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巴东长江大桥7号主墩桩基挖孔施工钊1,曹照炳1,李裕双2张(1.中国路桥集团第二公路工程局第一工程处,湖北武汉430019;2.巴东长江大桥建设开发公司,湖北巴东443000)摘要:巴东长江大桥7号主墩桩基采用16根直径3m的超长嵌岩桩,岩石强度高。着重介绍了7号主墩桩基施工方案的选择及桩基人工开挖施工工艺。关键词:桥梁基础;桩基础;人工挖孔;光面爆破;施工工艺中图分类号:U445.551文献标识码:AExcavationConstructionforPileFoundationofPylonPierNo.7ofBadongChangjiangRiverBridgeZHANGZhao1,CAOZhao2bing1,LIYu2shuang2(1.The1stEngineeringDivision,the2ndHighwayEngineeringBureau,ChinaRoadandBridgeGroup,Wuhan430019,China;2.BadongChangjiangRiverBridgeConstructionDevelopmentCompany,Badong443000,China)Abstract:ThepilefoundationofpylonpierNo.7ofBadongChangjiangRiverBridgeiscomposedof16nos.ofverylongrocksocketpiles,eachbeing3mindiameter.Atthelocationsofthepiles,therockstrengthishigh.Inthispaper,theselectionoftheconstructionschemesforthepilefoundationandtheconstructiontechnologyofmanualexcavationforthefoundationarepresented.Keywords:bridgefoundation;pilefoundation;manualexcavation;smoothblasting;construc2tiontechnology(1)桥位处地形复杂,坡度达50°左右,交通组织难度大,施工机械进场难度大;(2)桩位位于陡坡上,施工场地有限,钻孔机械进场就位不方便;(3)桥位水位变化大;(4)桥位岩层稳定性好、强度高。2.2施工方案选择根据工期安排,7号墩基础施工正值洪水期,水位变化大,水流急,地形陡峻。若直接采用钻孔法进行施工,由于临时便道、临时码头的修筑时间,将直接影响7号主墩桩基的施工工期。若在布设钻孔平台的同时,采用人工挖孔进行前期桩基施工,这样有1工程简介巴东长江公路大桥是国道209线在鄂西部恩施自治洲巴东县境跨越长江的一座特大型桥梁,桥梁工程全长900.5m,桥型布置为简支T梁(4×40)m+PC斜拉桥(40+130+388+130+40)m,主桥为双塔双索面预应力混凝土漂浮体系斜拉桥,主塔高212m(见图1)。巴东长江公路大桥7号主墩位于恩施向陡坡上,基础由16根嵌岩桩组成,桩径3m,桩长46m。2施工方案选择2.1施工环境及桩位地质特点 图1巴东长江大桥桥型布置利于节约工期。故此采用人工挖孔进行前期桩基施工,在挖孔的同时,设置钻孔平台及钻孔前期准备工作。经过对桥区1981~2000年近20年来水文情况的深入研究和2001年水情预测资料分析,结合桩顶设计高程情况,经综合考虑,选择施工平台高程为87m。经前期场地整平后,桩孔处基本上为岩石。桩孔开挖采用光面爆破进行施工,开挖直径<3.60m。光面爆破具体施工工艺简述如下:3.2.1布眼结合7号墩桩基处岩石特点,同时根据炮孔布置的有关计算公式1,经计算得炮眼孔按孔距0.7m,排距0.7m,孔深0.8m布置。炸药用量根据光面爆破用药量公式:Q=eqw3计算得Q=0.23kg。根据爆破作用范围,按抛掷圈上限值计算布置半径R为0.61m。采用公式n=C/R(C为周长)确定内外破坏圈炮眼个数:(1)内破坏圈炮眼个数n=6.28,即内破坏圈布置按7个炮眼沿破坏圈均匀分布,则每个炮眼间距(弧长)为64cm。