施工中如何處理老橋基礎

程 偉 張鄭利

摘要:隨著經濟的發展,車量迅速增加,車流量對道路工程的質量和等級要求也越來越高,許多道路橋梁需要擴建。然而,再建的橋梁往往造成新老橋基礎的重合,施工中須排除原有橋梁基礎障礙,才能保證新橋施工的順利進行。重點介紹橋梁建設中對老橋基礎的處理措施。

關鍵詞:橋梁;基礎;措施

1 某工程概況

某大橋要在拆除老橋的基礎上進行擴建,由主橋、引橋及兩頭引道組成,該橋址處地質狀況較好,主要為亞粘土層,原有橋梁為鋼筋混凝土桁架拱橋,新橋施工前老橋上部結構已被拆除。通過施工實測和多方調查,確定老橋墩墩身以下為鋼筋混凝土承臺,承臺以下為打入樁基礎。新橋施工前,已通過水下爆破拆除墩身,爆破后,部分混凝土殘渣散落在河床表面,也給新橋基礎施工造成一定難度。

2 施工方案擬定

根據墩址處地質水文文件,考慮后序工序施工要求,老橋樁基礎清除必須做到以下幾點:(1)一次性成功,樁體須全部消除,以利鉆孔灌注樁施工,不能出現斷樁,使部分樁體留地下。(2)拔除方樁過程中,盡可能保持樁四周土體的穩定性,以確保灌注樁施工質量。(3)新橋主跨橋墩為三樁式墩身,待清除老橋打入樁距新橋灌注樁,因此,在樁體清除過程中,盡可能減少對附近土體產生沖擊力,避免對新橋已成樁體造成損害。所以,施工方案擬定采取從土體中剝離樁體,施加外力拔除的方法。該方案實施安全可靠,一次性拔除,對已成樁及周圍土體影響較小。打入樁拔除后,及時封填土,短期內可進行鉆孔灌注樁施工。

3 施工方法

3.1 待拔樁位

設鋼護筒,待拔樁在鋼護銅內,以偏移鋼護筒中心40cm為佳。鋼護筒打入河床表面以下,打入深度根據河床土質密實情況而定,使鋼護筒在鉆孔過程中能隨承受一定高度的靜水壓力。

3.2 待拔樁側四周孔位連通

連通后,進行清孔作業。清孔主要目的是促進待拔樁側土完全剝離,減小拔樁摩阻力。清孔由鉆桿或其它管具送進高壓水,水流出口向著樁側,順序由上向下進行。沉淀在孔底的沉渣隨同泥漿由護筒口流進沉淀池,部分沉積在大直徑孔底。清孔時泥漿濃度控制在120g/cm3,并注意保持護筒內承壓水頭高度,以防清孔過程中坍孔現象的發生。

3.3 待拔樁與鋼護筒壁

在待拔樁與鋼護筒壁距離最大處鉆大直徑孔,孔深超過待拔樁尖以下不少于20m,孔徑不小于80cm,并使待拔樁側面緊貼孔壁上,以便潛水員從大直徑孔孔口處入水,檢查待拔樁周圍土質剝離情況,固定捆綁千斤繩。在待拔樁周圍,與大直徑孔壁接合處起,連續鉆小直徑孔,小直徑孔深不少于待拔樁長,孔徑20cm～40cm,先后孔位應連續,以保證待拔樁與四周土完全分離。

3.4 清孔結束

清孔結束,潛水員由大直徑孔內下潛一定深度,檢查樁四周土剝離情況,固定捆綁千斤繩,進行拔樁作業。

4 實施步驟

4.1 埋設鋼護筒

鋼護筒采用厚度10mm鋼板卷制而成,內徑20m,為方便使用,護筒加工成單節長20m,各節之間法蘭連接,最底節底口。鋼板切割成45°坡口,以利護筒夯擊下沉。護筒就位應準確,滿足大小直徑孔鉆孔需要。就位前應用沖抓錐清除待拔樁四周河床混凝土殘塊及其它雜物、淤泥,使待拔樁頂高出護筒內河床面30～50cm,以利鋼護筒準確就位。就位時,鋼護筒由鉆架吊起,直立拼接下沉,待護筒底口切入河床后,再整體吊起,由潛水員引導護筒準確就位。夯擊下沉過程中應采取措施確保鋼護筒不偏位,就位后最大傾斜度不得大于1%。護筒底口穿過河床表面淤泥,切入較穩定亞粘土層15～20m,根據經驗能夠滿足鉆孔需要。鋼護筒就位后,用直徑50cm沖抓錐沿鋼護筒內壁四周抓撈護筒內淤泥層中混凝土殘塊,沖抓錐落距不能太大,控制在25m左右。沖抓過程中,應避開待拔樁,以防造成樁頭混凝土破碎,樁體鋼筋向四周散開,增加水下切割難度。若護筒內淤泥層太厚,沖抓效果不夠理想,應清除護筒內淤泥。

