1、水中桩基础施工 水中修筑桩基础显然比旱地上施工要复杂困难得多, 尤其是在深水急流大河中修筑桩基础。为了适应水中施工环境, 肯定要增添浮运沉桩及相关设备和采取水中施工特殊方法。 常见浮运沉桩设备是将桩架安设在驳船或浮箱组合浮体上, 或使用专用打桩船, 有时配合使用定位船、 吊船等, 在组合船组中备有混凝土工厂、 水泵、 空气压缩机、 动力设备、 龙门吊或履带吊车及塔架等施工机具设备。所用设备可依据采取施工方法和施工条件选择确定。 因地制宜水中桩基础施工方法有多个, 就常见基础方法分浅水和深水施工简明介绍以下。 1.浅水中桩基础施工 对于位于浅水或临近河岸桩基, 其施工方
2、法类同于浅水浅基础常采取围堰修筑法, 即先筑围堰, 后沉基桩方法。对围堰所用材料和形式, 以及多种围堰应注意要求, 与浅基础施工一节所述相同, 在此不作赘述。围堰筑好后, 便可抽水挖基坑或水中吸泥挖坑再抽水, 然后作基桩施工。临近河岸基础若场地有足够大时, 桩基础施工如同在旱地施工一样; 河中桩基础施工, 通常可借围堰支撑或用万能杆件拼制或打临时桩搭设脚手架, 将桩架或龙门架与导向架设置在堰顶和脚手架平台上进行基桩施工。 在浅水中建桥, 常在桥位旁设置施工临时便桥。在这种情况下, 可利用便桥和对应搭设脚手架, 把桩架或龙门架与导向架安置在便桥和脚手架上, 利用便桥进行围堰和基桩施工, 这么
3、在整个桩基础施工中可无须动用浮运打桩设备, 同时也是处理料具、 人员运输自勺好措施。设置临时施工便桥应在整个建桥施工方案中考虑, 依据施工场地水文地质、 工程地质、 施工条件和经济效益来确定。通常在水深不大(3~4m)、 流速不大、 不通航(或保留部分河道通航), 便桥临时桩施工不困难河道上, 可考虑采取建横跨全河便桥, 或靠两岸段便桥方案。 2.深水中桩基础施工 在宽大江河深水中施工桩基础时, 常采取笼架围堰和吊箱等施工方法, 现介绍以下。 1)围堰法 在深水中低桩承台桩基础或承台墩身有相当长度需在水下施工时, 常采取围笼(围囹)修筑钢板桩围堰进行桩基础施工(围堰应含
4、有基础要求, 围笼结构等可参阅前面围堰部分相关内容)。 钢板桩围堰桩基础施工方法与步骤以下(其中相关钢板桩围堰施工部分已在前面较具体介绍)。 (1)在导向船上拼制围笼, 拖运至墩位, 将围笼下沉、 接高、 沉至设计标高, 用锚船(定位船)或抛锚定位; (2)在围笼内插打定位桩(能够是基础基桩也能够是临时桩或护筒), 并将围笼固定在定位桩上; 退出导向船; (3)在围笼上搭设工作平台, 安置钻机或打桩设备; (4)沿围笼插打钢板桩, 组成防水围堰; (5)完成全部基桩施工(钻孔灌注桩或打入桩); (6)用吸泥机吸泥, 开挖基坑; (7)
5、基坑经检验后, 灌注水下混凝土封底; (8)待封底混凝土达成要求强度后, 抽水, 修筑承台和墩身直至出水面; (9)拆除围笼, 拔除钢板桩。 在施工中也有采取先完成全部基桩施工后, 再进行钢板桩围堰施工步骤。是先筑围堰还是先打基桩, 应依据现场水文、 地质条件、 施工条件, 航运情况和所选择基桩类型等情况而确定。 2)吊箱法和套箱法 在深水中修筑高桩承台桩基时, 因为承台位置较高不需座落到河底, 通常采取吊箱方法修筑桩基础, 或在已完成基桩上安置套箱方法修筑高桩承台。 (1)吊箱法 吊箱是悬吊在水中箱形围堰, 基桩施工时用作导向定位, 基桩完成
6、后封底抽水, 灌注混凝土承台。 吊箱通常由围笼、 底盘、 侧面围堰板等部分组成。吊箱围笼平面尺寸与承台对应, 分层拼装, 最下一节将埋入封底混凝土内, 以上部分可拆除周转使用; 顶部设有起吊横梁和工作平台, 并留有导向孔。底盘用槽钢作纵、 横梁, 梁上铺以木板作封底混凝土底板, 并留有导向孔(大于桩径50mm)以控制桩位。侧面围堰板由钢板形成, 整块吊装。 吊箱法施工方法与步骤以下: ①在岸上或岸边驳船1上拼制吊箱围堰, 浮运至墩位, 吊箱2下沉至设计标高(图a); ②插打围堰外定位桩3, 并固定吊箱围堰于定位桩上(图C)); ③基桩5施工(图b), c),
7、4为送桩) ④填塞底板缝隙, 灌注水下混凝土; ⑤抽水, 将桩顶钢筋伸入承台, 铺设承台钢筋, 灌注承台及墩身混凝土; ⑧拆除吊箱围堰连接螺栓外框, 吊出围笼。 (2)套箱法 这种方法是针对先用打桩船(或其她方法)完成了全部基桩施工后, 修建高桩承台基础水中承台一个方法。 套箱可预制成与承台尺寸对应钢套箱或钢筋混凝土套箱, 箱底板按基桩平面位置留有桩孔。基桩施工完成后, 吊放套箱围堰, 将基桩顶端套入套箱围堰内(基桩顶端伸入套箱长度按基桩与承台结构要求确定), 并将套箱固定在定位桩(可直接用基础基桩)上, 然后浇注水下混凝土封底, 待达成要求强度后即可抽