(2)外破坏圈炮眼个数n=12.56,即外破坏圈布置按13个炮眼沿破坏圈均匀分布,则每个炮眼间距(弧长)为60cm。布置见图2(根据施工经验,一般在孔中间再布置1个炮眼,以利孔中部人为破碎,从而增强爆破效果)。3.2.2钻孔钻孔利用9m3空压机带风钻钻孔,钻头直径选用<40mm。在钻孔中孔始终保持直线,以防止出现卡钻、扭断钻杆的现象。钻孔到位后,利用风钻吹干净孔内钻渣,用木楔塞孔,保持孔内干净、干燥,再钻下一个孔。为增加爆破效果,钻孔时可打钻斜孔,同水平面成75°(图2)。为防止爆破对周围孔壁的影响,在孔壁周围布设防震孔,间距同孔深按炮眼加密布置。3.2.3装药及堵塞由于桩基在洪水期施工,且桩位裂隙发育,孔内渗水量较大,水位同长江水位基本保持水平,所以在施工过程中,爆破材料选用不溶于水的乳化炸药,其爆发点在330℃,其爆破性能好,抗水性能强;安全性能好;环境污染小;材料来源广,使用工艺简单,爆3施工方案实施3.1桩基开挖准备工作(1)开挖并砌筑施工平台。首先清除山坡上的危石浮土并做锚喷防护处理。为满足承台施工平台的需要,桩基施工平台开挖按平面尺寸42m×27m控制,即按承台平面尺寸四周各加宽1.5m控制。本工程施工平台属半填半挖状,在施工过程中,靠岸边采用松动爆破进行岩石开挖,靠河心处首先采用7.5号砂浆用砖砌筑内径为3.2m桩孔。孔顶标高按高出平台30cm控制(即+87.3m),砌筑厚度按50cm控制,且内壁用7.5号砂浆抹面处理。同时在平台周围(河心方)按设计砌筑片石挡墙。待完成孔位及外侧挡墙砌筑后,在其间浇筑C15片石混凝土至平台顶标高,作为挖孔施工平台,并且作为承台施工的平台,为承台施工创造良好的前期环境。(2)施测放样。桩孔中心用全站仪施测放样,同时在其周围设“+”字护桩,在开挖过程中经常对孔位置及垂直度进行检查核对。(3)布设排水系统。根据场地条件及桩位情况,在便道和平台内侧山体坡脚设截、排水沟,做好施工场地的排水系统,且及时排除地表水,以确保操作平台的稳定。(4)制作模板。护壁模板根据桩径采用内径为3.2m的铁皮模板,模板高度100cm,分块制作,组合使用。3.2开挖根据7号墩位地质情况,表面覆盖层2~3m, 线时一律用直线绞接方法。敷设电爆网路时,主要从爆破工点往电源地方敷设,并保持10%的松弛度,接头绝缘,同时用小木块垫离地面(其他支线同)。3.2.5起爆接线完成后,待所有人员撤离至安全区域,得到命令后,方可引爆。3.2.6爆破试验由于桩位处岩性变化较大,为保证桩基爆破效果,在进入正常作业前,应安排爆破对比试验,检验和修正设计数据,并据此布置炮眼。爆破试验按以下3种方案进行:(1)按设计方案布孔,即中心孔1个,外圈按13个,内圈按7个炮眼均匀布置。电爆网路中,R=15.49Ω,I=4A,E=61.96V。(2)按内外圈均减少1个孔布设,即中心孔1个,外圈按12个,内圈按6个炮眼均匀布置。电爆网路R=14.49Ω,I=4A,E=57.96V。(3)按内外圈均增加1个孔布设,即中心孔1个,外圈按14个,内圈按8个炮眼均匀布置。电爆网路R=16.49Ω,I=4A,E=65.96V。根据3种爆破对比试验结果,其设计布孔方案是合理有效的。所以,在桩基挖孔施工过程中,均按此进行作业控制。3.3出渣为保证施工安全,放炮结束一段时间,排除孔内毒气后方可进入作业区。在桩基成孔前期,由于桩孔较浅,为保证出渣速度,出渣均采用吊车进行。同时,安装电动卷扬机出渣提升系统。当达到一定深度,采用电动卷扬机出渣提升系统出渣。卷扬机操作设专人负责,且慢起慢落,并经常检查滑车及钢丝绳的良好状况,做到及早发现,及早处理,防止发生工程事故。3.4护壁护壁采用等厚度混凝土护壁。每开挖1.0m深时立模浇筑护壁混凝土。根据光面爆破成孔方案,护壁厚度取20cm,混凝土采用C20,最顶层护壁应高出地面30cm以上,以免弃石等杂物掉入孔内。为加速混凝土凝结,缩短施工工期,在混凝土中掺入速凝剂。护壁内径不小于3.20m,并加1层<10mm钢筋以15cm×15cm间距布置,以加强混凝土壁受力性能,防止开裂。