淺談橋梁施工中老橋基礎(chǔ)的處理措施
關(guān)鍵詞:橋梁;基礎(chǔ);措施
1某工程概況
某大橋要在拆除老橋的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建,由主橋、引橋及兩頭引道組成,該橋址處地質(zhì)狀況較好,主要為亞粘土層,原有橋梁為鋼筋混凝土桁架拱橋,新橋施工前老橋上部結(jié)構(gòu)已被拆除。通過施工實測和多方調(diào)查,確定老橋墩墩身以下為鋼筋混凝土承臺,承臺以下為打入樁基礎(chǔ)。新橋施工前,已通過水下爆破拆除墩身,爆破后,部分混凝土殘渣散落在河床表面,也給新橋基礎(chǔ)施工造成一定難度。
2施工方案擬定
根據(jù)墩址處地質(zhì)水文資料,考慮后序工序施工要求,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,不能出現(xiàn)斷樁,使部分樁體留地下,以利鉆孔灌注樁施工。(2)拔除方樁過程中,盡可能保持樁四周土體的穩(wěn)定性,以確保灌注樁施工質(zhì)量。(3)新橋主跨橋墩為四樁式墩身,待清除老橋打入樁距新橋灌注樁,因此,在樁體清除過程中,盡可能減少對附近土體產(chǎn)生沖擊力,避免對新橋已成樁體造成損害。所以,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。該方案實施安全可靠,一次性拔除,對已成樁及周圍土體影響較小。打入樁拔除后,及時封填土,短期內(nèi)可進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。
3施工方法
。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40cm為佳。鋼護(hù)筒打入河床表面以下,打入深度根據(jù)河床土質(zhì)密實情況而定,使鋼護(hù)筒在鉆孔過程中能隨承受一定高度的靜水壓力。
(2)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。清孔時泥漿濃度控制在120g/cm3,并注意保持護(hù)筒內(nèi)承壓水頭高度,以防清孔過程中坍孔現(xiàn)象的發(fā)生。
。3)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,孔深超過待拔樁尖以下不少于20m,孔徑不小于80cm,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,孔徑20cm~40cm,先后孔位應(yīng)連續(xù),以保證待拔樁與四周土完全分離。
。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)。
4實施步驟
。1)埋設(shè)鋼護(hù)筒
鋼護(hù)筒采用厚度10mm鋼板卷制而成,內(nèi)徑20m,為方便使用,護(hù)筒加工成單節(jié)長20m,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30~50cm,以利鋼護(hù)筒準(zhǔn)確就位。就位時,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)筒底口穿過河床表面淤泥,切入較穩(wěn)定亞粘土層15~20m,根據(jù)經(jīng)驗?zāi)軌驖M足鉆孔需要。鋼護(hù)筒就位后,用直徑50cm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25m左右。沖抓過程中,應(yīng)避開待拔樁,以防造成樁頭混凝土破碎,樁體鋼筋向四周散開,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。
。2)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5cm的間隔,避免鉆孔過程中鉆頭碰及樁體,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130~140g/cm3之間,或采用膨潤土造漿護(hù)壁。鉆進(jìn)過程中,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30cm,孔壁距相鄰孔及待拔樁側(cè)面應(yīng)有5cm左右間距,避免鉆孔過程中鉆頭偏移或碰及混凝土樁身。發(fā)生此情況,應(yīng)移動鉆機(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0.5m/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。
。3)搭設(shè)拔樁工作平臺
工作平臺是樁體拔除過程中主要承重體系,本身應(yīng)有足夠的承載力和穩(wěn)定性。工作平臺采用打入鋼管樁作基礎(chǔ),鋼管樁用直徑180mm,壁厚6mm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15~20m,排間距160m。近墩身兩排樁間距40m,滿足鉆孔灌注樁和拔樁施工要求。鋼管樁樁頂用槽鋼連成一整體,槽鋼焊接在樁頂上,增加施工平臺整體穩(wěn)定性。槽鋼頂面縱向布置“工”字鋼,作為荷載分配梁。為滿足鉆孔灌注樁施工需要,整個施工平臺搭成長220m,寬750m,共打入鋼管樁44根,根據(jù)河床土質(zhì)情況計算和經(jīng)驗估算,施工平臺能承擔(dān)豎向荷載約350t,滿足施工需要。
。4)拔除鋼筋混凝土方樁
拔樁要克服的阻力
①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)樁體截面形狀和長度計算。
、蹣扼w拔動瞬間,在樁尖及樁側(cè)四周形成真空,產(chǎn)生真空引力。這是一個變力,隨著樁體拔動,樁側(cè)土被破壞,真空引力減小消失。在具體實施過程中,不計真空引力,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600~750kN。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15~20倍。
拔樁具體步驟
、僭诠ぷ髌脚_上組拼兩排平行的立體桁架梁,桁架梁跨越樁位,間距70cm,其上布置4排20cm×20cm×220cm雙層方木,作為拔樁時施工加上拔力的作用點(diǎn)。拔樁采用4套20t手拉葫蘆和1套牽引力為35t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,防止上拔樁過程中上脫。同時根據(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繩,判定拔樁過程中方樁的位移情況。
、凼掷J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,停止施力,持荷10~15h,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10~15h,以減小樁尖及樁側(cè)產(chǎn)生真空引力影響,直至拔出樁體10~15m。
5結(jié)語
在老橋原位重建工程,新橋基礎(chǔ)施工常受到老橋原有基礎(chǔ)影響,能否順利處理,是影響新橋施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵,以上工程中的措施可為今后的施工提供借鑒。
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