石家庄市仓安路斜拉桥施工组织设计

１石家庄市仓安路斜拉桥施工组织设计1、工程概况1.1斜拉桥概况石家庄市仓安路斜拉桥位于石家庄市内，跨越京广电化铁路和铁路编组场。该桥主桥跨度55+125+55m，为双塔双索面PC斜拉桥式，采用塔墩固结、主梁连续全飘浮体系。主梁采用双主肋断面，梁高1.7m，肋宽2m，桥面宽28.9m，梁上索距6.3m，全桥斜拉索4×9对，共72根。见图T1-1仓安路跨线桥总体布置图、图T1-2斜拉桥布置图斜拉桥主塔为“H”型，塔高55m，采用Φ1500钻孔桩基础，每个塔柱下部13根桩，桩长62m；主塔承台尺寸为1050cm×1375cm×450cm；塔柱为5200×300cm箱形断面，壁厚顺桥向90cm，横桥向60cm。主塔下横梁采用预应力钢筋混凝土，上横梁为钢管桁架。边墩立柱为200×200cm钢筋混凝土结构，下为Φ1200钻孔灌注桩，桩长为56m。1.2主要工程数量主要工程数量表表1-1项目单位数量备注Φ1200桩基延米1792Φ1500桩基延米29123224主塔混凝土C50方2679主塔预应力钢绞线吨50主梁混凝土C50方4935主梁环氧钢筋吨170斜拉索钢绞线吨198斜拉索冷铸锚具套144边墩立柱混凝土方320混凝土承台C30方3684２1.3工程特点1.3.1地下管线繁多。斜拉桥主塔及边墩下分布自来水管道、雨水管道、电信电缆等各种管道，施工期间必须对地下管线进行勘探、搬迁或保护，增大了工作量。1.3.2施工难度大。斜拉桥主跨跨越电气化京广铁路和铁路编组场，且主塔的位置靠近既有铁路的地道桥，为保证铁路正常的运营，需对铁路地道桥基础进行加固处理，施工难度很大。1.3.3高空作业多，防电要求高。1.3.4地面交通繁忙，施工干扰大。仓安路交通较为繁忙，来往车辆川流不息，施工期间必须精心组织，合理布置，并对交通进行合理疏导。1.4施工方案的制定与审核斜拉桥设计单位：上海市政工程设计研究院施工方案制定单位：湖南路桥建设集团公司－中铁十七局集团有限公司联营体方案审核专家组：上海同济大学夏建国、洪国智（教授、斜拉桥专家）、石家庄铁道学院王道斌、吴力宁（教授、斜拉桥专家）、石家庄市项目办技术顾问张长生、刘容生（原市政设计研究院总工）2、斜拉桥施工方案斜拉桥桩基施工采用循环旋转钻孔，泥浆护壁，导管法灌注水下混凝土；主塔及边墩立柱采用翻模技术施工；下横梁采用军用梁及军用墩搭设支架现浇混凝土；上横梁则在工厂分节预制，运至工地拼装成整体，用塔吊提升至安装位置后，与塔柱上的予埋管件焊接；主梁的两边墩处的6.65m段和边跨在支架上浇筑；主梁0号段在托架上浇筑；1-7号（主跨）段采用短平台、复合型牵索挂蓝悬臂浇筑法施工，每段浇筑6.3m，待7号段和7′号段浇筑完成后，先在支架上进行边跨段的合龙，再悬浇8、9号段，最后利用挂蓝完成主跨合拢段的浇筑；斜拉索由塔吊、千斤顶等进行安装。３3、主要工程项目施工方案及工艺3.1钻孔灌注桩基础施工斜拉桥主塔处的地质情况为：土层初表面为杂填土，向下依次为黄土状粉粘土、黄土状粉土、中砂、粉质粘土、粉土、中砂、再向下为粗砂。根据该处地质情况，钻孔灌注桩拟采用旋转式钻机成孔、泥浆护壁，导管灌注水下混凝土的施工方案。施工工艺见图T3-1钻孔灌注桩施工工艺流程图。该桥主跨斜拉桥基础桩基分别为：主塔：桩径φ1500mm，长度为62m，共4*13根；边墩：桩径φ1200mm,长度为56m，共4*5根。结合此处地质情况，拟选用5台循环钻机施工。3.1.1施工准备搞好现场“四通一平”工作，人工将钻孔桩位置的原有路面挖除，备足合格的原材料。测量放出钻孔桩桩位，挖探坑，勘察桩位下方是否埋有管线，发现管线后，妥善处理，再开始桩基施工。为满足石家庄市环保要求，减少城市污染，泥浆池、沉淀池、循环池均采用5mm厚的钢板及角钢加工制成水箱形式，水箱尺寸：长5m×宽3m×高2米，沉淀池中的沉渣用汽车运到指定位置。根据测设出的桩位，埋设孔口护筒。护筒中心竖直线应与桩中心重合，平面位置误差控制在50mm以内，保证护筒倾斜度不大于1%。钢护筒用5mm厚的钢板加工，其直径大于桩径20～40mm，高度每2～3m为一节，具体尺寸根据桩位处的土质情况而定。护筒顶部用50×50的角钢加固，预留注（排）浆孔。