工程概況
——工程簡(jiǎn)介
京福高速公路泰安至曲阜段全長49.863公里，其中在K15+450～K25+000 段集中了大汶河特大橋、土門特大橋等大、中、小橋11座。由于地質(zhì)情況多變，橋梁樁長設(shè)計(jì)不等，且流砂、溶洞等不利因素的影響，給樁基成孔造成了很大的困難，使樁基施工成為該項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
——地質(zhì)概況
大汶河特大橋處于大汶河流域區(qū)，其特征是北岸略有淤積，南岸侵蝕后退。南側(cè)河床基巖近乎*露，北側(cè)河床堆積有較厚的中粗砂層，場(chǎng)地堆層大致分為 3層，自上而下為：中粗砂、風(fēng)化頁巖、石灰?guī)r、裂隙巖溶，主要發(fā)育在孔深（自施工地算起）7～15米和孔深19～23米處。土門特大橋位于大汶口盆地的東南部邊緣，大汶河北岸二級(jí)階地一線，地下水位埋深9～14米，地層按成因共分3 層，上部發(fā)育有較厚的汶河沖積砂層，厚度10～15米，最厚處達(dá)24米，其下為汶口組強(qiáng)風(fēng)化泥巖（已完全風(fēng)化為粘土），第3層為中奧陶系石灰?guī)r，本層次變化較大，各樁號(hào)處深度，結(jié)構(gòu)均不一致，溶洞裂隙特別發(fā)育，已基本串通，且與汶河地表水有水力聯(lián)系，水量豐富，部分樁號(hào)形成了極軟及流塑狀粘性土，（稀泥），構(gòu)成場(chǎng)地復(fù)雜的水汶地質(zhì)及工程地質(zhì)條件。
施工方案及其實(shí)施情況
本段的地質(zhì)條件有兩大難題困擾著樁基成孔，一是上部厚砂層遇水形成流砂，極易造成淤積、塌孔；二是巖層中的溶洞，溶液溝和部分樁基處形成的流塑狀粘性土（稀泥）極易造成塌孔、斜孔、卡（掉）鉆、縮孔，尤其是上部厚砂層在遇到未充滿的大溶洞時(shí)，鉆孔可能出現(xiàn)整體坍塌，損壞鉆機(jī)，危及人身安全。為確保樁基成孔順利，進(jìn)場(chǎng)后我們對(duì)部分樁基進(jìn)行了鉆探，目的在于查明地質(zhì)情況和巖溶發(fā)育規(guī)律，共增設(shè)地質(zhì)鉆孔166個(gè)，加上設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)鉆孔88個(gè)，基本上概括了本段的地質(zhì)情況，地層結(jié)構(gòu)，確定采用挖孔和沖擊鉆鉆孔兩種方案。施工中根據(jù)實(shí)際情況，部分樁基采用了挖孔和鉆孔相結(jié)合的方案，實(shí)施效果比較成功。
——挖孔樁施工
1、挖孔樁施工遇到的主要問題是排水和流砂處理，最早施工的挖孔采用沉井法磚砌護(hù)壁，汶河橋0#臺(tái)，1～3# 墩采用此法施工，但挖至10～12米時(shí)，遇水形成流砂，因流向不均，造成孔位偏移，多次糾偏而不能較正。經(jīng)研究后改用現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁，為10～15 厘米厚C25混凝土護(hù)壁，采用525水泥，摻加早強(qiáng)劑等措施，提高混凝土護(hù)壁的早期強(qiáng)度，加快拆模時(shí)間。為保證護(hù)壁不坍塌，不脫落，在護(hù)壁內(nèi)加設(shè)豎向及環(huán)形拉結(jié)筋，采用Φ8盤條鋼筋，環(huán)形筋0.4～0.6米設(shè)一道。豎向拉結(jié)筋根據(jù)孔徑不同分別為6根、8根、10根。
2、砂層挖孔施工在深入地下水位后，極難挖進(jìn)，基本上是邊挖邊被淤平。該處施工時(shí)縮短了護(hù)壁長度。每挖進(jìn)0.3～1.5米左右便支模澆筑護(hù)壁，并以袋裝水泥、片石、草袋堵塞等措施封堵流砂。對(duì)于溶洞、暗流及承壓水造成的排水困難或涌砂現(xiàn)象，采用注漿法封堵，具體作法：清理樁孔后，填放袋裝泥土充填樁孔，澆筑50厘米厚水下混凝土封頂蓋，待48小時(shí)，封頂凝固后進(jìn)行壓漿，壓漿24小時(shí)后重新抽水開挖。壓漿給進(jìn)程序?yàn)椋耗酀{→水泥漿→水泥砂漿。砂漿配合比例為：水泥∶砂=1∶1，摻入水泥用量1%的水玻璃，水泥砂漿稠度控制在2s～10s，漿泵壓力控制在0.4～0.6MPa。
