分布梁,Ⅰ32a工字鋼鋪設(shè)貝雷架,貝雷架頂鋪設(shè)Ⅰ25a工字鋼及8 mm鋼板作為平臺(tái)工作平面。采用打樁船打樁、浮吊架設(shè)上部結(jié)構(gòu)的施工方法,采用運(yùn)輸船進(jìn)行鋼管樁、型鋼、貝雷梁、橋面板等的運(yùn)輸。鋼管樁下沉采用打樁船施工。鋼管樁完成后,采用浮吊安裝鋼管頂Ⅰ32a工字鋼分布梁,然后鋪設(shè)貝雷架和Ⅰ25分配梁及鋼板平臺(tái)面,最后安裝防滑鋼筋、護(hù)欄立桿、護(hù)欄扶手等防護(hù)設(shè)施。

3.2 鉆孔灌注樁施工方法

3.2.1 反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔

選用GPS-25型反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔,鉆頭采用菠蘿鉆頭,鉆機(jī)就位對(duì)位后,用全站儀進(jìn)行復(fù)核轉(zhuǎn)盤(pán)中心與鉆架上吊滑輪是否在同一垂直線上,若有偏差進(jìn)行調(diào)整。

開(kāi)鉆前檢查是否有彎曲鉆桿,彎曲的鉆桿不得使用。連接好循環(huán)系統(tǒng),開(kāi)動(dòng)泥漿泵循環(huán)2 min～3 min,然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī),在循環(huán)溝內(nèi)放置細(xì)砂篩,使泥漿經(jīng)過(guò)篩子過(guò)濾后漏回孔中。施工中,按照抽檢頻率檢查泥漿指標(biāo)情況,確保不塌孔。鉆孔過(guò)程中應(yīng)注意觀察地質(zhì)情況并做好原始記錄,如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與地質(zhì)勘探報(bào)告不一致,應(yīng)及時(shí)報(bào)告,以便采取措施。

3.2.2 清孔

鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后開(kāi)始清孔,清孔時(shí),將孔底鉆渣及泥砂等沉淀物清除,不得用加深孔底深度代替清孔,同時(shí)保持孔內(nèi)水位在地下水位或河流水位以上1.0 m～1.5 m,防止坍孔。鉆孔樁在終孔和清孔后,對(duì)孔徑、孔型和傾斜度采用專用超聲波儀器測(cè)定,檢測(cè)結(jié)果上報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)查。

3.2.3 鋼筋籠制安

鋼筋下料要準(zhǔn)確控制下料長(zhǎng)度。鋼筋籠制作采用鋼筋加工場(chǎng)集中制作,每節(jié)長(zhǎng)度不大于18 m,對(duì)于大于18 m的鋼筋籠分節(jié)時(shí)應(yīng)考慮主筋接頭按規(guī)范要求錯(cuò)開(kāi)及能在一定范圍內(nèi)移動(dòng)主筋,對(duì)接端預(yù)留一段螺旋筋不綁扎。樁基主鋼筋籠各段之間主筋采用直螺紋吊筒連接。

3.2.4 二次清孔

鋼筋籠下放到位固定后,立即安放導(dǎo)管?；炷翆?dǎo)管安放完后,若孔底沉渣厚度不滿足設(shè)計(jì)要求,利用氣舉反循環(huán)進(jìn)行二次清孔,使沉渣厚度、孔內(nèi)泥漿性能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。清孔時(shí)及時(shí)向護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿,確保護(hù)筒內(nèi)水頭,并取樣檢測(cè),經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后,立即拆除吸泥彎頭,開(kāi)始澆筑水下混凝土。

3.2.5 水下混凝土灌注

在灌注混凝土開(kāi)始時(shí),導(dǎo)管底口到樁底的距離有250 mm～400 mm的空間,首批封底混凝土采用大容量料斗灌注(混凝土量經(jīng)過(guò)計(jì)算確定,滿足導(dǎo)管初始埋置深度不小于1.0 m),封底成功后改用小容量料斗進(jìn)行連續(xù)灌注,直至完成整根樁的澆筑。

3.2.6 質(zhì)量檢驗(yàn)

混凝土質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收,嚴(yán)格符合規(guī)范要求,混凝土強(qiáng)度試件每根鉆孔樁至少取4組,如換班工作時(shí),每工作班至少制取2組試件。

4 承臺(tái)的施工方案

4.1 鋼筋混凝土組合式吊箱施工

4.1.1 鋼筋混凝土組合式吊箱結(jié)構(gòu)組成

鋼筋混凝土組合式吊箱主要由以下四部分組成：混凝土吊箱、鋼質(zhì)防浪板、吊掛系統(tǒng)、止水膠囊。

4.1.2 鋼筋混凝土組合式吊箱和防浪板的連接

混凝土吊箱屬于永久性結(jié)構(gòu),防浪板屬于施工期間圍水構(gòu)件?；炷恋跸渑c防浪板的連接采用螺栓栓接,同時(shí)為保證海水滲入,在混凝土吊箱與防浪板放置幾何尺寸為2 cm×3 cm的遇水膨脹橡膠條,橡膠條受壓產(chǎn)生彈性變形,填塞滿吊箱和防浪板之間的空隙,其次橡膠條遇水膨脹,完全阻止了海水的滲入。

4.2 鋼筋混凝土組合式吊箱的安裝

在混凝土吊箱達(dá)到吊裝強(qiáng)度后,開(kāi)始安裝吊桿和吊架,在安裝的過(guò)程中根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)微調(diào)吊桿的長(zhǎng)度,以確定吊架擱放在鋼護(hù)筒上后,可以滿足混凝土吊箱在設(shè)計(jì)的標(biāo)高位置。