护筒埋设宜高出原地面30cm左右。４制做钻头测量钻孔深度、斜度、直径测量混凝土面高度桩位放样制做护筒设立安装其它设备测量护筒标高下沉、埋设护筒钻机就位向钻孔注泥浆钻进泥浆沉淀池排渣泥浆池设立泥浆泵泥浆备料清孔供水钻孔完成后必要时移走钻机测量淤泥厚度设立清孔设备制做钢筋笼下放钢筋笼下放导管设置隔水栓试拼装检验导管制作导管混凝土检验输送混凝土制备混凝土灌注水下混凝土拆除护筒桩底压浆混凝土养生平整场地质量评定凿除桩头T3-1钻孔灌注桩施工工艺流程图５3.1.2钻孔顺序及钻机就位钻孔的顺序安排以能保证在中心距离5m以内的任何桩的混凝土浇筑完毕后24小时以上的时间间隔。主、边墩桩基的钻孔顺序安排分别参见图T3-2和图T3-3。合理选择钻机位置、铺设枕木，以使钻机保持平稳和不沉陷。用缆风绳将钻机固定，防止倾倒。钻机就位后，钻机重滑轮、钻头的重心（或固定钻杆盘中心）、护筒中心点应处在同一垂直线上，钻头位置偏差不得大于允许值。3.1.3钻孔桩基钻孔采用正循环法钻进。由于斜拉桥主跨桩基深62m，孔径1.5m,为保证钻孔质量，选用高级泥浆护壁。用水化较快，造浆能力强，粘度大的膨润土，放入泥浆搅拌机中造浆，同时加入羧甲基纤维素、煤碱剂、碱粉聚丙酰胺絮凝剂、加重剂等外加剂，来提高泥浆的胶体率、粘度和固壁能力，降低泥浆的失水率。以上各种外加剂的用量，先做试验确定，并在施工过程中，根据使用效果，进行调整。开孔时应先在孔内灌注泥浆，泥浆比重等根据土层情况而定。将泥浆调制至符合其各项指标方可开钻。采用换浆法排渣。在开孔及整个钻进过程中，应始终保持６孔内水位高出地下水位1.5-2.0m，并低于护筒顶面0.3m，以防溢出。开钻时应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。采用旋转式钻机钻孔均应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。钻孔作业分班连续进行，施工中认真填写钻孔记录，交接班时应交待下一班应注意事项。经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求时，应随时调整。应经常注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。重要的钻孔，每次的渣样应编号保存，直至工程验收。3.1.4成孔检查终孔后，使用检孔器对钻孔的中心位置、孔径、倾斜度、孔深等进行检查，详细填写检查记录报监理工程师确认。3.1.5清孔、安放钢筋笼钻孔达到设计桩底标高后采用换浆法清孔，要求孔内沉渣厚度小于规范要求值。钢筋笼在钢筋加工场分节制作（加工钢筋笼时其外侧应设“凸”型短钢筋，或沿钢筋笼长度方向每隔2m沿周边绑上3个混凝土定位垫块，以保证桩身混凝土保护层厚度），运至现场后，放入孔内一节，并临时固定于孔口，起吊下一节，与之焊接连成整体。钢筋采用搭接焊，直至全桩钢筋笼下完为止；压浆管,声测管焊接到钢筋笼上,与钢筋笼一并下入桩孔。吊放钢筋笼时，应对准孔位中心轻放，以免碰撞孔壁引起坍塌；钢筋笼下放到设计标高后，将其六根对称的主筋（当设计主筋低于护筒口标高时，在钢筋笼十字方向的六根主筋位置临时焊接六根钢筋，以便与护筒口牢固地焊接）牢固地焊接在孔口护筒上，以防止灌注混凝土时钢筋笼掉入孔底或上浮。3.1.6导管就位导管用直径30cm的钢管，管节用卡口连结，要求严密不漏水、内表面光滑。导７管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，合格后方可使用。导管分段组拼入孔，接口处用橡胶垫密封，入孔时严防碰撞钢筋笼。导管顶部安置的漏斗高度要适当，漏斗底口处设置可靠的球形隔水设施，漏斗容量要满足封底混凝土埋住导管至少1米以上的要求。导管的入孔深度通过计算确定。3.1.7灌注水下混凝土为防止灌注时发生卡管和露筋事故，粗骨料最大粒径要小于钢筋净距的四分之一；为保证混凝土的灌注质量，使用的混凝土强度应比设计要求提高20%；为使混凝土有足够的流动性，混凝土坍落度可采用16～20cm，拌合时严格控制含水量，拌合时间不小于2mim。