3、K22+062通道橋12根Ф1.2米樁基，挖孔至12～14米深時(shí)，因水量大，很難挖進(jìn)，0#臺(tái)右1樁，1#臺(tái)右3樁因流砂現(xiàn)象變成涌砂，原先已挖至14米深，但第二天量測(cè)時(shí)變?yōu)?1米，涌進(jìn)3米厚砂。我們采用注漿法封水，12根樁共注漿19次，投入水泥123噸。
——鉆孔樁施工
1、場(chǎng)地準(zhǔn)備
鉆孔樁施工場(chǎng)地必須合理布置，首先應(yīng)保證工地便道暢通，保證混凝土澆筑時(shí)的車輛，設(shè)備具備工作面，土門
特大橋鉆孔施工時(shí)泥漿池盡量避開連續(xù)的工作區(qū)，降低地基處理費(fèi)用。汶河特大橋首先填筑一條8米寬便道，主河道處設(shè)置2孔×5米的便橋，然后對(duì)各排樁孔處進(jìn)行筑島，島面高出水面0.5～1.0米。
2、護(hù)筒的制作與設(shè)置
護(hù)筒的作用是固定位置，導(dǎo)向鉆頭，隔離地面水，提高孔內(nèi)水位，保證孔口不坍塌，防止鉆機(jī)坍塌，其埋設(shè)情況對(duì)成孔、成樁的質(zhì)量有重大影響。汶河橋 13～27號(hào)樁位于河道中，尤其13～20號(hào)樁，河床上淤積有3～4米的砂層，地下水位與地表河水相當(dāng)，鉆孔時(shí)易出現(xiàn)坍塌或反穿孔現(xiàn)象。我們采用10毫米厚的整體式鋼護(hù)板，其內(nèi)徑比樁徑大30厘米，長為6～8米，采用16噸的吊車配合90KW的震動(dòng)錘將護(hù)筒穿過新填土及砂層，進(jìn)入風(fēng)化頁巖約2米，土門特大橋?yàn)?毫米厚鋼板焊制2.5米長護(hù)筒，采用挖埋法將護(hù)筒就位。后期基本為挖孔與鉆孔相結(jié)合，即以挖孔樁的混凝土護(hù)壁作為長護(hù)筒進(jìn)行沖擊鉆孔。
3、泥漿制備
泥漿性能指標(biāo)
表1指標(biāo) 相對(duì)密度 粘度 含砂率 膠體率 酸堿度 數(shù)值 1.2～1.4 22s～26s ≤4% ≥95% 8～11
為保證泥漿性能，我們從20公里外的北山購買優(yōu)質(zhì)紅粘土，為提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后，按孔中泥漿的0.2%摻入純堿粉。
——工程簡(jiǎn)介
京福高速公路泰安至曲阜段全長49.863公里，其中在K15+450～K25+000 段集中了大汶河特大橋、土門特大橋等大、中、小橋11座。由于地質(zhì)情況多變，橋梁樁長設(shè)計(jì)不等，且流砂、溶洞等不利因素的影響，給樁基成孔造成了很大的困難，使樁基施工成為該項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
——地質(zhì)概況
大汶河特大橋處于大汶河流域區(qū)，其特征是北岸略有淤積，南岸侵蝕后退。南側(cè)河床基巖近乎*露，北側(cè)河床堆積有較厚的中粗砂層，場(chǎng)地堆層大致分為 3層，自上而下為：中粗砂、風(fēng)化頁巖、石灰?guī)r、裂隙巖溶，主要發(fā)育在孔深（自施工地算起）7～15米和孔深19～23米處。土門特大橋位于大汶口盆地的東南部邊緣，大汶河北岸二級(jí)階地一線，地下水位埋深9～14米，地層按成因共分3 層，上部發(fā)育有較厚的汶河沖積砂層，厚度10～15米，最厚處達(dá)24米，其下為汶口組強(qiáng)風(fēng)化泥巖（已完全風(fēng)化為粘土），第3層為中奧陶系石灰?guī)r，本層次變化較大，各樁號(hào)處深度，結(jié)構(gòu)均不一致，溶洞裂隙特別發(fā)育，已基本串通，且與汶河地表水有水力聯(lián)系，水量豐富，部分樁號(hào)形成了極軟及流塑狀粘性土，（稀泥），構(gòu)成場(chǎng)地復(fù)雜的水汶地質(zhì)及工程地質(zhì)條件。
施工方案及其實(shí)施情況
本段的地質(zhì)條件有兩大難題困擾著樁基成孔，一是上部厚砂層遇水形成流砂，極易造成淤積、塌孔；二是巖層中的溶洞，溶液溝和部分樁基處形成的流塑狀粘性土（稀泥）極易造成塌孔、斜孔、卡（掉）鉆、縮孔，尤其是上部厚砂層在遇到未充滿的大溶洞時(shí)，鉆孔可能出現(xiàn)整體坍塌，損壞鉆機(jī)，危及人身安全。為確保樁基成孔順利，進(jìn)場(chǎng)后我們對(duì)部分樁基進(jìn)行了鉆探，目的在于查明地質(zhì)情況和巖溶發(fā)育規(guī)律，共增設(shè)地質(zhì)鉆孔166個(gè)，加上設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)鉆孔88個(gè)，基本上概括了本段的地質(zhì)情況，地層結(jié)構(gòu)，確定采用挖孔和沖擊鉆鉆孔兩種方案。施工中根據(jù)實(shí)際情況，部分樁基采用了挖孔和鉆孔相結(jié)合的方案，實(shí)施效果比較成功。