8、水, 继而施工承台和墩身结构。 施工中应注意: 水中直接打桩及浮运箱形围堰吊装正确定位, 通常均采取交汇法控制, 在大河中有时还需搭临时观察平台; 在吊箱中插打基桩, 因为桩自由长度大应细心把握吊沉方位; 在浇灌水下混凝土前应将底桩缝隙堵塞好。 3)沉井结正当 在深水中施工桩基础, 当水底河床基岩裸露或卵石、 漂石土层钢板围堰无法插打时, 或在水深—流急河道上为使钻孔灌注桩在静水中施工时, 还能够采取浮运钢筋混土沉井或薄壁沉井(相关沉井内容见下节)作桩基施工时挡水挡土结构(相当于围堰)和沉井顶设作工作平台。沉井既可作为桩基础施工设施, 又可作为桩基础一部分即承台。薄壁沉井多用于
9、钻孔灌注桩施工, 除能保持在静水状态施工外, 可将多个桩孔一起圈在沉井内替换单个安设护筒并可周转反复使用。 工程质量问题是百年大计, 为确保桩基工程质量, 应对桩基进行必需检测, 验证能否满足设计要求, 确保桩基正常使用。桩基工程为地下稳蔽工程, 当桩基建成以后在一些方面就难以检测。为控制和检验桩基质量, 从桩基施工一开始就应按工序严格监测, 推行全方面质量管理(TQC), 每道工序均应检验, 立刻发觉和处理问题, 并认真做好施工和检测统计, 以备最终综合对桩基质量作出评价。 桩类型和施工方法不一样, 所需检验内容和侧关键也有不一样, 但纵观桩基质量检验, 通常均包含到下述三方
10、面内容: 1.桩几何受力条件检验 桩几何受力条件关键是指相关桩位平面部署、 桩身倾斜度、 桩顶和桩底标高等, 检测这些内容是否满足设计要求, 是否在许可误差范围之内。比如桩中心位置误差不宜超出50mm, 桩身倾斜度应小于1/100等, 以使桩在符合设计要求受力条件下工作。 2.桩身质量检验 桩身质量检验是指对桩尺寸、 结构及其完整性进行检测, 验证桩制作或成桩质量。 沉桩(预制桩)制作时应对桩钢筋骨架、 尺寸量度、 混凝土配制标号和浇筑方面进行检测, 验证是否符合选择桩标准图或设计图要求。检测项目有主筋间距、 箍筋间距、 吊环位置与露出桩表面高度、 桩顶钢筋网片位
11、置、 桩尖中心线、 桩横截面尺寸和桩长、 桩顶平整度及其与桩轴线垂直度、 钢筋保护层厚度等。相关钢筋骨架和桩外形尺度在制作时许可偏差可参阅《建筑桩基础技术规范》中所作具体要求。对混凝土质量应检验其原材料质量与计量、 配合比和坍落度、 桩身混凝土试块强度及成桩后表面有否产生蜂窝麻面及收缩裂缝情况。通常桩顶与桩尖不许可有蜂窝和损伤, 表面蜂窝面积不应超出桩表面积0.5%, 收缩裂缝宽度不应大于0.2mm。长桩分节施工时需检验接桩质量, 接头平面尺寸不许可超出桩平面尺寸, 注意检验电焊质量。 钻孔灌注桩尺寸取决于钻孔大小, 桩身质量与施工工艺相关, 所以桩身质量检验应对钻孔成孔与清孔、 钢筋笼
12、制作与安放、 水下混凝土配制与灌注三个关键过程进行质量监测与检验。检验孔径应大于设计桩径; 孔深应比设计深度稍深: 摩擦桩大于-0.6m, 柱桩大于0.05m; 孔内沉淀土厚度: 对于小桥摩擦桩不得大于0.4—0.6倍桩径, 大、 中桥按设计文件要求; 成孔有否扩孔、 颈缩现象; 钢筋笼顶面与底面标高比设计要求值误差应在±50mm范围内等。 成桩后钻孔灌注桩身结构完整性检验, 通常认为现时发展小应变(或称低应变)动测法是一个很好方法。它是经过应力波沿桩身传输和反射原理进行桩检验。它对于断桩、 离析断面、 较严重扩大桩径或颈缩位置都能较正确地测定出。 3.桩身强度与单桩承载力检验
13、 桩承载力取决于桩身强度和地基强度。桩身强度检验除了上述确保桩完整性外, 还要检测桩身混凝土抗压强度, 预留试块抗压强度应不低于设计采取混凝土标号对应抗压强度, 对于水下混凝土应高出20%。对于大桥钻孔桩有必需时尚应抽查, 钻取混凝土蕊样检验抗压强度(同时能够检验桩底沉淀土实际厚度和桩底土层情况), 钻孔桩在凿平桩头后也应抽查桩头混凝土质量检验抗压强度。 单桩承载力检测, 在施工过程中, 对于打入桩常见最终贯入度和桩底标高进行控制, 而钻孔灌注桩还缺乏在施工过程中监测承载力直接手段。成桩可做单桩承载力检验, 常采取单桩静载试验或高应变动力试验确定单桩承载力。大桥及关键工程, 地质条件复杂或成桩质量可靠性较低桩基工程, 均需做单桩承载力检验。
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