堆龙曲2#特大桥施工技术总结

第1页共20页堆龙曲2号特大桥施工技术总结中铁二局五公司彭成摘要堆龙曲二号特大桥为青藏高原上的特大桥之一，是我公司施工的第一座高原铁路桥。该桥位于青藏高原羊八井地区，该桥具有地理位置特殊、地质条件差、工程量大等特点。本文详细介绍该桥的施工技术、施工程序、机具设备、劳力安排、工期安排、环境保护等工程措施，对今后类似桥梁的施工有借鉴作用。关键词高原特大桥泥浆钻孔桩环境保护1概述堆龙曲2号特大桥是我项目部所承建的重点工程之一。该桥为30孔32m后张法预应力砼梁桥，起讫里程为：DⅡK1939+138.25～DⅡK1940+131.42，全桥长993.17m。桥上线路坡度分别为：-19.2‰、-19.6‰、-20‰。1、堆龙曲2号特大桥位于R＝800m、L＝150m的反向曲线和直线上。2、本桥两桥台均采用T形桥台，其中格尔木端桥台位于曲线上，按折线布置；桥墩均采用变截面圆形桥墩，位于曲线上的桥墩不设横向预偏心。3、全桥基础均采用4φ125cm钻孔桩基础，其中格尔木台、1号墩采用柱桩，其余墩台均采用磨擦桩。4、堆龙曲河水流较急，设计流量为554m3/s,流速为3.01m/s,且水中偶有少量大块石，主河槽百年水位4055.43m，各桥墩墩身位于百年水位＋1m以下部分采用C30砼，位于百年水位＋1m以上部分采用C20砼；由于本桥位于八度地震烈度区，故桥墩、桥台均设护面钢筋。5、土壤的最大冻结深度133cm，最冷月平均气温-9.7℃，最热月平均气温16.8℃，年平均降水量468.1mm，蒸发量1866.1mm；蒸发量大于降水量，空气比较干燥，多风。6、主要技术标准本线路主要技术指标如下表：第2页共20页主要技术标准表序号项目单位主要技术标准1线路等级级Ⅰ2设计行车速度km/h803桥梁结构类型后张法预应力混凝土梁4桥梁设计荷载中-活载5最小平面曲线半径m8006最大纵坡/最小纵坡%20‰/19.2‰7、主要工程量本桥长度为993.17m，结构为30-32m后张法预应力混凝土梁，其主要工程数量见下表：主要工程数量表项目堆龙曲2号特大桥结构形式预应力简支梁桥孔数——跨度30—32钻孔桩总长/根数2220/124砼（m3）桩基础C202734.3承台C202877.1墩台身C201482.9C30406.1钢材（Kg）Ⅰ级钢筋218048Ⅱ级钢筋427008、水文地质条件大桥位于堆龙德庆县德庆乡境内，距拉萨约75㎞，跨越堆龙曲。气候寒冷，昼夜温差较大，最大土壤冻结深度133cm，最冷月平均气温-9.7℃，最热月平均气温16.8℃，年平均第3页共20页降水量468.1mm，蒸发量1866.1mm；蒸发量大于降水量，空气比较干燥，风沙较大。堆龙曲河水流速较急，设计流量为554m3/s,设计流速为3.01m/s,且水中偶有少量大块石;主河槽百年水位4055.43m。9、工程地质条件桥址出露地层主要为：①粉质粘土，分布于堆龙曲左岸及河床下部，厚度0.5～1.5m；②细砂，分布于河床下部，厚度1～4m；③粗砂，分布于河床下部，厚度0.5～1m；④砾砂，以透镜状分布于河床左岸12、13号墩下部，厚度5～10m；⑤卵石土，为桥址主要地层，厚度大于25m；⑥漂石土，厚度2～30m，主要成分为花岗岩、安山岩；⑦安山岩，主要以黑云母、长石、石英为主，强风化~弱风化。本地区地震基本烈度为Ⅷ度。2工程施工方法及技术措施2.1施工程序钻孔桩施工承台施工墩台身施工墩顶结构施工附属结构施工桥梁施工工艺流程图环保2.2钻孔桩基础施工2.2.1钻孔桩施工方法及施工工艺堆龙曲2号特大桥共有钻孔桩124根，计2220m，其中除格尔木桥台、1＃墩为4φ1.25m嵌入基岩的柱桩外,其他各墩均4φ1.25m的摩擦桩。本桥7＃～12＃、22＃～26＃墩位于河道中，采用填土筑岛作为施工平台来完成桥墩桩基施工，钻孔桩根据地质条件按常规方法埋设钢护筒，钢护筒长2.5m，埋深2.2m，高出地面0.3m护筒周围用粘土回填。钻进采用泥浆护壁，冲击钻机成孔，吊车吊放钢筋笼，垂直导管法灌注水下砼的施工方案施工；其他各墩台的钻孔桩就原地面平整、压实，埋设钢护筒，冲击钻成孔，垂直导管法灌注水下混凝土。