海涂地质长桩钻孔灌注桩成孔施工浅谈.docx
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海涂地质长桩钻孔灌注桩成孔施工浅谈
海涂地质长桩钻孔灌注桩成孔施工浅谈
[摘要]结合灵昆大桥海涂地质长桩钻孔灌注桩成孔施工中遇到技术难点(圆砾层松散、漏水)及形成的原因进行了阶段性分析总结,并将较成功的预防处理方法要点作了介绍,希望可为类似项目提供参考借鉴。
关键词灵昆大桥海涂地质长桩钻孔灌注桩成孔技术预防处理
1工程概况
1.1工程简介
77省道延伸线龙湾至洞头疏港公路工程主线起点位于龙湾上岙往东过灵昆大桥后,在灵昆岛上灵昆线南侧拼宽半幅,下穿规划拟建的甬台温复线,至终点状元岙岛南头,路线长36.7公里。
该工程是温州大都市建设的骨架工程,主线按双向四车道一级公路标准建设,路宽24.5米。
本合同段起讫桩号为K0+000―K3+100,路线全长3.1公里,包括灵昆特大桥新拼桥梁、桥头两侧接线工程以及主线起点处平交口。
其中桩基部分主要为:
共设71个墩台,共248根Φ1.5米钻孔灌注桩。
0-61#桩基为摩擦桩设计,62-70墩为嵌岩桩设计。
1.2地形、地质
灵昆大桥位于瓯江入海口河床,地形相对平坦,西南岸为龙湾冲海积平原,东北岸为灵昆双昆山。
区内无断裂构造通过,场地稳定性较好。
桥梁沿线上覆地层主要为第四系上更新统、全新统海积、冲洪积覆盖层,自上而下主要地层有粘土、淤泥、粘土、粉质粘土、砂、卵石(圆砾)等;沿线北岸底部为侏罗纪上统西山头组凝灰岩,圆砾分布稳定,力学性能较好。
该桥位直接受潮汐影响,水流较急,风浪大。
1.3气象、水文
本地区属亚热带海洋性季风气候区,年平均气温适中,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,光照充足。
多年平均气温17.9℃,极端最高气温39.3℃,极端最低气温-4.5℃。
多年平均降雨量1694.6mm,雨量多集中在4~9月,其中4~6月为梅雨期,7~9月为台风雨期。
主导风向夏季为东南偏东风,冬季为西北风,在台风期台风较为频繁,风力最大可达12级以上。
3~4月为多雾期。
灵昆特大桥涉河段位于灵昆岛瓯江南汊,河宽2100~2300米,河底最深处标高约-5.0米,为强潮双向河口,呈往流。
该区潮汐为半日潮,一昼夜两潮,潮高不等现象较明显。
落潮历时比涨潮历时大,潮差大,是我国强海潮区之一,历年最高潮位5.56米,最大潮差7.21米。
1.4工程数量概况
本分项工程详细工程量见下表(单位:
米):
墩号
桩数
桩顶标高
桩底标高
桩长
总桩长
圆砾层
顶标高
圆砾层或岩层
厚度
0
2
1.771
-68.5
70.3
140.5
-51.0
17.5
1
2
2.000
-68.5
70.5
141.0
-50.0
18.5
2
2
2.500
-68.5
71.0
142.0
-53.4
15.1
3
2
3.000
-70.0
73.0
146.0
-53.4
16.6
4
2
3.000
-71.0
74.0
148.0
-53.4
17.6
5
2
2.850
-72.0
74.9
149.7
-53.4
18.6
6
2
2.850
-72.0
74.9
149.7
-53.4
18.6
7
2
2.850
-72.0
74.9
149.7
-54.0
18.0
8
2
2.850
-72.0
74.9
149.7
-54.6
17.4
9
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-55.2
17.8
10
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-56.2
16.8
11
4
0.550
-73.5
74.1
296.2
-57.4
16.1
12
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-58.6
16.4
13
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-59.8
15.2
14
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-59.3
15.7
15
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-58.8
16.2
16
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-58.2