4.3 吊箱的下放安裝

200 t浮吊掛鉤提起吊架,通過(guò)吊桿將吊箱提起,安裝時(shí)將吊箱底部高于鋼護(hù)筒頂1 m～1.5 m左右(安全高度),同時(shí)使每個(gè)混凝土底板預(yù)留孔對(duì)準(zhǔn)每根鋼護(hù)筒,然后緩緩、勻速下放吊箱。吊箱吊架支撐到鋼護(hù)筒頂上后,測(cè)量人員立即用全站儀觀測(cè)吊箱的偏位情況,隨時(shí)將結(jié)果報(bào)給指揮人員,以指揮浮吊進(jìn)行各項(xiàng)微調(diào),保證吊箱的平面位置準(zhǔn)確。

4.3.1 吊箱的準(zhǔn)確定位

標(biāo)高的控制：吊箱標(biāo)高在安裝前通過(guò)鋼護(hù)筒標(biāo)高和吊桿長(zhǎng)度控制,安裝后即滿足要求。平面位置的控制：選擇在潮位低于+0 m時(shí)安放8個(gè)5 t的千斤頂進(jìn)行精確調(diào)位,測(cè)量人員在海上測(cè)量平臺(tái)上觀測(cè),指揮吊箱的調(diào)位。

4.3.2 反壓牛腿焊接

吊箱平面位置確定后,在鋼護(hù)筒上焊接反壓牛腿反壓在防浪板頂部,防止在止水后吊箱在浮力的作用下上浮,每根鋼護(hù)筒上焊接兩個(gè)反壓牛腿,共計(jì)8個(gè)。在高潮位時(shí),單個(gè)反壓牛腿受載約30 t,根據(jù)計(jì)算反壓牛腿采用2Ⅰ25a加工制作,并焊接2[14a斜撐。

4.3.3 氣囊充水止水

反壓牛腿焊接完畢后,選擇在低潮位進(jìn)行氣囊充水止水,將氣囊的氣悶管與充水機(jī)出水管對(duì)接后,開(kāi)動(dòng)充水機(jī)對(duì)氣囊充水,依次完成4個(gè)氣囊的充水。氣囊充水應(yīng)由有施工經(jīng)驗(yàn)的操作人員完成,防止充水過(guò)多導(dǎo)致氣囊爆裂,沖水過(guò)程中不斷停止,不斷用壓力表測(cè)壓力,且壓力控制在0.3 MPa～0.4 MPa之間。

4.3.4 鋼護(hù)筒與底板預(yù)埋件焊接

在完成砂漿封堵后,立即將鋼護(hù)筒與混凝土底板固定,利用下料好的厚20 mm連接鋼板將鋼護(hù)筒與混凝土底部上的預(yù)埋件焊接,單根鋼護(hù)筒需焊接16塊連接鋼板,4根共計(jì)64塊,焊接工作量較大,配備4臺(tái)電焊機(jī)同時(shí)焊接,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員需對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查,焊縫厚度不小于鋼護(hù)筒壁厚(14 mm),確保焊接質(zhì)量。

5 承臺(tái)施工

吊箱在止水完畢后,為承臺(tái)施工提供了干燥的施工環(huán)境,按照傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行施工。承臺(tái)混凝土采用全斷面一次分層推進(jìn)澆筑完成,混凝土澆筑時(shí)按每30 cm一層順序澆筑,保證在下層混凝土初凝前澆筑完成上層混凝土?；炷翝仓^(guò)程中配備插入式振動(dòng)棒振搗,保證振搗質(zhì)量。承臺(tái)養(yǎng)護(hù)完畢后,防浪板拆除采用150 t浮吊的小鉤進(jìn)行整體拆除。

6 主要施工經(jīng)驗(yàn)

1)深水中采用鉆孔平臺(tái),要保證鉆孔平臺(tái)基礎(chǔ)承載力符合施工設(shè)計(jì)要求,還要保證鉆孔平臺(tái)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。2)大直徑鉆孔樁施工時(shí),主要是防止坍孔、縮孔、澆筑中斷等質(zhì)量事故。3)混凝土吊箱的預(yù)制采用工廠化施工和管理,鋼混凝土組合式吊箱安裝全部是在無(wú)水狀態(tài)下施工,簡(jiǎn)單容易控制。單個(gè)承臺(tái)的有效施工時(shí)間從21 d縮短到8 d,大大加快承臺(tái)的施工速度。4)鋼混凝土組合式吊箱預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)施工均是在無(wú)水狀態(tài)下,易于控制,特別是在海洋氣候環(huán)境、惡劣天氣較多條件下,安全性能多。傳統(tǒng)鋼吊箱施工部分施工內(nèi)容是在水下,增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。

7 結(jié)語(yǔ)

水中基礎(chǔ)施工采用水中搭設(shè)鉆孔平臺(tái)和鋼吊箱施工取得巨大成功,自施工以來(lái)未發(fā)生過(guò)任何因天氣、風(fēng)浪、潮流作用造成的施工事故,同時(shí)大大減少安全隱患,加快了施工進(jìn)度,施工效率有較大提高,取得了顯著的效果,對(duì)青島海灣大橋工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效的建設(shè)起到?jīng)Q定性的作用。

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[2] 王 興.連江粗蘆島跨海大橋深水基礎(chǔ)施工[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007(23)：23.

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