湖口大桥东塔基础锁口钢管桩围堰施工方法介绍.docx

湖口大桥东塔基础锁口钢管桩围堰施工方法介绍朱晓明,李新形(路桥集团第二公路工程局第一工程处吴江市215212)摘要:湖口大桥东塔基础采用锁口钢管桩围堰施工,变水下施工为陆上施工,采用的桩基冷冻法使大孔径钻孔变为人工挖孔,一个承台的4个桩基同时施工,降低了钻孔风险,桩基质量也得到了保证。关键词:湖口大桥;基础;锁口钢管桩;围堰1简介湖口大桥位于江西省九江～景德镇高速公路鄱阳湖口,其中主桥为花瓶式大小子母塔斜拉桥,主桥长613m。该主桥上部结构型式为预应力钢筋混凝土箱梁,桥面宽27.9m,塔梁分离式,采用挂篮悬臂浇注法施工,梁段长度为8m,基础是桩径为4.0m的大直径嵌岩桩。由于该桥地处鄱阳湖口,桥位地质条件较差,淤泥质土层层厚达8.0m左右,东塔紧靠雁岭山,施工场地狭小,工期较紧,加之淤泥层厚,钻孔平台难以搭设,4.0m大直径钻机很难到位,通过多种方案比较,最终选择了“锁口钢管桩围堰”的施工方法。锁口钢管桩围堰,即为采用厚10mm的A3钢板卷焊成直径为1.0m的钢管桩,并在钢管桩直径方向外壁用10组焊成阴阳锁口,在插打钢管桩时阴阳锁口锁紧打下。其优点是利用钢管桩强大的刚度和强度,利用锁口的密封性及连接作用,保证钢管桩共同受力抵抗土侧压力及水压力,减少围堰基坑开挖后的渗水量,从而保证基础顺利施工。标高约为-1.0m,设计时将钢管桩底标高定为5.0m,桩顶标高定为+20.0m。首先用砂料将钢-管桩围堰部分河床填至标高+13.0m;待锁口钢管插打完成后,将围堰外部用砂石料填至标高+13.0m,这样保证了水位从+7.0m至+19.0m范围围堰的安全。根据承台尺寸,将围堰尺寸定为31m×19m,保证在水位低于+16.0m时,承台进行基坑开挖至标高+7.0m时,立模干浇混凝土。钢管桩平面布置见图1所示。图1钢管桩围堰平面布置2.2锁口钢管桩的制作锁口钢管桩由湖口县江新造船厂进行加工,由于汽车运输不便,将钢管桩加工分为两节(12m和13m)运至现场后进行插打,插打过程采用满焊对接。要求加工精度、椭圆度和垂直度均控制在1%以内,锁口10必须标准定位满焊,要求焊后不变形。钢管桩断面见图2所示。2锁口钢管桩的制作、放样定位及插打布置形式锁口钢管桩围堰施工包括锁口钢管桩的制作运输、现场放样定位、插打钢管桩等工序。2.1布置形式根据地基及施工计划,必须在洪水期之前完成桩基施工,争取完成承台施工的要求,由于河床标高为+7.0m,考虑抗洪水标高为+16.0m,淤泥层底收稿日期:2001-12-30—72—公路2002年第7期图2钢管桩断面2.3放样定位利用全站仪放出塔位中心线,再以塔位中心线为基点,分别放出每根钢管桩的平面位置,并做出标记,以便钢管插打时准确就位。2.4钢管插打的输送循环,其温度可达—12℃左右,通过送液管将冷量送入冷冻管冻结地基,回液管是将耗掉冷量的液化氮及盐水返回至冷冻站进行循环,从而达到将围堰内土层冻结,形成冷冻壁,利用冷冻壁的刚度、强度保证基桩的人工挖孔施工。(3)在经历约35d的冷冻后,通过测知回液管的温度,可确定底层冷冻是否达到开挖条件。4个基桩均采用了无背板式开挖,开挖至岩面时进行了局部爆破,20d完成4个基桩的开挖。(4)桩基混凝土的浇注。为了顺利浇注低温桩基混凝土,在开挖未完成前就停止了冷量的供应,使孔内温度开始回升;同时,在混凝土拌和时加入防冻剂,以确保混凝土浇注后的水化热使混凝土处于正温状态。由于措施得当,在后期的岩芯钻探检测时,混凝土抗压强度均满足设计要求,质量可靠。3.2承台3.2.1基坑开挖由于桩基混凝土浇注是在1998年6月中旬开始的,当时长江洪水水位猛涨,4根基桩全部浇完时,长江九江段已经封航,桥位处水位涨至标高+18.0m,最后一根桩是利用水上拌和站及储料船来抢浇完成的。随后洪水即将围堰全部淹没,最高水位由于钢管桩打入土层深度较大,故采用80.t.m沉拔桩机进行插打。在插打过程中,用一台经纬仪及一台全站仪进行插打全过程控制,确保钢管打入位置准确及铅垂,以满足设计要求。3基础施工3.1桩基础3.1.1护筒的打入由于围堰内仅有4根基桩且间距较大,故采用护筒同时埋设。护筒采用厚度为16mm钢板卷成直径为4.5m的圆筒,下放过程采用自重及筒顶设分配梁用沉拔机下沉至淤泥层内4.0m,然后用砂料回填围堰至标高+稳定。3.1.2桩基础冷冻法施工0m,以确保护筒的14.由于钻机无法到位,地质条件又较差,无法采用下放全护筒进行清水钻扩孔成孔,因而决定对其进行冷冻法施工。冷冻法施工主要包括以下工序。(1)首先进行冷冻管的打设布置。冷冻管采用219mm无缝钢管打至岩面,然后在冷冻管内进行清水钻孔,待成孔后下放送液管及回液管至冷冻管内的设计位置,送液管及回液管均采用抗冻乙烯塑料管。(2)迅速建立冷冻站。冷冻站标高以抗洪水为原则,控