16.8
17
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-57.6
17.4
18
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-57.0
17.0
19
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-56.5
16.5
20
4
0.550
-73.5
74.1
296.2
-56.0
17.5
21
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-55.4
18.6
22
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-54.8
19.7
23
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-54.8
19.2
24
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-54.8
18.2
25
4
0.550
-72.0
72.6
290.2
-54.9
17.1
26
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-54.8
18.2
27
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-54.7
19.8
28
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-54.5
20.0
29
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-54.1
20.4
30
4
0.550
-72.0
72.6
290.2
-53.8
18.2
31
4
0.550
-71.0
71.6
286.2
-53.2
17.8
32
4
0.550
-71.0
71.6
286.2
-52.8
18.2
33
4
0.550
-72.0
72.6
290.2
-52.4
19.6
34
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-52.0
21.0
35
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-52.3
20.7
36
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-52.5
20.5
37
4
0.550
-73.0
73.6
294.2
-52.8
20.2
38
4
0.550
-73.5
74.1
296.2
-52.7
20.8
39
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-52.6
21.4
40
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-52.5
21.5
41
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-52.5
21.5
42
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-52.5
22.0
43
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-52.5
22.5
44
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-52.3
22.2
45
4
0.550
-74.5
75.1
300.2
-52.2
22.3
46
4
0.550
-74.0
74.6
298.2
-52.1
21.9
47
4
0.550
-76.0
76.6
306.2
-53.2
22.8
48
4
0.550
-77.5
78.1
312.2
-54.3
23.2
49
4
0.550
-77.5
78.1
312.2
-55.2
22.3
50
4
0.550
-78.0
78.6
314.2
-56.1
21.9
51
4
0.550
-78.0
78.6
314.2
-55.6
22.4
52
