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聚焦苍容浔江大桥(4) | 在地下岩层雕刻“同心圆”

发布时间:2024-06-26阅读次数:

“去年10月锚碇桩基完工,近期南锚碇左锚主体结构也已完工。桩基打下去了,我们心里才算踏实……”中交二航局苍容浔江大桥项目部工段长王磊感叹道。

苍容浔江大桥是广西苍梧至容县高速公路关键控制性工程,主桥采用独柱式三塔空间缆悬索桥结构,两个主跨均长520米,为世界同类桥梁中跨径之最。

锚碇是悬索桥的重要受力构件,它将锚固主缆承载起桥面及未来通行车辆的荷载。大桥南北岸各有一对锚碇,每对锚碇为分离式结构,一左一右分布在主塔后方。为避免常规锚碇施工产生大量开挖土石方和混凝土回填,大桥锚碇基础设计为桩墙组合结构,为国内首次使用。

“占地面积小了,开挖少了,但由于将桩基和地连墙相互嵌入而成,对桩基质量提出更高要求。”王磊介绍,垂直度要控制在1/400以下,相当于假如将桩打入地下400米,桩身倾斜绝对值不能超过1米,这在目前国内桩基施工中还没有先例。

单个锚碇基础包含3列共24根桩及21幅槽段。槽段类似于地连墙,通过铣槽机在每两根完成浇筑的桩基之间向下垂直钻进,下切部分桩基混凝土形成槽状,进而下放钢筋笼、浇筑混凝土,将桩基和槽段形成完整的剪力墙。

每根桩直径3米,混凝土保护层厚仅7.5厘米,如桩基垂直度不达标,那后续铣槽机就可能在钻进过程中破坏桩基钢筋,整个桩基也被破坏了,且槽段与桩基的咬合精度将达不到要求,影响基础结构受力。

王磊说:“可谓牵一发而动全身,因为桩基一定要控制在垂直精度范围内,否则后续一连串施工都将无法进行。”

2022年11月20日,大桥锚碇首根桩基开钻。地勘资料显示,桩基钻进将面临黏土层、强风化岩层、中风化岩层和微风化岩层。按照设计,桩基至少要打入中风化岩层5米。为应对复杂地质条件,项目部从源头谋划,决定选用大功率大扭矩的旋挖钻机施工。

“钻进非常困难,进入岩层后,钻机比较吃力,基本每个台班下来都要换一次钻头和钻齿。”项目副经理韩月鹏介绍。

作业班组长蒋昌平非常纳闷,干了多年桩基施工还没见过这么难的:“为控制垂直度,我们每钻一步都很小心,平均一天钻进深度2米左右,日子难熬啊。”

考虑到锚碇桩基为大直径桩基、且地层多高强度岩石,项目部确立了“分层分级钻孔”的思路,首先用小直径钻头钻进,然后再逐级扩大钻进半径,并在不同地层检测成孔垂直度,最终达到设计桩径和深度要求。

“实施比想象的复杂,第一根桩基钻孔就遇到黏土和坚硬岩层的交界区,钻机就像一脚踩着石头一脚踩着软土一样,很难掌控力度,稍不留神就会倾斜。”王磊说。首根桩基设计长30.6米,以1.8米直径的钻头钻进至22米深度后,大家发现孔壁产生一定倾斜,便及时商讨决定通过扩孔到2.2米直径来修正垂直度,并调整钻进速度和力度参数。当钻孔直径逐步扩至2.5米后持续钻进,倾斜偏差逐渐减少,项目团队持续微调,直至扩孔至3米后才将垂直度控制在设计范围内。

“第一根桩差不多打了半个月,这在传统施工中是难以想象的。”王磊说。这样下去也不是办法,垂直度控制一直是大家心头的愁云。

“关键是要控制钻头始终处于桩基圆心位置,怎么控制钻头不乱甩是核心。”“就相当于每级扩孔钻进都要把钻头始终处于同一圆心,这样才能保证垂直度……”项目部多次召开研讨会,作业班组人员和技术团队一起想对策。

通过集体研讨,大家在各类导向架装置上找到灵感。何不将桩基的每次钻孔都用一个装置进行导向,确保钻孔位置居于圆心呢?于是,项目团队在钻机钻头上下功夫,设法在钻头上加装导向装置。

“第一步要走稳了,钻头从软土覆盖层进入坚硬岩层阶段就要把钻孔垂直度定准了!”韩月鹏说。由于桩基钻孔前要先施沉一段直径3.2米的钢护筒,钻机先要深入到钢护筒内将覆盖层中的沉积物清理出来,之后钻头将面临岩层。在钻入岩层前,项目部在直径1.5米的牙轮钻头上加装一个直径3米、类似大圆盘的导正圈导正定心,以确保钻头能进入孔位正中位置。

待钻头进入岩层后,技术团队再通过分级扩孔方式逐级钻进。“我们后来将钻孔直径设定成比如1.5米、2米、2.5米和3米这样的级别,每级钻进持续采用导正方式进行。”韩月鹏介绍。

比如,在岩层中钻进2米孔径阶段,项目部在牙轮钻头下方加装一个直径1.5米的导向器。该导向器首先定位在最下方的岩层中,也就是桩基圆心位置。当钻机开钻时,直径2米的牙轮钻头就会在下方导向器的限定下垂直向下钻进。

“以此类推,在钻进2.5米一级孔径时,已钻进完成的直径2米级孔可作为直径2.5米级的先导孔再推进扩孔。”韩月鹏说,过程中我们同时更要注意垂直度检测和微调,要求操作手注意仪表盘的监控和操作手感控制,直到完成3米直径扩孔钻进,以达到桩基设计要求。

实践证明,这种对钻头进行改加装导向装置的方法行得通,确保锚碇桩基垂直度达到精度要求。“我们就像在地下岩层上雕刻同心圆一样。”韩月鹏说。

2023年10月4日,全桥锚碇最后一根桩基浇筑完成。至此,全桥锚碇96根桩基全部完工,为锚碇基础施工打下“定海神针”。“桩基直了,后续槽段施工也就有把握了!”王磊说。

后续,项目团队又采用一体化胎架等措施控制桩基钢筋笼加工垂直度,并现场采用导向装置,确保钢筋笼也同样以垂直姿态下放到钻好的桩基孔位中。如此以来,每根桩基的质量就得到了保证。

苍容浔江大桥单个锚碇总重量约13.4万吨,单个锚碇可承受大桥8000吨的拉力,将成为大桥重要“压舱石”。如今,大桥在三座主塔封顶基础上,已转入上部结构施工阶段,其他锚碇的承台混凝土浇筑、锚体施工也正在紧锣密鼓地进行。(杜才良)

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