4.2 鉆孔剝離待拔樁四周土層

護筒就位并固定后,進行鉆機就位和校正。先在樁一側鉆大直徑孔,鉆孔前應有潛水員引導,準確定孔位。大直徑孔壁與待拔樁側面應有不小于5cm的間隔,避免鉆孔過程中鉆頭碰及樁體,造成斜孔和機械事故發生。為確保護壁效果,泥漿濃度一般控制在130～140g/cm3之間,或采用膨潤土造漿護壁。鉆進過程中,應根據具體情況,合理控制鉆孔進度。小直徑孔鉆孔方法,也采取泥漿正循環,成孔直徑30cm,孔壁距相鄰孔及待拔樁側面應有5cm左右間距,避免鉆孔過程中鉆頭偏移或碰及混凝土樁身。發生此情況,應移動鉆機偏離相鄰孔位或待拔樁一定距離,再繼續鉆進。每一孔成孔后,即時清除孔內沉渣,清孔采用鉆機自配設備,從鉆桿底端射水,由上至下,鉆桿下移速度0.5m/min左右。水流盡可能射向待拔樁側,流向與樁側面成45°角向下,防止水流直接沖擊待拔樁側相對孔壁,造成坍孔,影響樁側土剝離效果。四周孔清孔完畢,進行拔樁準備工作。

4.3 搭設拔樁工作平臺

工作平臺是樁體拔除過程中主要承重體系,本身應有足夠的承載力和穩定性。工作平臺采用打入鋼管樁作基礎,鋼管樁用直徑180mm,壁厚6mm鋼管加工制成。鋼管樁沿新橋橋墩中線兩側分雙排布置,每排樁間距15～20m,排間距160m。近墩身兩排樁間距40m,滿足鉆孔灌注樁和拔樁施工要求。鋼管樁樁頂用槽鋼連成一整體,槽鋼焊接在樁頂上,增加施工平臺整體穩定性。槽鋼頂面縱向布置"工"字鋼,作為荷載分配梁。為滿足鉆孔灌注樁施工需要,整個施工平臺搭成長220m,寬750m,共打入鋼管樁44根,根據河床土質情況計算和經驗估算,施工平臺能承擔豎向荷載約350t,滿足施工需要。

4.4 拔除鋼筋混凝土方樁

4.4.1 拔樁要克服的阻力

(1)由于樁側摩阻力與樁側土剝離情況有關系,估算樁側摩阻力,要弄清樁側土層剝離效果。從具體施工中知道,采用樁側鉆孔閉合方法剝離土層,剝離效果一般在50%～60%,且樁體上半部分剝離效果較好,在80%以上,下半部因土質堅硬,并夾有大量結核性物質,造成鉆位偏離,影響剝離效果。(2)待拔樁體及附著土自重,根據樁體截面形狀和長度計算。(3)樁體拔動瞬間,在樁尖及樁側四周形成真空,產生真空引力。這是一個變力,隨著樁體拔動,樁側土被破壞,真空引力減小消失。在具體實施過程中,不計真空引力,根據樁側土層剝離情況,估算待拔樁摩阻力及樁體和附著土重之和約為600～750kN。所有設備提供的總牽引力不得小于樁側摩阻力和樁體自重之和的15～20倍。

4.4.2拔樁具體步驟

(1)在工作平臺上組拼兩排平行的立體桁架梁,桁架梁跨越樁位,間距70cm,其上布置4排20cm×20cm×220cm雙層方木,作為拔樁時施工加上拔力的作用點。拔樁采用4套20t手拉葫蘆和1套牽引力為35t的滑輪組共同施加。(2)在已剝離土層的方樁上端固定捆綁千斤繩,千斤繩應捆綁牢固,防止上拔樁過程中上脫。同時根據千斤繩的位置和方向固定手拉葫蘆及牽引滑輪組。在每一根受力千斤繩同一平面位置拴一根紅色信號繩,判定拔樁過程中方樁的位移情況。(3)手拉葫蘆施力應均衡。施加總的牽引力達到估算的樁側摩阻力和樁體及附著土自重之和時,停止施力,持荷10～15h,并注意觀察鋼絲繩及各施力設備的工作情況,此后,牽引力每增加15%,停止并持荷10～15h,以減小樁尖及樁側產生真空引力影響,直至拔出樁體10～15m。

5 束結語

在老橋原位重建工程,新橋基礎施工常受到老橋原有基礎影響,能否順利處理,是影響新橋施工順利進行的關鍵,以上工程中的措施可為今后的施工提供借鑒。

參考文獻

[1]唐謙,郝智明,劉洪.影響鉆孔灌注樁施工的老橋基礎處理[J].華東公路,2002,4.