4
0.550
-78.0
78.6
314.2
-55.0
23.0
53
4
0.550
-77.5
78.1
312.2
-54.5
23.0
54
4
0.550
-76.5
77.1
308.2
-53.8
22.7
55
4
0.550
-75.5
76.1
304.2
-53.1
22.4
56
4
0.550
-75.0
75.6
302.2
-52.5
22.5
57
4
0.550
-75.5
76.1
304.2
-55.0
20.5
58
4
0.550
-78.5
79.1
316.2
-57.5
21.0
59
4
0.550
-79.5
80.1
320.2
-59.9
19.6
60
4
0.550
-81.5
82.1
328.2
-62.3
19.2
61
4
0.550
-85.0
85.6
342.2
-66.8
18.2
62
2
2.850
-89.0
91.9
183.7
-70.4
强中风4.3
63
2
2.850
-85.0
87.9
175.7
-74.0
强中风6.0
64
2
2.850
-73.0
75.9
151.7
强中风7.0
65
2
2.850
-60.0
62.9
125.7
强中风6.5
66
2
2.850
-54.0
56.9
113.7
强中风14.0
67
2
3.000
-48.0
51.0
102.0
强中风12.0
68
2
3.500
-45.0
48.5
97.0
强中风13.0
69
2
4.000
-42.6
46.6
93.2
强中风14.6
70
2
3.999
-42.6
46.6
93.2
强中风14.0
合计
248
18446.8
本工程主要施工难点是地质条件不利,施工环境比较差。
主要体现在以下几方面:
(1)、不利气象因素主要受台风影响(实地工况)。
(2)、不利水文因素主要是受潮汐和水流影响较大(实地工况)。
(3)、不利地质主要是圆砾层较松散且透水严重(实地工况)。
2基础施工方案确定
2.1工程地质状况
灵昆大桥位地貌为瓯江入海口河床,河床地形相对平坦,西南岸为龙湾冲海积平原,东北岸为灵昆双昆山。
区内无断裂构造通过,场地稳定性较好。
勘察深度范围内上部覆盖层为淤泥、粘土、粉质粘土、中细砂、圆砾等,北端桥头下伏基岩走中风化凝灰岩。
⑤2’圆砾分布稳定,力学性能较好,可作为该桥梁桩基础的桩端持力层;北岸底部地层中风化凝灰岩也是良好的桩端持力层。
工程地质纵断面图如下(见图1):
(图1-1)
(图1-2)
(图1-3)
(图1-4)
(图1-5)
(图1-6)
(图1-7)
(图1-8)
(图1-9)
2.2工程地质分区
根据场地的地形地貌、地质构造、水文地质和工程地质条件、岩土特征等,拟建桥梁场地均为冲海积区;根据场地土成因、物质组成和力学特征,针对拟建桥梁桩基工程地质条件,又可分为2个亚段(A1、A2),现分述如下:
A1段(K0+000~2+711段),该区陆域表面有少量新近人工回填的杂填土,厚度约0.5~1.5m,上部为粉质粘土,灰黄、灰褐色,稍密~中密状,工程地质性质一般,层厚1.2~2.0m,下伏为淤泥、含砂淤泥、淤泥质粘土,灰色,含少量贝壳碎片及腐殖质,具嗅味,流塑状,分布连续,工程地质性质极差,层厚25.O~35.0m。
中部岩性为粘土、粉质粘土,灰色、深灰色,含少量贝壳碎片及腐殖质,具嗅味,夹粉砂薄层,软塑~可塑状。
下部岩性为冲洪积卵(砾)石层,中密状为主,厚度大于20.0m,工程地质性质较好。
底部80m以内未有基岩揭露。
A2段(K2+711~2+920段):
该区陆域表面有少量新近人工回填的杂填土及海堤抛石体,厚度约O.5~8.0m,上部为粉质粘土,灰黄、灰褐色,稍密~中密状,工程地质性质一般,层厚1.2~2.0m,上下伏为淤泥、含砂淤泥、淤泥质粘土,灰色,含少量贝壳碎片及腐殖质,具嗅味,流塑状,分布连续,工程地质性质极差,层厚25.O~35.0m。
中部岩性为粘土、粉质粘土,灰色、深灰色,含少量贝壳碎片及腐殖质,具嗅味,夹粉砂薄层,软塑~可塑状。
下部岩性为冲洪积卵(砾)石层,中密状为主,厚度大于20.0m,工程地质性质较好。
底部基岩揭露埋深约40.0~72.0m,受孔深影响未揭穿。
2.3岩土工程地质特征
根据地面工程地质调绘及钻探资料,结合岩土体工程地质特征及其物理力学性质的差异,按岩土时代、成因和工程地质性质可分为8个工程地质层组,其中Q4又分成晚期、中期、早期三期,地层组编号分别为①、②、③,Q3又分成晚期、早期两期,地层组编号分别为④、⑤、⑥,Q2又分成晚期、早期两期,地层组编号分别为⑦1、⑦2,基岩地层组编号为⑩,层表示为:
①﹑①1..,亚层表示为:
①’0、②’1...地质层组、层、亚层编号均根据浙江工程地质勘察规范温州平原工程地质层(组)划分表确定。
具体分述如下:
①0杂填土(Q4me)
杂色,稍湿,稍密状,主要由块石、碎石、粘性土等组成,南岸附近局部夹有建筑生活垃圾,为人工新近回填而成,直接露于地表,厚度约O.60~1.50m,工程地质性质一般。
①`o海堤抛石体(Q4me)
杂色,饱和,松散~稍密状,为修建原灵昆大桥时抛填形成,主要由块石、碎石、砾砂等组成,上部4~6m主要由块石、碎石组成,呈稍密状,块石为中风化基岩,岩质坚硬,块度最大达l00cm以上,下部为回填块石、碎石与淤泥的混合体,往下块石含量渐少,整体结构松散;该层主要分布于南北岸海堤,层顶埋深0.00~1.10m,海堤段一般厚约6.50~8.40m,工程地质性质一般。
①1粉质粘土(Q43al+1)
灰黄色,软塑~硬塑状,中等~高压缩性,干强度高,摇振反应无,切面稍有光泽。
含少量铁锰质氧化斑点、腐殖质,表部多为耕植土,富含植物根系。
该层主要分布于南岸陆域,层项埋深O.00~1.50m,厚度0.080~2.20m,工程地质性质一般。
[fa0]=70~90kPa,qik=20~25kPa。
②’1粉砂夹淤泥(Q42alm+)
灰、青灰色,淤泥与粉砂互层,其中淤泥为主层,层厚O.1~O.3m,流塑状,高压缩性;粉细砂层厚0.05~O.12m,以细砂为主,呈薄层状,呈饱和,松散状,含少量贝壳碎屑及腐植质。
厚度6.0~12.0m,工程地质性质极差。
[fa0]=55~75kPa,qik=13~18kPa。
②1淤泥(Q42m)
褐灰、灰色,流塑状,高压缩性,干强度高,摇振反应无,切面光滑,具嗅味。
含有粉细砂,呈薄层状或团块状,含量一般<10%,局部含量稍高,含少量贝壳碎屑及腐殖质。
该层I区多有分布,局部缺失,层顶埋深O.00~10.00m厚度O.50~24.90m,工程地质性质极差。
[fao]=45~55kPa,qik=11~13kPa。
②2淤泥(Q42m)
青灰色,流塑状,高压缩性,干强度高,摇振反应无,切面光滑,具嗅昧。
含少量粉细砂、贝壳碎屑及腐殖质,粉细砂呈薄层状或团块状。
该层广泛分布,层顶埋深5.60~26.50m,厚度3.90~31.80m,工程地质性质极差。
[fao]=50~60kPa,qik=12~15kPa。
③1淤泥质粘土(Q41m)
灰色,流塑状,高压缩性,干强度中等,摇振反应无,切面光滑。
含少量粉细砂、贝壳碎屑和半炭化物。
该层呈局部分布,揭露厚度1.O~8.Om工程地质性质很差。
[fa0]=60~75kPa,qik=15~18kPa。
③2粘土(Q41m)
灰色,软塑状为主,局部硬塑状,高压缩性,干强度中等,摇振反应无,切面光滑。
含少量粉细砂、贝壳碎屑和半炭化物。
该层局部缺失,厚度6.00~18.30m,工程地质性质差。
[fao]=60~75kPa,qik=15~18kPa。
③2’粉砂夹粘土(Q41m)
灰、浅灰色,粘土呈软塑状,砂以粉细砂为主,呈稍密状,级配较差,粉细砂与粘土分布结构无规律,多以水平层理互层状交错分布,局部见中砂,较纯,呈透镜体状,工程地质性质稍差。
[fao]=130~160kPa,qik=40~45kPa。
④2粘土(Q32m)
灰色,软塑状为主,局部硬塑状,高压缩性,干强度中等,摇振反应无,切面光滑。
含少量粉细砂、贝壳碎屑和半炭化物。
该层全线大部分布,厚度约9.10m,工程地质性质差。
[fao]=80~100kPa,qik=20~25kPa。
④2’粉质粘土(Q32m)
灰色,软塑~硬塑状,中等压缩性,干强度高,摇振反应无,切面稍有光泽。
含少量粉细砂,局部粉细砂含量稍高。
呈局部分布,层项埋深19.60~56.80m,厚度1.50~20.30m,工程地质性质稍好。
[fa0]=160~200kPa,qik=40~50kPa。
④3中砂(Q32a1)
灰色,饱和,稍密~中密状,砂以中砂为主,呈亚圆形~圆形,矿物成份以石英为主,其次为长石及少量云母,含夹有10~3O%的粘性土透镜体,局部地段含混少量砾石,相变为圆砾,中密状。
呈局部分布,厚度O.70~9.30m,工程地质性质稍好。
[fao]=160~220kPa,gik=40~55kPa。
⑤2粘土(Q32m)
灰、兰灰色,软塑一硬塑状,中等一高压缩性,干强度高,摇振反应无,切面光滑。
含少量粉细砂、半炭化物。
该层局部分布,厚度3.3O~14.10m,工程地质性质一般。
[fao]=160~200kPa,qik=40~50kPa。
