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某大桥工程承台降水方案比选及设计

日期: 2017-04-05
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       【摘要】结合某大桥工程实例,对水文地质条件、承台降水工程量增加情况、承台降水方案的比选及降水方案的设计进行了论述。
中国论文网 http://www.xzbu.com/6/view-3530262.htm
  【关键词】设计;承台降水;比选
  一、工程概况:
  希望路位于新区伊滨区中部,东西贯穿整个新区,往西可至偃南产业区,是新区内一条重要的东西向交通干道,是新区伊滨区东西向的对外联系通道,并承担过境交通功能。希望路全段约5143.87m,道路规划为城市主干路。希望路跨伊河大桥工程位于希望路西段,洛龙区槐树湾村与偃师市诸葛镇裴村附近,起止点桩号K1+449.145~2+260.145,桥长811m,桥梁面积32440m2,工程造价将近2亿。
  二、水文地质条件
  (一) 水文条件
  地质勘察期间经27个钻孔水位观测,地下水主要赋存于②层、④层卵石及以下各层中,地下水埋藏深度0.60~4.70m,水位136.51~137.96m。地下水类型为孔隙潜水,主要接受大气降水和伊河河水补给。勘察期间伊河河水位为136.18~137.98m,根据区域水文地质资料和调查,伊河河水水位年变幅为2m~3m。
  (二)桥位区工程地质条件
  桥位区位于伊河中下游,由于河水的游荡冲刷,河道较宽阔。现河道以东多为鱼塘、采砂坑,河道以西多为耕地、果园及苗圃。 6#墩以西属伊河Ⅰ级阶地,地形平坦,地面高程为141.62~142.96m,以东地形有起伏,地面高程为137.29~142.78m。地貌单元属伊河河床、河漫滩及Ⅰ级阶地。拟建桥位区根据钻探揭露,在勘探深度内,地层共分13个主层,上部以第四系全新统、上更新统冲洪积形成的卵石为主,下部为上第三系洛阳组粘土岩、砂岩、砾岩为主。
  三、承台降水工程量增加情况:
  希望路跨伊河大桥工程招投标过程中,招标图中主河槽宽度为200m,主河槽中承台设计标高是按现状河道断面控制的。从工程地质勘察报告知,伊河常水位为138.045m,招标图中主河槽内承台顶标高为138.688~138.970m,与常水位基本持平。中标后,收到的正式施工图中,主河槽宽度却变更为了450m,更主要的是,4~12#承台的设计顶标高下调了4.5~6.4m,如果按此情况施工,不光承台基坑开挖土方工程量将增加,承台降水工程量也将显著增加,降水难度也明显增大。
  根据正式施工图和现场地形情况,4~12#每个桥墩处须开挖一个下口长、宽约43m、11m,上口长、宽约60m、30m,基底高程约为130.5m,边坡坡度为1:1的土石方承台基坑。基坑开挖深度约为10m,现况地下水位高程约为135.5m,地下水位以下开挖深度超过5m,须先进行降水、止水才能实现干地施工开挖,故需要进行基坑降水施工。根据施工开挖要求,将开挖范围的地下水位降至基坑基底高程以下1m,即129.5m左右,确保在基坑施工过程当中,场地始终处于干燥状态。按目前这种情况,进行4~12#桥墩承台施工时,不能再按原先投标时承诺的施工方案进行施工,需进行专题研究,选择更合适的降水方案。
  四、承台降水方案的比选
  (一)确定方案的原则
  1、系统考虑原则。整个承台施工是个系统工程,降水施工不光要考虑把水位降下去,还需保证在承台钢筋、模板和砼施工期间,作业人员操作的安全和方便。
  2、方案应同时满足安全、可行、经济、环保的原则。
  3、基坑维护结构的安全系数按二级考虑的原则。
  (二)可供比较的降水方案
  大方向有两点,要么强排水,要么隔水加上小规模明排水。通过渗流稳定分析,完全降水对大面积基坑抗渗流稳定有影响,若选择隔水作用的结构代替完全降水,就可使大面积基坑抗渗流稳定性得以保证,所以我们主要考查了隔水的方案.
  (三)方案的确定
  通过对可供选择方案的深入分析、比较和综合评价,确定方案为:
  4~6#墩地处伊河Ⅰ级阶地,地形平坦,受伊河河水影响较小,按常规做法,4~6#墩采用管井降水方案,管井降水经济、有效,通过基坑涌水量的计算,大致确定了所需降水井的数量,因左右幅承台间距较近,为避免重复施工,一个桥墩处的左右幅承台同时进行施工,每个墩台处需要布置降水井22眼,每眼降水井25m,共计1650m,另需配套投入水泵、电缆线、配电柜等材料和设备。
  7~12#墩附近施工场地④卵石层分布变化幅度较大,从7#~12#墩附近钻孔的工程地质纵剖面图可知,④卵石层厚度仅为4m左右,厚度最大处7m,位于9#墩附近,而⑤卵石层普遍缺失,下伏土层即为粘土岩,可以做为隔水层使用。上下地层渗透系数差异过大,含水层厚度偏小,此种地层使用管井降水效果不佳。7~12#墩改用截渗墙隔水方案。在距拟开挖基坑底部承台周围设置防渗墙,深度进入粘土岩,此法可以显著阻止坑外的地下水涌入坑内,坑内只需使用小规模明泵排水即可。此法对于含水层厚度小的地层效果甚佳,施工简单,造价合理。
  五、降水方案的设计
  (一)管井降水
  降水井的主要目的是有效降低卵石层的潜水水位,使开挖工作面处于一个相对干燥状态,保证基坑底板承台施工的顺利进行;同时降水井还可以拦截补给基坑坡脚的地下水源,消除基坑边坡的渗透涌水,提高边坡的稳定。综合考虑工程场区的水文地质条件、开挖方法、开挖断面特点、现场施工条件、基坑降水涌水量估算结果、基坑降水要求等因素,具体设计如下:
  承台基坑开挖采用二级放坡,降水井布置于4~6#墩基坑的二级台阶上,拟建承台外侧,距二级放坡坡顶边缘2m,井深25m,井间距5~6.5m,降水井待基坑开挖至一级放坡坡底(绝对标高136.0)后开始施工。工序流程及要求如下:
  (1)定位:井位偏差小于50cm。钻井设备就位后,必须平正、稳固,确保在施工中不发生倾斜、移动;
  (2)钻井:采用冲击钻井机成孔,要求孔底不留沉渣,井孔要求正、圆、直、孔斜率<1%。严格控制护壁土料粘粒含量及泥浆比重,在容易产生泥浆渗漏的地层中及时采取维持孔壁稳定的措施;
  (3)冲孔换浆:利用钻具将稀泥浆压入井底,由下而上将井里稠泥浆逐渐顶替换稀;
  (4)下管:按设计长度下管,管口露出地面0.5m,每两根管绑一道扶正器。井管居中,不偏不斜。
  (5)填滤及止水:井管下到孔底后,按降水井结构要求在过滤器段填充滤料(砂卵石层填滤规格一般以含水层颗粒直径d70-90的8~10倍为宜),非过滤器段用粘土球封堵。
  (6)洗井:利用泥浆泵反吹洗井,井内沉渣不得大于0.20m。
  (7)安装水泵(水泵下置深度为井底以上2m)、真空泵、排水管,遮盖、密封(真空泵运行前)井口,使降水井进入工作状态。
  (二)截渗墙
  承台基坑开挖采用二级放坡,降水井布置于基坑的二级台阶上,拟建承台外侧,距二级放坡坡顶边缘2m,布置防渗墙,深度控制在进入粘土岩50cm,待基坑开挖至一级放坡坡底(绝对标高136.0)后开始施工。由工程地质纵剖面图可知,防渗墙造孔成槽需穿过的地层主要是卵石层。防渗墙塑性砼抗压强度为1.5~2.5MPa,渗透系数小于10 -7cm/s,设计墙厚0.80m,设计嵌入砂质粘土岩深度0.5m。
  根据以往防渗墙的施工经验,拟定本工程混凝土防渗墙总体施工方案为:
  (1)“钻劈法”成槽;
  (2)采用膨润土泥浆护壁,泥浆各项性能指标满足施工要求,确保其携带岩碴和维护孔壁稳定的能力, 采用气举反循环法清孔换浆;
  (3)ZJ1500型泥浆搅拌机制浆,ZX-200型泥浆净化系统处理废浆,循环使用, 废渣由自卸车及时运至弃渣场;
  (4)泥浆下直升导管法浇筑混凝土,25t汽车起重机配合混凝土浇筑;
  (5)混凝土拌和车运送混凝土至浇筑槽孔;
  (6)采用“接头管法”进行墙段连接;
  (7)一个承台的防渗墙预计20天左右施工完成。

        原文地址:http://www.xzbu.com/6/view-3530262.htm

 

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发布时间: 2018 - 09 - 27
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