摘要:结合从事多年的桥梁施工的实践经验总结,并以目前在缅甸境内的PLATWA大桥施工事例,对特殊地质情况下的桥梁桩基础合理施工方案的选择进行探讨。
关键词:花岗岩地层 预钻孔辅助施工
项目实例 位于缅甸勃固省东吁市(又名Taungoo)锡当河的流域道耶坎河中游河段,距省内北部重要城市东吁市约21km,距离其首都内比都约100km,距离缅甸第一大城市仰光约300km。
介绍潜孔钻机预钻孔在花岗岩地层桩基础施工中的应用技术。采用潜孔钻机预钻孔消弱花岗岩的抵抗力和纠偏修正斜坡岩面,保证冲击钻成孔垂直,满足设计及施工技术规范要求。此预钻孔施工方法对斜坡岩面纠偏修正斜孔效果非常显著,花岗岩层桩基施工进度加快,施工成本、进度都能得到好的管控。
工程概况
PLATWA大桥是单董基连接波格哩公路的交通要道,主桥为预应力混凝土连续刚构桥,桥梁起、终点桩号分别为K0+014.92和K0+258.08,孔跨布置60+110+60m变截面连续刚构,桥全长为243.16m。桥梁全宽9.0m,设计荷载公路-I级。桥梁中心桩号K0+135,桥面标高约145.4m,桥梁最大墩高为31.0m。主桥上部构造为60+110+60m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁,主梁为单箱单室预应力混凝土直腹板箱形梁,边中跨比为0.545。箱梁根部梁高6.5m,跨中部梁高2.6m,箱梁高度由距墩中心4.5m处到合龙段处(距跨中1.0m处)按2次抛物线变化;主墩墩身采用C40混凝土;承台采用C30混凝土,厚度为4.0m,承台平面尺寸为9.0×12.5m。桩基采用6根Φ200cm嵌岩桩,共12根桩。
1地质构造分析
准确分析地质构造是我们如何进行有效的施工技术方案的关键。桥梁区域上位于中缅山脉东部高原与中部第三纪盆地之间的低山丘陵区,地势总体上具有北高南低、东高西低的特点。处于Karen/Tenasserium的道耶坎盆地,由古生代片麻岩、片岩、千枚岩、石英岩和一些超基性花岗岩等组成。临锡当盆地边缘中生代花岗岩呈北--南向条带状延伸,东部古生代变质岩也呈带状线形延伸,区内主要分布地层有石炭系、中生代地层及第四系松散堆积层,地层相互之间均为角度不整合关系。
2地层岩性
根据勘察钻孔揭露地层特征:场地地基土浅层为第四系全新统冲洪积层(Q
a1+pl)及残积土(Q
e1+d1),以下为花岗岩(T1γ)。在钻孔控制深度范围内,可将岩土层分为三大层,现按工程地质剖面自上而下分述如下:
第①层(Q
a1+pl)含砾块石粉土,红棕色,块石为强风化花岗斑岩,稍湿,粒径50~>110mm,坚固,含砾粉质粘土充填,胶结稍密~中密,含砾量30%~48%之间,砾石磨圆好,成份单一、砾径0.1~2.0cm之间、岩芯呈散体状。场区ZK3、ZK4钻孔均揭露,层厚1.30~3.30米,平均厚2.30米。
第②层(Q
e1+d1)含砾粉质粘性土,红棕色~浅棕色,部分地段上部褐红色,硬~可塑状,以硬塑为主,局部可塑状;含砾量20%~55%之间,砾石磨圆好,成份单一、砾径8~60mm之间、岩芯呈散体状及土柱状,为花岗斑岩全风化物,局部为粉质粘土。干强度中等,韧性中等,土体结构密实,均匀,可见原生结构,含少量风化残余碎块。除ZK6、ZK8钻孔外全场连续分布,顶板埋深1.30米~3.30米,层厚1.90~9.10米,平均厚4.05米。
