跨江懸索橋南錨碇基礎地連牆施工技術詳解

2021-03-04 09:47:26 字數 6177 閱讀 2142

1 施工工藝流程

地連牆施工工藝流程見圖5.1-14。

2 槽段劃分及說明

本工程地連牆軸線兩個直徑為57.5m圓相交,圓心距23m,相交點的連線為隔牆槽段,外圍地連牆周長227.966m,隔牆地連牆軸線長52.

7m。考慮本工程完全採用液壓銑槽機施工,每銑長為固定值2.8m,擬劃分65個槽段,ⅰ期槽孔32個(含兩個特殊槽孔)、ⅱ期槽孔33個。

其中外圍ⅰ期槽長6.313m,共分三銑成槽,ⅱ期槽長2.8m,一銑成槽。

ⅰ期槽特殊槽段為y形,為三牆交界槽段,共分五銑成槽。隔牆槽段ⅰ期有兩種槽長,其中槽長為6.337m的槽段為三銑成槽,槽長為5m的槽段為二銑成槽。

本工程採用銑接法進行槽段搭接,搭接厚度為外圍槽段為27.3cm,隔牆槽段為20cm。槽孔劃分情況見圖5.

1-15:

3 成槽及相關裝置選型

根據工程的特點及工程量,擬採用德國寶峨公司的1臺bc32型液壓銑槽機和1台寶峨gb34液壓抓斗,可以滿足地連牆的成槽施工要求。

4 成槽順序及連線接頭

4.1 成槽順序

按照有利於裝置操作和發揮功效、施工方便、ⅱ期槽在ⅰ期槽完成後不宜太久(強度過高增加銑銷難度)等原則,初步考慮按如下順序進行成槽:

(1)總體順序先施工靠江側基坑外圍地連牆,再施工隔牆地連牆,最後施工背江側外圍地連牆;

(2)先施工ⅰ期槽,再施工ⅱ期槽,從上游側特殊ⅰ期槽開始第乙個槽段施工,然後順時針方向依次進行ⅰ期槽施工,當相鄰兩ⅰ期槽強度達75%時,開始進行其間的ⅱ期槽施工,以免時間太長混凝土強度過高,增加銑削的難度。由此ⅰ、ⅱ期槽錯開幾個槽段同步向前推進,直至地連牆最後封閉。對於最後封閉槽段,因相鄰ⅰ期槽混凝土齡期相差較長時間,強度差異較大,為防止因強度差異導致孔斜,對後澆ⅰ期槽混凝土適當加大標號,盡可能地減小兩側ⅰ期槽的強度差異。

地連牆成槽順序見下圖:

(3)對於單個槽段,特殊ⅰ期槽採用六銑成槽,其餘外圍ⅰ期槽採用三銑成槽;隔牆5m長ⅰ期槽段採用二銑成槽,其6.3mⅰ期槽段採用三銑成槽。ⅰ期槽段的銑槽順序見下圖。

4.2 槽段連線接頭

本工程牆段連線擬採用「銑接法」。即在兩個ⅰ期槽中間下入一銑,銑掉ⅰ期槽孔端的部分混凝土形成鋸齒形搭接,ⅰ、ⅱ期槽孔在地連牆軸線上的搭接長度為20~25cm。此方法在國內外大型地連牆專案中大量應用,施工方法成熟。

銑接法施工見下圖。

5 成槽工藝和方法

5.1 成槽工藝

成槽工藝說明見下圖。

5.2 成槽方法

(1)純抓法

每個槽段頂部7~8m粘土層採用機械抓斗直接抓取,裝車運至棄土場,同時補充膨潤土泥漿護壁,其優點在於:上部為粘性土,泥漿淨化器對於粘性土分離效果不理想,給運渣及施工環境帶來不利影響,而用純抓法直接抓取大部分粘土層可以有效克服這一問題;機械抓斗帶有導向板,對於淺層粘性土層抓取工效較高且垂直度可控制在有效範圍內;上部7~8m採用抓斗開孔後,給銑槽機起步導向及開孔泥漿迴圈提供條件。