钻孔桩施工详见《钻孔桩施工工艺流程图》。第4页共20页2.2.2施工技术措施①施工准备钻孔桩施工前复测桩孔位，钉设十字护桩，护桩之间相互通视以备恢复桩位。平整桩四周的松软场地，清除杂物，整平夯实。②钢护筒埋设：钢护筒采用δ＝10mm的钢板卷制，护筒内径大于桩径0.2m，先在桩位处挖比护筒外径大50～80cm的圆坑，深度较护筒高度深50cm左右，然后在坑底填筑粘土，分层夯实。通过护桩来恢复钻孔桩中心，吊放钢护筒，调整护筒使钢护筒圆心与和钻孔桩中心在竖轴线上，同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直。然后在护筒周边对称均匀地回填最佳含水量的粘土，分层夯实，达到最佳密实度。夯填时防止护筒倾斜。护筒顶面至少要高出地下水位1.5～2m，并保证高出施工地面不少于0.3m。③泥浆采用砂粘土加入粘土造浆，砂粘土塑性指数不大于17，粘土的塑性指数大于25，以增强护壁功能，避免坍孔。钻进过程中根据实际钻进的地质情况，调整泥浆的参数指标，满足钻进施工的需要。泥浆沉淀池和贮浆池设在桩位附近，用于沉淀钻碴，贮存泥浆，通过泥浆泵实现泥浆的循环利用。施工时要注意防止泥浆漫流，污染环境。桩位及孔底标高复测检孔器检孔制作混凝土试件导管检验、维修拆、剥护筒清理桩头灌注水下砼砼灌注准备清孔下导管安放钢筋笼成孔检查清孔检查配制混凝土钢筋笼制作、检查泥浆沉淀池、循环池护筒制作整修钻孔到设计标高钻孔、掏碴埋设护筒钻机对中就位测量放线废浆处理检孔器检孔桩位复测钻孔桩施工工艺流程图平整场地第5页共20页泥浆性能指标选择钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度(s)胶体率(%)失水率(%)泥皮厚(mm/30min)静切力(Pa)酸碱度PH冲击钻一般地层1.10～1.2018～24≥95≤20≤31～2.58～11易坍地层1.20～1.4022～0≥9520≤33～58～11a、泥浆的调制制浆前，应先把粘土块尽量打碎，使在搅拌中易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。泥浆采用钻锥搅拌的方法搅拌，即将粘土直接投入钻孔内，利用钻锥冲击制造泥浆。b、调制泥浆的粘土用量计算在粘性土中钻孔，事先只需调制不多的泥浆，以后可在钻进过程中利用地层粘土造浆补浆。在砂类土、砂砾或卵石中钻孔，事先须备足粘土，其数量可按下述公式和原则计算：q—每m3泥浆所需的粘土质量，kg；ρ1—粘土的密度，kg/m3;ρ2—要求的泥浆密度，312)1(VV，kg/m3；ρ3—水的密度，ρ3＝1×103kg/m3。c、泥浆性能指标的测定相对密度—用泥浆相对密度计测定，当无此设备时，用简易方法测定：可用一口杯先称其质量设为m1，再装满清水称其质量为m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量为m3，，则1213mmmmx。1ρ3ρ1ρ3ρ2ρ1Vρq第6页共20页用标准漏斗粘度计测定。静切力—用空心不锈钢泥浆切力计测定。胶体率—用量杯计算测定。将100mL泥浆倒入100mL的量杯中，用玻璃片盖上，静置24小时后，量杯上部泥浆可能澄清为水，测量时其体积为n，则胶体率为(100－n)%。失水率—用滤纸法测定。用一张12cm×12cm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3cm的圆，将2mL泥浆滴入圆圈内，30min后，测量湿圆圈的平均半径，减去泥浆坍平后泥皮的平均半径，即失水率。在滤纸上量出泥浆皮的厚度，即为泥皮厚度。泥皮愈平坦、愈薄则泥浆质量愈高，一般不宜厚于2mm～3mm。酸碱度—用pH试纸测定，也可用pH酸碱计测定。稳定性—将泥浆注满250mL的量筒，用玻璃片盖上静置24小时后，小心用吸管吸出量筒上、中、下三部分泥浆试样，用相对密度计分别测出其相对密度，其相对密度值差即为稳定性，其差值越小稳定性越好。④泥浆循环及处理堆龙曲2＃特大桥全桥的桩基础位于河滩或河道中，采用冲击钻成孔、泥浆护壁施工，将产生大量的泥浆，施工时泥浆不能排放进入堆龙曲河道内，以免造成污染。