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【摘要】在市政工程建设中,桥梁地下承重结构形式以现浇桩基础为主,桩基成孔作业是结构建造施工的重要一环,文章以实际工程为例,介绍了现场环境受限,常规大型钻孔设备就位困难情况下,结合现场实地条件,灵活采用紧凑型冲抓钻进行成孔施工,并采取稳妥可靠技术质量管理措施,取得良好技术经济效益,以期促进相关施工水平发展。
【关键词】桥梁现浇桩基础 成孔施工 电动冲抓钻 节能环保 技术经济效益
一、 工程概况
友谊大街跨太平河大型桥梁是石家庄城市北延发展战略的重要工程,桥梁总宽50米,连续三跨,主跨55米,跨越石津主干渠,采用后张预应力钢筋砼现浇连续箱梁结构,下部承重构造为钻孔灌注桩基础,灌注桩桩径1.5m、桩长46m。现场平面位置见图1。
图1 现场平面位置示意图
二、施工安排
工程现场桥梁桩基拟施工位置上方有现状使用电力线路,架空高度不满足大型钻孔机械作业要求。由现场探挖及地勘资料可知,该区域地下水对桩基施工不构成影响。综合考虑现场地质条件及基桩钻孔作业高度受限环境因素,确定采用紧凑型电动冲抓钻干作业法成孔,成孔后钢筋笼分段吊装焊接就位,进行砼灌注成桩。施工顺序采取隔桩跳打方式,同时作业孔位保持6米以上间距,相邻桩施工间隔时间大于36小时,避免相邻孔位施工扰动影响。现场采取严密安全防护,洛阳铲机械吊架与电力、通信线路保持2米以上安全距离,施工过程中加强对周边建筑物、地下管线的观测、监护。钻孔施工质量按照相应施工技术质量规范标准控制,并严格履行工程质量检查验收程序,
三、技术及质量控制
在采用紧凑型电动冲抓钻干作业法成孔施工过程中,现场主要采取了以下技术、质量控制措施:
(1)成孔机械为可启闭双页电动冲抓钻,以铲体冲击动能通过铲刃切削土体并由铲体的闭合抓取将土提升至地面,循环运行直至成孔。冲抓钻机械性能优劣在很大程度上决定了桩孔施工的效率,对电动机、卷扬机、铲体、钢丝绳、吊架、底盘等机械构配件要及时维护检修,保证运行状态良好,现场供电源要求安全、稳定、持续,作业前及时详细进行技术交底,保障作业的连续紧凑。
(2)桩孔作业前按照规划位置及设计文件现场测量放线并设置牢固测设标识,复测无误后方可进行冲击成孔作业。作业过程中要经常根据测设标识对孔位进行检查复核,保证冲抓钻吊架支设稳定坚固,严防因碰撞扰动导致成孔作业位置偏移、粗差现象发生,确保桩孔平面位置、桩孔深度、桩孔垂直度等符合相应规范要求。
(3)对于现场局部砂质夹层地带,可在砂质土区域均匀掺入湿润粘性土,冲抓钻铲体下加装扁铲冲击捣和,增加土体粘聚性,便于铲体闭合抓取。作业中当发生异响、地面沉陷、出现地下水以及其它不正常情况时,应停止操作,查明原因采取措施处理并做好记录后方可继续施工,要求机械操作手熟练、细心,现场钻孔记录真实、规范。
(4)钢筋笼在桩孔就位后要尽快浇筑砼,砼灌注时,采用丝口对接串筒直通孔底进行灌注,连续供料防止砼出现离析、桩内冷缝等质量缺陷。。
四、成孔方式技术经济指标对比分析及结语
经测算论证及实际检验,本工程采用几种常规成孔方式主要技术经济指标对比列表如下:
成孔 对比 方式 项目 | 紧凑型电动 冲抓钻成孔 | 人工成孔 | 旋挖钻干作业 成孔 | 长螺旋钻 成孔 |
安 全 | 干作业成孔过程对孔周土体冲压密实、不易坍孔,安全系数较高。 | 人员桩孔内作业,危险系数高,尽可能不采用。 | 安全系数较高 | 安全系数较高 |
质 量 | 成孔边壁平滑适用于护壁桩,孔径、垂直度质控指标易保证。 | 人工操作,质控指标较易保证。 | 孔壁较粗糙,较易因底盘支设不平、场地承载力不均等导致垂直度偏差。 | 孔壁较粗糙,钻进过程垂直度易发生偏差,不利于后续工序进行。 |
进 度 | 速度快,5~6m/h (孔径800mm) | 须进行桩孔护壁作业,速度慢,1~2m/d (孔径800mm) | 速度快,5~6m/h (孔径800mm) | 速度快,7~9m/h (孔径800mm) |
环 保 | 无废浆废液排放,减少水资源消耗,土方直接清运,能耗低,环保要求易达到。 | 桩孔护壁施工有污染环境可能,需采取控制措施。 | 环保要求易达到 | 环保要求易达到 |
成本造价 | 117元/米 (孔径800mm) | 239元/米 (孔径800mm) | 194元/米 (孔径800mm) | 136元/米 (孔径800mm) |
适用环境 | 土层均质稳定、土质粘结力良好、无地下水环境,对场地空间适应性强。 | 土质条件好,无地下水环境,软弱及砂质地层不适宜。 | 地下水位以上的黏性土、粉土、黄土、粒径不大的砂砾土,场地要求平整、坚实、宽阔。 | 地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土,场地要求平整、坚实、宽阔。 |
电动冲抓钻结构简单、操作便捷耗能低,其利用自由落体运动产生的冲击动能切削成孔,孔周土体在冲压效应下直顺密实,安全质量较易保障,且孔壁平滑适合护壁桩结构采用。针对适宜的工程水文地质条件和施工环境(土层均质稳定、土质粘结力良好、无地下水影响、现场成孔施工场地高度及空间受限),采用紧凑型电动冲抓钻干作业法成孔进行灌注桩施工具有成孔迅速、工序紧凑、环保无污染、施工占地空间小、造价低廉的特点,根据现场情况制定科学合理、切实可行的施工方案,结合以严格到位的过程控制,可以取得良好的技术经济效果。