根据开挖情况,当挖孔进入岩层10m以后,由于桩孔处岩性较好,则缩小开挖半径,不进行护壁。图2炮眼布置示意破效率高,生产成本低。炸药安装完成后用粘土堵塞孔眼至紧密。3.2.4连线(电爆网路方式和电流)(1)爆破雷管的选择爆破雷管采用毫秒延期电雷管,亦称毫秒雷管或微差雷管,是对多组药包起爆的间隔时间以毫秒标量级来控制,一般在10~75ms。根据7号墩桩基爆破面孔方案,内圈采用1段(灰红色,延期时间≯13ms),外圈采用2段(灰黄色,延期时间25ms±10ms)。(2)电爆网路布置根据桩孔炮眼布置方案,电爆网路采用串并法,见图3(电源采用直流电)。图3起爆电路展开示意结合实际,主线选用<1.68mm,A=16mm2,R1=1.09Ω的铜丝线;连接线选用<1.37mm,A=1.5mm2,R1=11.7Ω的铜丝线;同时据图3(选用直流电成组电雷管起爆),计算得电爆网路中的总电阻R为15.49Ω,准爆电流I为4A,电源电压E为61.96V。(3)接线在接线过程中电线接头保证牢固可靠工地接 开挖孔径按3.2m控制,外圈装药量按内圈2/3控制,外圈钻孔半径114cm。3.5排水根据7号墩处地质情况,随着长江水位的上升,孔内水位也同时上升,基本保证平衡。在挖孔施工过程中,采用水泵抽水排水。在局部裂隙较大处,采用孔内封闭压水泥浆的方法进行处理。3.6测量控制挖孔作业必须随时处于控制状态,以免造成井孔空间几何尺寸偏差造成质量事故。桩位轴线采取地面基线十字网控制,挖孔作业高程水准点由控制水准基点引至护壁顶面进行控制。在施工过程中,对孔位轴线及高程经常复核,以保证桩位孔深和截面尺寸始终保持准确,以满足桩中心偏差不大于50mm,倾斜度不大于0.5%,孔径不小于设计尺寸的要求。3.7现场施工组织根据工期要求,桩基施工挖孔按16孔同时开挖安排。挖孔作业必须集中力量速战速决,施工过程采用三班制作业,每孔每班4~6人,井上井下交替更换,每班均设双岗安全员,负责清渣及爆破安全监督检查。同时现场技术人员跟班作业,做好施工原始记录。计要求,为防止挖孔爆破过程对桩基孔壁岩性的影响,在桩底设计高程以上约12m,桩基施工采用冲击钻成孔。由于前期挖孔施工给后期的钻孔施工创造了有利的条件,且钻机成孔正处于枯水期,所以当钻机进场以后,施工平台的高程便免于洪水的影响,桩基后期成孔即一气呵成。施工统计资料显示,7号主墩桩基采用人工挖孔施工总进尺543.6m,占桩基总数量的73.4%,其施工成孔质量均满足设计要求,即桩中心偏差均小于50mm,桩孔倾斜度不大于0.5%,孔径不小于设计尺寸。和钻孔施工方案比较,缩短施工工期约20d,节约施工成本约50万元。5结语桩基挖孔施工在桥梁界已经是一项比较成熟的施工工艺。随着西部交通公路基础建设的步伐加快,一批跨深山、峡谷的大桥建设项目也逐步提上建桥史的议事日程。西部深山、峡谷大桥,施工高差大,施工环境恶劣,施工机械进场困难,所以桩基挖孔施工同桩基钻孔施工比较,挖孔施工有较大的优越性,有较广阔的推广前景。参考文献:4结论鉴于巴东长江大桥桥位处岩性的特点,根据设1杨文渊.实用土木工程手册M.社,2000.北京:人民交通出版(上接第42页)中,宜用外部振捣器加强振捣。经过5年多的通车运行,梁体使用正常,端部无裂缝产生。说明施工中采用的方法可行,分析裂缝产生原因正确。希望有关方面针对此类现象在加筋处理方式上,能够给出统一的布置图,便于施工、监理及管理工作的展开。(2)准确。(3)在施工过程要确保钢筋特别是管道的定位在梁体达到设计强度后,方可张拉,张拉顺序和张拉力满足图纸规定。6结语针对后张法施工的正交20m空心板梁在施工中出现梁端裂缝的问题,利用SAP通用程序对主梁结构进行空间受力计算,并结合施工对裂缝成因进行了分析,提出了施工过程中的解决方法。参考文献:1JTJ023-85,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S. file:///D|/新建MicrosoftWord文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:///D|/新建MicrosoftWord文档.txt2012/8/216:09:56