西江特大桥锚碇地下连续墙施工方案探讨 谭荣华

发表时间:2020/7/22   来源:建筑模拟2020年第6期   作者:谭荣华
[导读] 在大跨度桥梁的设计建筑中锚碇的施工方案对整体工程的质量和安全具有很大的影响[1]。通常情况下,锚碇基础施工措施会利用排水明挖手段,而开挖支护都是以地下连续墙为基础结构的,需要对防渗控制和垂直度控制都必须达到高质量和高精度。由此可见,地下连续墙的施工工艺对锚碇工程具有关键性的影响。本文以西江特大桥工程为例,探索研究该大桥北锚碇地下连续墙施工工艺的方案,以期为相关的工程提供实践经验。
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        摘要:随着我国桥梁建设技术的飞速发展,正在规划或者已经开始施工建设的大跨度桥梁已经屡见不鲜。在大跨度桥梁的设计建筑中锚碇的施工方案对整体工程的质量和安全具有很大的影响[1]。通常情况下,锚碇基础施工措施会利用排水明挖手段,而开挖支护都是以地下连续墙为基础结构的,需要对防渗控制和垂直度控制都必须达到高质量和高精度。由此可见,地下连续墙的施工工艺对锚碇工程具有关键性的影响。本文以西江特大桥工程为例,探索研究该大桥北锚碇地下连续墙施工工艺的方案,以期为相关的工程提供实践经验。
        关键词:西江特大桥;锚碇;地下连续墙;施工方案
       
        引言
        清云高速公路西江特大桥是整个高速公路的重要工程,按照设计规定作为北锚碇基础的地下连续墙为圆形特征,外径57.8米,内径为56米,墙体厚度为1.3米。按照地质条件和整体设计方案,该地下连续墙可分为34个槽段,划分为A期和B期两种槽型,两期的槽段各17个,其中,A期槽段利用三铣成槽,边长轴线长度为2.7米,正中槽轴线位置长2.0125米,总体的槽段轴线处长度为 7.5135米,中间槽与边槽交角为176.14度;B期槽段长2.7米,B期以A期之间交角175.86度,利用一铣成槽的手段,B期与A期槽段在地下连续墙轴线处搭接长度为0.24米,地下连续墙墙身顶标高为+15.5米,墙身底标高-20.5米~-35.3米,处在中风化花岗岩地质,嵌入深度必须高于墙身厚度即1.3米。
        一、水泥土搅拌桩施工方案
        (一)工序概况
        水泥搅拌桩施工是地下连续墙施工的重要基础工程,必须在连续墙施工之前在连续墙两侧进行该施工,达到加固黏土的作用。水泥搅拌桩施工的固化材料就是32.5 级普通水泥,利用深层搅拌机在地基深处进行作业,即将水泥浆液和粉质黏土进行强制搅拌,融成加固体呈柱状,该工序为后续的在搅拌桩位置上的导墙施工奠定基础。
        湿法施工是水泥土搅拌桩工艺的主要手段[2]。搅拌桩设计为0.5米的直径,0.4米的间距,搅拌桩的深度要按照进入砂层的深度控制,一般不能低于2米,加固长度的平均值设定为30.7米,要沿着地下连接墙的内测和外侧以圆形状态分布。全程实施复搅,水泥用量为每米47公斤,不能低于750kpa的桩身强度。该大桥地下连续墙设计方案总共用900根水泥搅拌桩。
        (二)水泥搅拌桩施工流程
        
        图1 搅拌桩施工工艺流程
        1.桩机就位
        桩位要精准,桩机的机身要调平,确保搅拌机轴的垂直角度,避免因为倾斜影响桩基的承受力。
        2.下钻
        在钻进的初期,不能喷射加固材料,以免喷射口被堵塞,而是要不断注入压缩空气,保证顺利钻进,让负载扭矩尽量减小。
        3.提升钻头并反钻
        当钻头已经到达设计的深度,以成桩试验的提升速启动钻机的反转同时提升钻头,一边提升一边喷浆搅拌,借助浆体发送器向土体中喷射水泥浆,确保水泥浆和土体充分搅拌。
        4.提升结束