为作好环境保护，我们对泥浆进行一系列的净化处理后再将废碴废液运到指定地点掩埋处理。见泥浆处理示意图。a原则：将具有一定粘度、浓度的钻孔泥浆保存起来以供钻孔桩中保持钢护筒内外的平衡，防止坍孔以及循环使用；另一方面把粗糙坚硬的岩石和粘性淤泥分离出来并集中排放到指定的不污染环境的地方。在灌注桩基混凝土时，将溢出的泥浆用泥浆车运至岸上泥浆池中沉淀处理。b在钻孔桩施工的桩位附近，开挖沉淀池和贮浆池。钻进过程中溢出的泥浆及钻渣，流入沉淀池，泥浆再从沉淀池中流入贮浆池中备用。c沉淀池中的沉渣，在达到一定数量后，用挖掘机挖出并运至指定的地点堆放、晾晒；最后在泥浆不再使用时，将泥浆收集集中在沉淀池中处理。在沉淀池内出现清水后，将水完全放掉，将生石灰放入沉淀池内，搅拌、凉干后，埋入地下。⑤、钻孔a、钻机就位前，应对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机座落处平整和加固；主要机具检查、维修与安装，配套设备的就位及水电供应情况等。钻机安装就位第7页共20页后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷，钻机顶部的起吊滑轮缘、起吊绳和桩孔中心三者应在同一铅垂直线上，其偏差不得大于2cm；检查钻头、钻机、配电箱、钻机大小钩的行起装置，泥浆泵正常后，方可开钻。b、在钻进过程中，钻孔作业必须连续进行，不得中断，因故必须停钻时，必须将钻头提起，距离孔底4m以上，防止埋钻。护筒内必须保持一定水头高度，高于地下水位不得小于1.5m。随时做好钻孔记录及取样记录，并保留样品。每钻进5m用检孔器检查一次孔的垂直度，经常检查泥浆质量。c、根据设计图纸显示的地质情况，对不同的地质选择适当的钻头、冲程及适合的泥浆。砂卵石层较厚钻孔桩，则使用膨润土泥浆护壁，增大泥浆的比重，以确保顺利穿越砂层。钻孔深度达到设计要求后，对孔深、孔径、孔位、孔形等进行检查，填写终孔检查证，经监理工程师签证认可后，进行孔底清碴和灌注水下混凝土准备工作。d、钻孔桩终孔后采用换浆法进行清孔。清孔后的沉碴要满足设计要求，沉渣厚度磨擦桩不大于30cm，柱桩不大于10cm，经监理工程师签认后灌注水下混凝土。⑥、终孔、清孔钻孔深度达到设计要求后，对孔深、孔径、孔位、孔形等进行检查，填写终孔检查证，经监理工程师签证认可后，进行孔底清碴和灌注水下混凝土准备工作。当钻进至设计标高或达到要求岩层后报请监理工程师终孔，并进行终孔检查，作好记录，进行清孔作业。用抽碴筒多次从孔内抽取钻碴，并同时向孔内注水以减少泥浆比重到钻孔桩位12345钢护筒液面线666液面线液面线液面线泥浆沉碴泥浆废碴1泥浆处理池2泥浆池3废弃泥浆存放池4废浆通道5泥浆泵6泥浆处理示意图第8页共20页1.1～1.25。当抽碴筒抽出泥浆中无2～3mm大的颗粒时则证明抽碴清孔已到目的。为准确判定孔底碴是否清完，还需用一个带钎的测锤和平底测锤两次测孔，若两次测孔深度相同并与终孔数字相符时则证明孔碴已清理干净，否则还需继续清至达到要求。沉碴厚度不得大于规划要求。清孔后的沉碴要满足设计要求，经监理工程师签认后灌注水下混凝土。⑦、钢筋笼加工与吊装根据桩长、吊机起吊能力，在施工现场分节或整体制作钢筋笼。焊接钢筋，焊缝长度单面焊10d，双面焊5d，同一截面钢筋接头不应超过50%，箍筋的接头必须采用双面焊接。焊接时钢筋接头不得侵入主筋内净空,钢筋笼下端应整齐;钢筋笼上端的弯钩宜在未成型前弯成,避免以后弯筋困难。在钢筋骨架外侧加焊控制钢筋骨架与孔壁间距的附耳钢筋，以保证主筋保护层厚度。采用吊车整体或分节吊放制作好的钢筋笼，吊入钢筋笼时，应对准孔位轻放，慢放；若遇阻碍，可徐起徐落和正反旋转使之下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。下放过程中，要注意观察孔内水位的变化，如发生异样，马上停止，检查是否坍孔。分节吊放钢筋笼时，钢筋笼分节接头采用双面搭接焊连接。钢筋笼吊放就位后与护筒临时焊接固定，以确保钢筋笼在灌注混凝土时不上浮、下沉和移位。钢筋笼加工允许偏差见下表。钢筋