(2)純銑法

對於8m深以下粘土層和砂性土層、全風化、強風化基岩採用液壓銑槽機直接銑削的純銑法鑽進。

(3)鑿銑法

對於槽孔下部難以銑削的堅硬基岩層採用鑿銑法,即採用衝擊鑽進行多點衝擊破碎岩石後,下入液壓銑槽機銑削至難以進尺,再用衝擊鑽繼續衝砸,重複上一過程,直至孔底標高。

擬採用的岩層鑽進工藝流程見下圖。

6 泥漿製備、固壁及清孔換漿方法

本工程地連牆成槽護壁全部採用優質膨潤土泥漿進行護壁。

6.1 原材料選擇

泥漿中的無用固相含量(含砂量)指標是衡量泥漿優劣的重要指標。

對泥漿中的無用固相含量(粒徑大於74μm的顆粒)要嚴加控制。無用固相含量高於允許值的泥漿的流變性能就會變壞,泥皮質量也會變的疏鬆,韌性低而透水性強,從而導致槽孔內泥漿的失水量增大,引起孔壁坍塌和泥皮脫落,造成大量滲漿和塌孔。

因此為確保泥漿的質量,避免發生孔壁坍塌現象,本項工程選用200目鈣基膨潤土製備泥漿。分散劑選用工業碳酸鈉,並適當新增入cmc。選擇使用膨潤土泥漿的原因還有以下幾點:

(1)本工程所處理的基礎有覆蓋層、淤泥質土、砂土等地層,很不穩定,施工中漏漿現象不可避免,因此應採用優質泥漿固壁,這樣能夠減少泥漿漏失、槽孔塌孔;

(2)沉渣如果被埋在地下連續牆底部,將影響牆底部位的抗滲效果,這些沉渣在基坑外圍高水頭作用下將會產生集中滲流、流土、管湧,使地下連續牆失穩;

(3)膨潤土泥漿可形成緻密的泥皮,可最大限度的確保槽孔孔壁的安全;

(4)牆底沉渣會加大牆體的沉陷變形。大量的沉渣如果混入牆體混凝土中,會形成牆體中的薄弱部位;

(5)沉積在混凝土表面的沉渣會降低混凝土的澆注速度;

(6)膨潤土本身含砂量很低,所製作的泥漿密度較普通粘土泥漿小,有利於幫浦槽孔清孔;

(7)膨潤土漿密度較粘土漿小,可減少槽孔泥漿對周圍地層產生劈裂的危險性和可能性。

製漿材料

所用主要原材料如下:

a-1、 膨潤土:採用國產ⅱ級鈣土;

a-2、 水:採用現場抽取的水;

a-3、 分散劑:採用工業碳酸納(na2co3)等;

a-4、 增粘劑:採用中粘度羧甲基纖維素(cmc)。

6.2 漿液配比及效能

擬用泥漿配比及效能指標見下表。

6.3 泥漿的拌制

將水加至攪拌筒1/3後,啟動製漿機。在定量水箱不斷加水的同時,加入膨潤土粉、鹼粉等外加劑,攪拌2min後,加入cmc液繼續攪拌1min即可停止攪拌放入新漿池中,待靜置膨化24h後使用。

6.4 泥漿的迴圈使用與**處理

銑削鑽孔時,置於銑削頭中的6″泥漿幫浦抽吸孔底泥漿並經6″輸漿管路送至地面的泥漿淨化系統進行除砂處理,處理後的泥漿經管路返回槽孔中,如下圖所示。

經較長時間使用,如泥漿粘度指標降低,適當摻加新漿進行調整;如粘度指標公升高,可加入分散劑,經處理後仍達不到標準的必須廢棄。

澆注混凝土時,自孔口流出的泥漿一般均直接用幫浦輸送至**漿池中,作為其它槽孔開挖用泥漿。混凝土頂面以上1m左右的泥漿會被汙染而造成劣化,應予以廢棄處理。

槽孔終孔並驗收合格後,即採用液壓銑槽機進行幫浦吸法清孔換漿。將銑削頭置入孔底並保持銑輪旋轉,銑頭中的泥漿幫浦將孔底的泥漿輸送至地面上的zx500型泥漿淨化機,由振動篩除去大顆粒鑽碴後,進入旋流器分離泥漿中的粉細砂。經淨化後的泥漿流回到槽孔內,如此迴圈往復,直至回漿達到「砼澆注前槽內泥漿」的標準。