⑤2’圆砾(Q32al十m)
灰、灰褐色,中密一密实状,湿;级配良好,主要由卵石、砾石、砂粒组成,间隙以粘性土充填,其中>20mm颗粒含量约占15~40%,粒径以1~3cm为主,个别大于7cm,局部含量多达50%以上,相变为卵石,2~20mm颗粒含量约占15~40%,磨圆度稍好,卵、砾石呈亚圆形和圆形,其母岩为中风化凝灰岩为主,质地坚硬。
砂粒含量约占10~20%,粉粘粒含量约占10~30%;钻进过程中有漏浆现象,局部夹粉质粘土和砂土透镜体。
大部钻孔均有揭露,连续厚度21.20~33.20m。
[fao]=350~400kPa,qik=90~110kPa。
⑤2”粉土(Q32al+1)
浅灰、灰色,稍密~中密状,中等压缩性,韧性低,切面粗糙,干强度低,摇振反应较慢;局部含少量粉砂薄层,见少量半炭化物碎屑,土体结构不均匀,局部相变为粉砂,中密状。
该层呈透镜体状分布于⑤2’圆砾层中,厚度约2.50m,工程地质性质一般。
[fao]=170~200kPa,qik=50~60kPa。
⑥2粉质粘土(Q31m)
浅灰、灰白色,底部见灰黄色,硬塑状,中等压缩性,韧性中等一低切面粗糙,干强度中等一低,摇振反应无;局部含少量粉砂薄层,见少量半炭化物碎屑,土体结构不均匀,局部相变为粘土,可塑状。
该层局部分布,厚度约2.50m,工程地质性质一般。
[fao]=155~160kPa,qik=40~50kPa。
⑥3圆砾(Q31al)
灰色,饱和,稍密~中密状。
卵、砾石以亚圆形为主,成份以强一中风化凝灰岩为主。
卵石粒径以20~50mm为主,少量>80mm,含量20~40%;砾石含量20~40%,砂含量20~40%,粘性土一般<1O%。
据区域地质资料,该层I区前段广泛分布,大部钻孔有分布,层项埋深1.20~66.20m,厚度O.80~29.20m,工程地质性质较好,是桥梁等重大构造物的理想持力层。
[fa0]=350~450kPa,qik=90~llOkPa。
本层在机场大道地段夹层状粉砂,稍密状。
⑥’3粉砂(Q3lal)
灰色,饱和,稍密~中密状,砂以粉砂为主,呈圆形,矿物成份以石英为主,其次为长石及少量云母,含有lO~25%的粘性土。
该层主要分布机场大道地段。
层顶埋深60.OOm,厚度1.80m,工程地质性质稍好。
[fa0]=200kPa,qik=50kPa。
⑦1碎石(Q22al+1)
灰色,稍密~中密状,碎砾石成份主要为弱风化凝灰岩碎块,多呈棱角状,粒径1—5cm,大者可达8cm,含量约50%,间隙以粘性土充填为主。
工程地质性质稍好。
[fa0]=300~350kPa,qik===75~80kP。
⑦2含角砾粉质粘土(Q22al+p1)
灰色,稍密~中密状,为残坡积成,碎石、角砾呈棱角形,母岩岩性为全-强风化凝灰岩,粒径10—30mm,含量15—30%,砂含量10—25%,粗砂为主,其余为粘性土。
工程地质性质一般。
[fa0]=180~220kPa,qik=45~50kPa。
⑩2强风化凝灰岩
灰、灰黄色,凝灰结构,块状构造,矿物成份主要为长石、石英。
岩石破碎,节理裂隙很发育,节理裂隙面多呈张性,节理面上有铁锰质氧化物渲染,岩心呈碎石状,锤击声哑,该层仅在南岸揭露。
工程地质性质较好。
[fa0]=200~250kPa,qik=55~60kPa。
⑩3中风化凝灰岩
灰、灰黄色,凝灰结构,块状构造,矿物成份主要为长石、石英。
岩石较破碎,节理裂隙较发育,多呈微张~闭合状,裂隙被石英细脉充填,岩芯呈柱状,锤击声脆,RQD=50~93。
该层仅在南岸揭露,层顶埋深10.00m,钻孔揭露厚度5.50m,未揭穿,工程性质良好。
饱和状态岩石单轴极限抗压强度Rb=74.8~136MPa,[fa0]=2000~2500kPa。
2.4基础施工方案确定
针对本项目工程特殊地质情况,为了保证桩基施工进度,项目部作出如下方案:
65-70号墩采用冲击钻成孔成桩,正循环清孔;62-64号墩采用滚刀钻头(回旋转机)成孔成桩,泵吸反循环清孔;0-61号墩采用刮刀钻头(回旋转机)成孔成桩,泵吸反循环清孔。
0-3、65-70号墩陆地钻孔桩泥浆池拟设在桥位处空地,其余水上桩基设泥浆净化装置及泥浆箱,部分废弃泥浆排放至陆地区废浆池,集中处理。
各工序预计施工进度如下:
施工单元
工序
工时(天)
人数
机械名称
65-70墩陆地冲击钻施工(12根)
桩位放样、护筒埋设
3
5
25t吊机、电焊机
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- 海涂 地质 钻孔 灌注 桩成孔 施工 浅谈