——挖孔樁施工
1、挖孔樁施工遇到的主要問題是排水和流砂處理，最早施工的挖孔采用沉井法磚砌護(hù)壁，汶河橋0#臺(tái)，1～3# 墩采用此法施工，但挖至10～12米時(shí)，遇水形成流砂，因流向不均，造成孔位偏移，多次糾偏而不能較正。經(jīng)研究后改用現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁，為10～15 厘米厚C25混凝土護(hù)壁，采用525水泥，摻加早強(qiáng)劑等措施，提高混凝土護(hù)壁的早期強(qiáng)度，加快拆模時(shí)間。為保證護(hù)壁不坍塌，不脫落，在護(hù)壁內(nèi)加設(shè)豎向及環(huán)形拉結(jié)筋，采用Φ8盤條鋼筋，環(huán)形筋0.4～0.6米設(shè)一道。豎向拉結(jié)筋根據(jù)孔徑不同分別為6根、8根、10根。
2、砂層挖孔施工在深入地下水位后，極難挖進(jìn)，基本上是邊挖邊被淤平。該處施工時(shí)縮短了護(hù)壁長度。每挖進(jìn)0.3～1.5米左右便支模澆筑護(hù)壁，并以袋裝水泥、片石、草袋堵塞等措施封堵流砂。對(duì)于溶洞、暗流及承壓水造成的排水困難或涌砂現(xiàn)象，采用注漿法封堵，具體作法：清理樁孔后，填放袋裝泥土充填樁孔，澆筑50厘米厚水下混凝土封頂蓋，待48小時(shí)，封頂凝固后進(jìn)行壓漿，壓漿24小時(shí)后重新抽水開挖。壓漿給進(jìn)程序?yàn)椋耗酀{→水泥漿→水泥砂漿。砂漿配合比例為：水泥∶砂=1∶1，摻入水泥用量1%的水玻璃，水泥砂漿稠度控制在2s～10s，漿泵壓力控制在0.4～0.6MPa。
3、K22+062通道橋12根Ф1.2米樁基，挖孔至12～14米深時(shí)，因水量大，很難挖進(jìn)，0#臺(tái)右1樁，1#臺(tái)右3樁因流砂現(xiàn)象變成涌砂，原先已挖至14米深，但第二天量測(cè)時(shí)變?yōu)?1米，涌進(jìn)3米厚砂。我們采用注漿法封水，12根樁共注漿19次，投入水泥123噸。
——鉆孔樁施工
1、場(chǎng)地準(zhǔn)備
鉆孔樁施工場(chǎng)地必須合理布置，首先應(yīng)保證工地便道暢通，保證混凝土澆筑時(shí)的車輛，設(shè)備具備工作面，土門
特大橋鉆孔施工時(shí)泥漿池盡量避開連續(xù)的工作區(qū)，降低地基處理費(fèi)用。汶河特大橋首先填筑一條8米寬便道，主河道處設(shè)置2孔×5米的便橋，然后對(duì)各排樁孔處進(jìn)行筑島，島面高出水面0.5～1.0米。
2、護(hù)筒的制作與設(shè)置
護(hù)筒的作用是固定位置，導(dǎo)向鉆頭，隔離地面水，提高孔內(nèi)水位，保證孔口不坍塌，防止鉆機(jī)坍塌，其埋設(shè)情況對(duì)成孔、成樁的質(zhì)量有重大影響。汶河橋 13～27號(hào)樁位于河道中，尤其13～20號(hào)樁，河床上淤積有3～4米的砂層，地下水位與地表河水相當(dāng)，鉆孔時(shí)易出現(xiàn)坍塌或反穿孔現(xiàn)象。我們采用10毫米厚的整體式鋼護(hù)板，其內(nèi)徑比樁徑大30厘米，長為6～8米，采用16噸的吊車配合90KW的震動(dòng)錘將護(hù)筒穿過新填土及砂層，進(jìn)入風(fēng)化頁巖約2米，土門特大橋?yàn)?毫米厚鋼板焊制2.5米長護(hù)筒，采用挖埋法將護(hù)筒就位。后期基本為挖孔與鉆孔相結(jié)合，即以挖孔樁的混凝土護(hù)壁作為長護(hù)筒進(jìn)行沖擊鉆孔。
3、泥漿制備
泥漿性能指標(biāo)
表1指標(biāo) 相對(duì)密度 粘度 含砂率 膠體率 酸堿度 數(shù)值 1.2～1.4 22s～26s ≤4% ≥95% 8～11
為保證泥漿性能，我們從20公里外的北山購買優(yōu)質(zhì)紅粘土，為提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后，按孔中泥漿的0.2%摻入純堿粉。