在清孔過程中,可根據槽內漿面和泥漿效能狀況,加入適當數量的新漿以補充和改善孔內泥漿。

6.5 牆段接縫處理

ⅱ期槽清孔換漿結束前,採用鋼絲刷子鑽頭自上而下分段刷洗ⅰ期槽端頭的砼孔壁。鋼絲刷子鑽頭自身重量較輕,可用螺栓將其固定在機械式抓斗的鬥體或液壓銑槽機導向箱體一端,利用其較大的自重使鋼絲刷子緊貼於鋸齒形的砼表壁上,從而可對其進行較為徹底的刷洗。直至刷子鑽頭上基本不帶泥屑,孔底淤積不再增加。

6.6 清孔合格標準

清孔換漿工作結束後1h,進行檢查,標準為:

孔底淤積厚度≤10cm;

從距孔底0.2~0.5m處取漿試驗,應達到「泥漿效能指標控制標準」表中砼澆注前槽內泥漿標準。

7 地連牆成槽質量控制方法

7.1 質量控制標準

(1)槽孔開挖要求

1)槽孔寬度:150±3cm;

2)槽孔深度應滿足進入中風化岩層3m(由補充詳勘事先確定終孔深度,成槽時將鑽碴與詳勘地質剖面圖進行對比確認);

(2)槽孔的開孔

孔位偏差不大於3cm。施工前,採用測量儀器在導牆上測量放線,並留有明顯的標記。

(3)槽孔垂直度

槽孔要求控制孔斜率不得大於2.5‰,且相鄰兩槽段中心線在任一深度的偏差均不大於60mm。

7.2 檢測措施

銑槽機上配備隨鑽測斜儀,隨時可以對孔斜和孔深進行測量。通過連貫進行檢查和觀察,可以及時發現鑽孔中的異常情況並採取針對措施予以解決,以避免孔斜問題的進一步惡化。

終孔後,應進行槽孔驗收。終孔驗收的專案有深度、寬度和孔形,擬採用日本koden公司的dm-684型超聲波測井儀或銑槽機進行測量。超聲波測井儀可同時測繪x軸和y軸兩個方向的孔形,快捷方便、精度高。

若達不到設計要求精度,則應進行處理後才能下放鋼筋籠。

8 鋼筋籠製作和起吊安裝

8.1 鋼筋籠製作

(1)鋼筋籠製作結構

根據鋼筋籠設計圖紙,在製作前繪製鋼筋籠的加工詳圖。根據聲測管(兼牆下帷幕注漿預埋管)的布置要求,將注漿管預先焊接在鋼筋籠的適當位置上。

(2)鋼筋籠製作要求

1)分節加工

本工程鋼筋籠最大長度約50m,最大重量達106t(特殊槽段),根據配備吊機的起吊能力,鋼筋籠分為兩節加工在同一平台上成型。鋼筋籠的總長度原則上按地質詳勘最終確定的各槽終孔深度來控制,具體上、下節的分節長度在鋼筋籠總長確定後再行確定,分節原則是滿足吊車的吊高和吊重。

2)鋼筋籠保護層

鋼筋籠內、外側主筋淨保護層厚度均為80mm。為保證保護層厚度,在鋼筋籠兩側焊接凸型鋼片,作為定位塊,ⅰ期槽鋼筋籠每側設三列(特殊槽段外側每面三列,內側每面二列),ⅱ期槽每側設兩列,每列縱向間距為4.0m。

3)籠體形狀

整個鋼筋籠的外形應符合槽孔的形狀,並按設計要求將下節鋼筋籠的底端0.4m做成向內以1:10收縮的形狀。

4)籠體鋼筋連線

豎向主筋連線採用直螺紋機械接頭連線。抗剪鋼筋、接駁器連線筋、插筋與豎向主筋之間採用10d單面搭接焊。

水平向鋼筋連線採用10d單面搭接焊。

豎向與水平鋼筋之間進行焊接時,先用點焊焊牢,交叉點焊數不得少於總數的50%。主筋與籠體四周稜邊橫筋及各加強筋的交叉點處全部焊接。

上下節鋼筋籠在槽孔口對接時,採用冷擠壓套筒機械接頭對接。

重要的焊接工藝和焊接引數,在正式施工前通過現場試驗確定。

5)鋼筋籠加固和擱置

為滿足鋼筋籠起吊要求,需在鋼筋籠吊點處對鋼筋籠進行加固,上、下節鋼筋籠各水平吊點均設定在主筋上,各用四根抗剪鋼筋予以加固,各節鋼筋籠頂部縱向主吊點採用加強鋼板製作。