        被提升的钻头距离地面约40厘米的时候,停止向孔内喷射水泥浆,成桩工序结束。
        5.复拌工序
        第二次将钻机下沉,进行钻进搅拌,直到设计的深度再提升钻机,一边提升一边反向旋转,在搅拌过程中土体被搅碎,水泥浆均匀地融合在土体中,确保了桩体的强度。
        二、导墙施工方案
        (一)工序流程
        导墙的主体作用是对槽口的保护以及确保槽段位置的正确,具体的功能包括负担施工设备的荷载、对孔内液面实施调节、确定施工位置、预防坍塌等。导墙的砼标号是C30,导墙的构成是两个L型钢筋混凝土墙,两个墙的间距为1.2米,导墙高1.7米,厚度为0.5米。设定导墙顶面标高等同于施工场地的标高,为+16.5m。导墙以分段的形式进行施工,纵向分段的布置务必要与地下连接墙接头错开。导墙的具体作业流程为:场地平整→放线测量→挖槽和废土处理→钢筋绑扎→导墙模板支设→混凝土浇筑并养生→模板的拆除设置横撑。
        (二)导墙施工控制要点
        1.确保130厘米的导墙间距,大于地连墙设计值的10厘米,必须在模板复测检查合格后进行浇筑施工。
        2.在砼的浇筑保养过程中,不允许附近有重型机械作业,同时要确保内侧墙体的垂直和平面位置。
        3.必须确保浇筑分段的对称性,错开纵向分段位置与地下连续墙接头的布置,拆模的标准必须达到70%的强度。
        4.模板拆除后必须及时用圆木或者方木进行上下的支撑,预防导墙的内在挤压发生。木材的直径为10厘米,支撑的水平间距为1.4米,一米的上下间距。该支撑在成槽前不能拆除。
        5.最好用黏土对导墙外侧进行分层回填,达到密实的效果,预防地面水渗入。
        6.必须保证导墙顶面墙面的水平、内墙面垂直的标准,导墙底部必须与原土面贴紧。导墙的施工控制精度标准如下:内墙面垂直误差不超0.5%,平面误差不超过8毫米,间距误差必须低于5毫米,顶面高程误差低于4毫米。
        
        图2导墙钢筋结构图(单位:cm)
        三、成槽施工方案
        (一)成槽试验
        本工程的北岸锚碇地下连续墙设定的生产性试验槽段为第一个槽段。要掌握工程机械以及泥浆配比等情况,找出对基础地层适应性的规律,让操作者对区域的地质有初步的认知。同时认真检查成槽、清空的质量以及钢筋笼的刚度和下设速度等指标;要掌握铣槽机在不同地质、地层中的成槽效率、铣齿的适应程度和消耗状况,以此判断备用铣齿数量和规格;力求对砼浇筑性能和泥浆性能指标的优化,不断改进适合不同地层的操作规则和质量控制手段,为地下连续墙批量生产奠定试验基础,根据此成槽试验的结果,对地下连续墙工程工期进行合理性的分析研究,并提出完善改进的措施。
        (二)成槽顺序
        本工程的地下连续墙共计34个槽段,其中A期槽段和B期槽段各17个。槽段工程进行间隔式施工,根据A期和B期槽段实施交替同步推进的模式,一直到最后的地下连续墙的封闭。具体的程序为:细部铣槽施工首先从A期槽段开始,而A期槽段必须从1号槽段开始,遵循顺时针方向进行依次施工,然后结合现场同条件养护的砼试块的抗压强度值,等到相邻的两个A期槽段砼强度达到80%后,便可以对A期槽段中间的B期槽段进行施工。
        四、钢筋笼制作与安装方案
        本大桥工程的钢筋笼制作场地在地连墙西北侧G321国道旁边的原科明达场地。A期槽段的钢筋笼制作为两幅的形式,分两次进行吊装,每幅钢筋笼的重量平均为35.8t,B期槽段钢筋笼均重为27t。单个槽段最大长度为52.13米。在场地里把钢筋笼整体预制完成后,利用两台履带吊配合吊装,其中一台履带吊为100吨,另一台为200吨。(这些资料都是根据你们提供的写的,如果说错也是资料的错误,难道把“I 期”改成“A期”有什么错误吗?)