混凝土灌注过程中导管垂直和位置居中，缓慢提升，埋入混凝土的深度保持在2～6m；拆除导管动作要快，时间宜控制在10-15分钟；随时测量导管的埋置深度和混凝土的表面高度，作好混凝土的灌注纪录。为保证桩身混凝土质量，在桩顶设计标高以上加灌不少于1.0米高度的混凝土。3.1.8凿除桩头水下混凝土灌注完毕，在混凝土初凝后、终凝前挖除上部多余部分的混凝土，挖除时仍保留60cm左右的高度，待承台基坑开挖后再以人工方式予以凿除，凿除时须防止损毁桩身。3.2承台开挖及支护3.2.1既有铁路地道桥下部基础加固方法及技术措施仓安路跨线桥的两个主塔分别位于铁路地道桥的东西两侧，其中P50号主塔的承台东边缘距铁路框架桥1.9m，P51号主塔承台的西边缘距铁路框架桥1.7m，而东边缘靠近胜利路桥。主塔的承台顶埋深均约0.5m，需挖深5.0m。由于承台距离铁路框架桥较近，挖深又大，采用一般的施工方法可能会对铁路的正常运营产生一定影响。因此，为了确保铁路正常、安全运营，在主塔承台开挖８前，拟先采用高压旋喷注浆法对既有铁路地道桥下部基础进行加固处理，在开挖承台时，采用钢筋混凝土沉井方案进行支护。一、高压旋喷注浆法简介高压旋喷注浆法就是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使浆液成为20Mpa左右的高压喷射流，从注浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度提升，不断以强力冲击切削土体，除一部分细小土粒与浆液冒出表面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。高压旋喷注浆法的特点是：(1)设备简单，震动小，噪声低，；（２）施工简便、效果好。旋喷施工时，只需在土层中钻一个φ５cm的小孔，就能在途中喷射成直径为０.４ｍ～４ｍ的固结体，能有效提高地基的承载力；（３）能垂直、倾斜、或水平喷射注浆，适用于己有建筑物的基础加固，具有不损坏原有建筑物上部结构和不影响运营使用的优点。加固时，加固桩孔位按矩形或梅花桩布排；喷射浆液采用水灰比以实验确定，并加入适量的外加剂和掺合料以改善水泥浆液的性能。注浆示意如图T3-4所示。９图T3-4悬喷注浆示意图二、施工机具设备高压旋喷注浆的主要施工机具及设备由空压机、注浆钻机、特种钻杆和高压管路等组成，具体规格型号见下表。表1高压喷射注浆施工机具、设备表序号机械设备名称型号规格1高压泥浆泵SNC—H300型压浆车30Mpa2钻机XJ—100型工程地质钻机3浆液制备机4单管TY—101型导流器及喷头5高压胶管工作压力31Mpa，9MPaφ19mm~φ22mm三、施工工艺及技术措施首先是场地平整，合理布置料棚及机具设备安设地点、水电接头和排水沟位置，１０尽量紧凑缩短高压软管的距离；然后按照设计标定孔位，同时进行材料储备，最后进行机械检修，就位、试运转。施工工艺流程如图T3-5所示：图T3-5高压喷射注浆施工流程示意图1）钻机就位：把钻机平稳安置，调整钻杆方向，钻头对准孔位中心；2）钻孔插管：射水成孔的同时插管至预定深度；3)试喷：正式喷射前，在施工现场进行试喷，来验证各项技术指标、浆液配方等。4）喷射注浆：水泥浆液在喷射前一小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程喷注开始时，先送高压水，再送浆液和压缩空气，在底部旋喷1分钟，当达到预定喷射压力及喷浆量后，再边旋转边提升，以防浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次完成提升而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10厘米。喷射时，由专人负责检查注浆过程中的浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转及提升速度等技术数据，并记录在案。当发现浆液喷射不足影响固结质量时，钻机就位-调整钻架角度钻孔打管插管试喷注浆作业喷射结束拔管机械清洗泥浆的排泄处理１１应进行重复喷射。5）冲洗及移动机具：当喷射至