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公路桥梁水泥混凝土方形灌注桩施工工法
1 前言
方桩是灌注桩的一种特殊形式。与传统的圆桩相比,具有承载力大,成孔工艺较复杂的特点。在相同截面时方桩表面积、刚度比园桩大,因其与相同截面积的圆桩相比,在获得相同承载力的条件下,可减少桩身长度,节省工程造价,因而在桥梁工程中得以广泛应用。
2 工法特点
2.0.1 桥梁桩基方桩施工采用“两钻一挖”法。
2.0.2 较之传统的钻孔灌注桩施工圆桩,成孔工艺较复杂,。
2.0.3 用该法施工的方桩,在相同截面积,相同桩长的条件下,单桩承载力有较大提高,使群桩成排架桩的桩基数目得以减少,节省工程造价,具有一定的经济效益。
3 适用范围
方桩成孔用到液压抓斗施工方法,适用于粘性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于30%,粒径小于100㎜的土质地层。
4 工艺原理
根据水泥混凝土方桩的几何形状,再结合可选用机械的几何力学指标,同时兼顾《公路桥涵施工技术规范》,水泥混凝土方桩可采用”两钻一挖”的施工工艺。
4.0.1 采用具有自动调直功能的旋挖钻机, 可以有效地保证成孔的垂直度。至少施钻两个引孔,以同时保证成孔的平面位置.
4.0.2 两个引孔施钻完毕,中间部分可采用液压抓斗逐次抓取,直至到设计位置。由于有两个引孔的导向作用,中间部分的垂直度和平面位置亦同时得到保证,这是“两钻一挖”工艺的重要特点。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 “两钻一挖”工艺流程如下:
测量放样——矩形钢筋混凝土导墙施工—-灌注优质泥浆-—导向引孔旋挖——液压抓斗抓取中间部分——清孔——成孔检查——下钢筋笼——安装双导管——灌注水下混凝土
5.2 操作要点
5.2.1 严格保证成孔截面积。因为采取的是“两钻一挖”施工工艺,方桩两端是两个圆形引孔,因而这两个圆孔的截面积须大于或等于原设计相应的矩形截面积,如图5.2.1所示:
图5.2.1
L——方桩设计长度(m)
B——方桩设计宽度(m)
L‘——液压抓斗的最大抓取长度
显而易见,引孔的直径(桩径)
D=(B2+((L-L‘)/2)2)1/2
也就是说,当设计方桩的长L大于液压抓斗的工作长度L‘时,为保证成孔的截面积,需按照以上公式计算两个引孔直径,进而确定旋挖钻机的钻头尺寸。这是方桩施工的首要控制点。
5.2.2 保证矩形钢筋混凝土导墙的施工质量
1 方桩施工前,需先进行钢筋混凝土导墙的施工。导墙的作用相当于普通圆桩的钢护筒,即具有以下作用:
1)防止孔口坍塌
2)控制桩基的平面位置
3)量测孔深的基准面及导管埋深的基准面
4)钢筋笼吊装入孔后以导墙作为支撑结构
2 为了保证导墙的上述作用,导墙施工时必须保证其工程质量。由于导墙是方桩施工中的一道工序,设计文件中没有相应的施工图,需根据工程实际自行设计,设计原则如下:
1)导墙的净宽和净长比实际施工工艺确定的方桩最大轮廓线各多200㎜,如下图所示:
图5.2.1
附注:
单位:毫米
L——导墙的净长 B——导墙的净宽
LS——方桩轮廓线长 BS——方桩轮廓线宽
2)按照朗金土压力分布计算每延米导墙的最大弯矩,并以此来确定导墙的截面。导墙的设计方案确定后,实际施工中则严格按照方案组织实施,从导墙钢筋骨架的制作、安装,到导墙模板的支设,导墙混凝土的浇筑,每道工序严格把关,确保导墙的工程质量。
5.2.3 灌注符合要求的优质泥浆
1 为保证槽壁的稳定和墙体的质量,施工前应对造浆材料进行选择,一般选用膨润土作泥浆并掺加适量的添加剂(如:CMC)。
2 需配制的泥浆应根据地质条件、成槽方法、用途等进行配合比设计,试验合格后方可使用。
3 重复使用的泥浆应通过振动筛、旋流器、沉淀池等方法进行净化,符合要求后方可再用。
废弃泥浆和残渣应按环保的有关规定处理,并及时清远出现场。
5.2.4控制液压抓斗的每次抓取层厚
1 为保证成桩的直顺度,应根据液压抓斗的性能和土质情况确定液压抓斗每次抓取层厚。具体判断标准是:当液压抓斗夹住一定厚度的土体从开始加压到抓取完毕,整个过程悬吊液压抓斗的钢丝绳不发生扭动,则该厚度为适宜厚度。根据姚家园立交E匝道桥的施工实践,得出了每层抓取厚度不宜超过400㎜这一结论。若更换机型或土质情况发生重大变化,应根据具体的实际情况,通过首件工程实验确定。
2 挖槽过程中应连续并始终保持槽内充满泥浆,保证槽壁的稳定。
5.2.5 缩短成孔待灌期,钢筋笼场外焊接成整体,一次吊装入孔。
方桩成孔后体积庞大,一旦坍孔,后果不堪设想。应尽量缩短成孔后等待灌注的时间。传统施工工艺是钢筋笼分段制作(一般为两段),先吊装第一段入孔,然后吊装第二段,在孔口施焊,焊接完毕,并待冷却后,再整体吊装就位,施焊的时间加上冷却的时间即是发生坍孔的危险期,所以为了消
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