        五、地连墙混凝土灌注方案
        (一)浇筑准备工作
        1.地连墙砼的灌注利用的是导管施工法,钢筋笼下落至设计的位置后进行导管安装。使用导管规格为8毫米厚Φ258mm的钢管,利用快速旋转接头类型。导管必须通过接头抗拉和水密性承压试验后方可使用。
        2根据对槽段宽度的分析,A期槽段的浇筑可以布置两根导管;B期槽段浇筑利用一根导管。槽底与导管下端距离为0.5米。
        3.在连续墙的砼浇筑前必须重新检查孔底的沉淀、泥浆粘度等性能,如果不达标就要重新清孔,直到满足要求。
        4.钢筋笼在施工位置就位后,要经过监理、设计和质检机关对施工槽段对隐蔽工程的验收,达到标准后方可进行砼灌注。
        (二)混凝土灌注
        1.考虑到清底质量的保障,混凝土浇筑务必在钢筋笼沉放就位后的24小时内进行。
        2.利用剪球法进行施工,由砼输送车直接泵送。每一槽段进行砼灌注前,使用的料斗和砼输送车内必须储备足够的混凝土,以确保混凝土浇筑后埋管的深度不低于1.5米,然后继续进行灌注。
        3.浇灌施工中,需要利用测深锤对混凝土顶面实施标高的测量,两根导管间及槽孔两头为测量点,按照测深的结果对导管的埋深进行计算,按照埋深来确定提导管和拆导管的数量和高度,以保证导管处在2~6米范围的埋深。在砼灌注过程中要做到均匀,保持两条导管同步浇筑,保障砼面均匀上升,不同导管的混凝土表面的高度差距不能超过0.5米,必须在终凝前完成浇灌。
        六、地下连续墙墙底灌浆帷幕方案
        完成全部的地下连续墙施工后,而且墙身的混凝土强度达到80%后,开始在基岩内实施墙底灌浆帷幕封水作业,注浆孔进入墙底基岩的标准和程度是,深度为墙下10米处,岩石的透水率必须小于1Lu,以保证可以对墙底的岩石裂隙实施封堵,同时可以实现在混凝土帽梁浇筑前实施帷幕灌浆。施工前必须进行压浆试验,按照具体的地质和岩层状态以及压浆效果确定水泥浆的配比、灌浆深度和灌浆方式等。
        七、墙外高喷封水方案
        该工程的地下连续墙施工利用铣接法实施接头,通常状态下基坑的防渗要求都可以满足,但唯恐在施工中出现个别槽段的薄弱环节,决定在地连墙完工后利用墙体声测以及基坑开挖前的抽水试验,判断是不是需要对部分地连墙接头实施接缝高喷补强。在34个槽段施工全部完工后,要对每个槽段的接头实施高压摆喷灌浆以达到止水效果,一共是34处。高压喷射灌浆分为三种类型:单管法、二重管法和三重管法。本工程利用的是双通管道的三重管法注浆,即首先在地连墙接缝的外侧0.3米的地方进行高喷孔,然后利用夹角90度和摆角90度的二重法实施高压摆喷灌浆。
        八、结束语
        在目前的特大桥梁建筑中,锚碇基础的地下连续墙施工工艺通常利用的是筑岛回填、岛内开挖的施工措施,但该施工方案面临大工程量、较长的工期、成本高等状况,所以,相关部门研究探索更科学、经济的锚碇地下连续墙施工方案是当务之急。本文以清云高速公路西江特大桥北锚碇地下连续墙施工方案为背景,基于安全因素、地质状况、施工工艺特点等,提出了水泥土搅拌桩施工、导墙施工、成槽施工、地连墙混凝土灌注等综合施工方案。经分析,该综合方案比较传统的筑岛回填、岛内开挖的方案,可以大大缩短工期、降低工程造价,为以后相关的工程施工的方案设计提供参考。
        参考文献:
        [1]张其玉,张凯,刘彦军,等.莫桑比克马普托大桥地下连续墙导墙方案设计与施工[J].黑龙江交通科技,2018,41(04):113-114.
        [2]交通部第一公路工程总公司 .公路施工手册桥涵手册[M].北京:人民交通出版社,1999.
        [3]曾绍炳. 地下连续墙施工变形监测与 结果分析[J].桂林工学院学报,2009(4):37-38.
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