第③层(T1γ):中~弱风化花岗岩,浅棕色、灰色、灰白色,全晶质中~细粒等粒结构,块状构造,节理裂隙发育、隙面为铁锰质浸染呈黑色,表面光滑,岩石坚硬,强度较高,矿物成分以石英和长石为主,次要矿物为黑云母、角闪石、辉石、白云母等,岩芯呈主要呈柱状、短柱状次之块状,平均RQD值82.6%,岩石坚硬,强度较高。场区内连续分布,层顶埋0.00米~ 10.40米,厚度23.6米~34.3米,平均厚度29.6米。
3、岩石物理力学性质
据本次勘察成果统计分析,结合野外鉴别及区域经验,按照《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)、《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)查表,并结合工作经验确定桩的极限端阻力、极限侧阻力标准值,得桥址区地基岩土体物理力学指标设计参数建议值。左右岸桥台于山脊半腰处,桥中线与等高线垂直,两岸山脊顶部高程左岸约164-184.0m,桥台设计路面高程为约145m,地表大部分被第四系残积层覆盖,厚度较薄,下伏为中~弱风化基岩出露。桥台边坡以土岩质混合边坡为主,左岸坡角约50°~68°,右岸坡角约55°~70°,据地表调查及钻孔揭露桩基斜坡岩面纠偏修正斜孔非常关键。
4、中~弱风化倾斜面花岗岩地层钻孔桩施工的技术重点、难点
桥台边坡以土岩质混合边坡为主,左岸坡角约50°~68°,右岸坡角约55°~70°,红棕色,块石为强风化花岗斑岩,稍湿,粒径50~>110mm,坚固,含砾粉质粘土充填,胶结稍密~中密,含砾量30%~48%之间,砾石磨圆好,成份单一、砾径0.1~2.0cm之间、岩芯呈散体状,采用冲击钻成孔,冲击钻机型号:CK-2000、主卷扬机型号:JKL-8A。4.1 预钻孔机具准备:1.地质钻机4台套;2.潜孔钻机2台套;3.其它机具材料;现场施工图如下:
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4.2 布置钻孔及潜孔钻施工控制:
1)测量定位桩中心 桩中心布孔号K1(110mm)--“米”字形布置K2~K9孔位,从桩边缘-5cm并均匀分布在以桩中心为发散点的整个桩位上,考虑好与采用的冲击锤锤牙的布置匹配,提高进尺效果;
2)地质钻机(110mm)钻进顶层砾粉质粘性土层,跟进6~8米套管,保证各孔垂直度满足要求,隔孔开钻。完成9个孔位后撤出地质钻机;
3)潜孔钻机就位 对套管下钻杆保证垂直度开钻,隔孔开钻,观察各空位钻进情况,钻至桩基设计标高即可,各桩基进行工作循环。
总结:冲击钻在冲孔过程中,在进入岩层面时,由于花岗岩坚硬、强度超过50,钻头就容易顺岩面倾斜角方向偏移,成孔的轴线发生偏移。若采用回填花岗岩块石反复冲击进行斜面孔位轴线进行纠偏,这样导致该项目的施工周期延长,成本增加。由于花岗岩硬度较大,钻孔进尺十分缓慢,通常一个工作台班进尺在0.1m~0.15m左右。钻头及锤牙磨损十分严重,施工成本增大,施工周期延长,严重制约施工进度。特别注意的是该项目在道耶坎二级水电站的蓄水发电库区,由于考虑库区蓄水的特殊性,务必需要在库区空窗期内完成蓄水位以下的桥梁桩基施工,特进行了施工方案的科学改进,采取了预钻孔的辅助施工方法,结合潜孔钻机在花岗岩地层桩基预钻孔辅助施工技术,保证了桩的垂直度等各项指标要求,取得了工程顺利竣工。
参考文献:
[1]陆郑权.潜孔钻机在矿山施工钻孔成井技术中的应用.建筑设计及理论,2017-12.