為方便吊放鋼筋籠入槽,上、下節籠各內、外側的統一高程處設定一排鋼板擱置,下節籠擱置為δ=20mm,高度200mm,上節籠擱置為δ=30mm,高度200mm。

隔牆大多槽段因設計頂部15m沒有鋼筋籠,在鋼筋籠製作時設計專門的型鋼定位架,滿足鋼筋的起吊下放和定位要求,定位架與鋼筋籠主筋焊接連成整體,需具有足夠的剛度,確保鋼筋籠在下放和混凝土澆注過程中不變形。

6)鋼筋籠的附屬連線鋼板、連線鋼筋及各種預埋管件和儀器,須在仔細核對其位置和結構型式後進行焊接或綁接。

(3)鋼筋籠製作控制標準

8.2 鋼筋籠的起吊安裝

本工程ⅰ期槽段鋼筋籠組裝後重量較大,最大達106t,需採用「鋼扁擔」,雙鉤起吊,兩特殊槽段鋼筋籠安裝擬採用一台250t汽車吊和一台150t履帶吊,250t汽車吊車為主吊,150t履帶吊為抬運及空中翻轉之用。其它槽段鋼筋籠安裝採用一台150t履帶吊和一台100t履帶吊,150t履帶吊為主吊,100t履帶吊車為抬運及空中翻轉之用。

以兩特殊槽段鋼筋籠為例,對鋼筋籠的起吊安裝進行介紹。

(1)鋼筋籠起吊吊點設計

鋼筋籠用兩個吊車起吊,其中主吊吊點ⅰ期槽籠8個、ⅱ期槽籠4個,布置在每截鋼筋籠的上方;副吊吊點ⅰ期槽籠9個、ⅱ期槽籠6個,布置在鋼筋籠的上、中、下部,吊點布置見下圖。

(2)吊具

主、副吊具採用「鋼扁擔」起吊架、滑輪自動平衡重心裝置,中間不倒繩,一次吊起。主吊吊具按150t荷載設計,單繩20t;副吊吊具按70t荷載設計,配3個20t雙門滑輪。

(3)鋼筋籠的平移

水平運輸時,採用150t履帶吊作為主吊,100t履帶吊作為副吊,由兩台履帶吊共同將分節鋼筋籠水平起吊。先將鋼筋籠吊離地面30cm左右,停機檢查吊點的可靠性及鋼筋籠的平衡情況,確認正常後開始緩慢移動主吊及輔吊,將鋼筋籠運輸至槽孔前的施工平台上。運輸過程中絕對避免鋼筋籠在地面拖引,導致鋼筋籠變形。

鋼筋籠吊運方式見下圖。

(4)鋼筋籠的下設

在正式下設鋼筋籠前,先下試籠,試籠高度15m,其截面尺寸與正式鋼筋籠相近(厚度略大)。如試籠不能順利下放到底,則應查明原因並糾正後方可開始下入鋼筋籠。

在孔口起吊時,250t吊車改為主吊。緩慢起公升逐步轉移重量,150t履帶吊抬起後逐步前送,通過滑輪組保持9個(或6個)吊點的平衡,直至豎起後重量全部轉移到250t吊車上。

在鋼筋籠下設時,對準槽段中心軸線,吊直扶穩,緩緩下沉,避免碰撞孔壁。

下節鋼筋籠下到孔口時,採用加強的槽鋼將鋼筋籠的加強頂部穩固住並架立在導牆上。然後起吊上節鋼筋籠,豎直後,使上、下節各主筋一一對上,同時用定位銷定位後進行焊接,擠壓套筒連線主筋。

在鋼筋籠接近至預定高程時,應檢查籠體平面位置,如超出標準,應進行調整。上節鋼筋籠預設8個同高程的吊點,當鋼筋籠下設到預定高程時,用槽鋼將鋼筋籠架立在導牆上,並用水準儀校準槽鋼的頂面高程,確保在同乙個水平面上。

9 混凝土澆注

9.1 混凝土原材料

選擇滿足設計和規範要求的原材料。

9.2 混凝土配合比設計

抗壓強度:c35,按f45進行強度設計;

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