【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)育， 若 采用清水鉆進(jìn)，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。而且部分軟質(zhì)巖石浸水易軟化、崩解的特點(diǎn)， 需 以泥漿護(hù)壁，減少孔壁土層的破壞。 因此目前正在進(jìn)行試樁工程將對(duì)清水鉆進(jìn)和泥漿鉆進(jìn)分別進(jìn)行工藝試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮各種因素，在合適的地域選擇合適的施工方法。 斜孔處理 青島海灣大橋 工程風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告 12 橋位區(qū)軟質(zhì)巖石和硬質(zhì)巖石分布不均勻，尤其是分布于軟質(zhì)巖石 中 的玄武巖，強(qiáng)度差異較大，施工過(guò)程中容易出現(xiàn)斜孔現(xiàn)象。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，橋墩區(qū)下伏基巖面傾斜度較大 ， 基巖強(qiáng)弱風(fēng)化層交錯(cuò) 出現(xiàn)，是易出現(xiàn)斜孔的主要原因。施工過(guò)程中一旦終孔后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁孔 下部出現(xiàn)傾斜，處理起來(lái)比 較麻煩，只能反復(fù)進(jìn)行掃孔，耗時(shí)太多，影響工期，而且成樁質(zhì)量較差。因此應(yīng)針對(duì)場(chǎng)地巖石層特點(diǎn)，選擇適應(yīng)能力強(qiáng)的設(shè)備和富于施工經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍進(jìn)行施工，施工過(guò)程中采用減壓慢進(jìn)方法鉆進(jìn)，或改進(jìn)鉆頭，加設(shè)特制的導(dǎo)向環(huán)裝置。 5． 3 鉆孔樁樁底巖石終孔判別風(fēng)險(xiǎn) 青島海灣大橋鉆孔樁數(shù)量多，且嵌巖深度大 ，施工過(guò)程中終孔判別 至關(guān)重要。 支承樁 終孔時(shí)，對(duì)巖渣判斷錯(cuò)誤而提前終孔， 支承樁未進(jìn)入微（弱）風(fēng)化巖層，將使樁基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求造成廢樁；摩擦樁施工時(shí)不檢查實(shí)際地質(zhì)情況，鉆至 設(shè)計(jì)標(biāo)高即終孔，可能造成樁周摩擦力不夠，或樁底承載力不能 滿足設(shè)計(jì)要求，造成橋梁下沉 。 終孔樁底巖石風(fēng)化程度判別原則 (1)、 巖石發(fā)風(fēng)化程度定性直觀判別內(nèi)容為：巖石的顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物成分、軟硬情況等。 (2)、 地勘報(bào)告的工程地質(zhì)縱斷面及相應(yīng)的鉆孔工程地質(zhì)綜合柱狀圖所劃定風(fēng)化層的界限。 (3)、 近靠地質(zhì)鉆孔的巖層抗壓強(qiáng)度。 (4)、 鉆機(jī)的鉆進(jìn)速率。 巖石風(fēng)化程度的直觀鑒別 本段巖石主要為沉積巖、巖漿巖、劃分風(fēng)化層如下： (1)、強(qiáng)風(fēng)化：棕紅色、紫褐色，斑狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，含角礫，巖芯呈碎塊狀，巖芯錘擊聲啞，手掰易碎，裂縫發(fā)育完全，較易鉆進(jìn)。 (2)、弱風(fēng)化：棕褐色、棕紅色、褐黃色，角礫結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖芯較完整，呈長(zhǎng)柱狀、短柱狀、柱狀、碎石狀，強(qiáng)度較高手掰不易斷，裂隙發(fā)育，不易鉆進(jìn)。 (3)、微風(fēng)化：棕紅色、棕褐色，角礫結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，巖芯較完整，呈長(zhǎng)柱狀、柱狀、碎石狀，錘擊聲脆不易碎。 進(jìn)入微風(fēng)化和弱風(fēng)化的鉆進(jìn)速率參考值 當(dāng)未達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，且與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)差別不大時(shí)，建議用下述標(biāo)準(zhǔn)確定樁基持力層： (1)、 鉆機(jī)具有鉆巖的功能，在牙輪鉆頭正常磨損范圍內(nèi)，鉆進(jìn)速度按以下原則控制，沖青島海灣大橋 工程風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告 13 擊鉆頭可參照此標(biāo)準(zhǔn)： 微風(fēng)化：進(jìn)入巖層不小于 ，鉆進(jìn)速度小于 10cｍ /h。 弱風(fēng)化：進(jìn)入巖層不小于 ，鉆進(jìn)速度小于 10cｍ /h； 進(jìn)入巖層不小于 75ｃｍ，鉆進(jìn)速度不小于 5cm/h。 (2)、 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度大于 30MP 以上，且?guī)r石顏色新鮮，巖質(zhì)堅(jiān)強(qiáng)，敲擊聲脆。 施工注意事項(xiàng) (1)、 由于巖層分布的變化，當(dāng) 原 按嵌巖設(shè)計(jì)的樁，樁底巖石達(dá)不到鉆進(jìn)速度控制原則或強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)一直向下進(jìn)行，直到滿足要求為止。 (2)、 注意辨別鉆進(jìn)中是否有硬質(zhì)巖夾軟質(zhì)巖的假象 。 (3)、 力求樁底標(biāo)高大致一致。 (4)、 鉆孔設(shè)備應(yīng)采 用帶牙輪鉆頭及沖擊反循環(huán)鉆 機(jī)，嚴(yán)格按施工規(guī)范施工， (5)、 鉆進(jìn)速度計(jì)算應(yīng)以扣除輔助工作時(shí)間后的純鉆進(jìn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)。 (6)、 由于地質(zhì)巖性的復(fù)雜性，可由設(shè)計(jì)代表根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定巖層持力層判 別。 (7)、 鉆孔過(guò)程中必須有專人準(zhǔn)確同步記錄，地質(zhì)變化 時(shí)應(yīng)撈取渣樣并量測(cè)孔深位置，做好記錄，渣樣必須保管好，用紙條寫(xiě)上 墩樁號(hào)，撈取時(shí)間，標(biāo)高。當(dāng)進(jìn)入巖層時(shí)，要更加準(zhǔn)確記 錄進(jìn)尺速度，要更加頻繁的撈取巖樣，并做好各項(xiàng)記錄。以此作為終孔判 別依據(jù)，避免工程隱患。 六 海灣大橋冬季施工風(fēng)險(xiǎn)分析 膠州灣一般年份 12 月下旬開(kāi)始結(jié)冰， 2 月中 旬消失，冰期在 60 天左右。青島海灣大橋要在 2021 年奧運(yùn)會(huì)前通車(chē) ，工期緊，混凝土冬季施工不可避免，橋梁混凝土要跨 越 202202 2021 三個(gè)冬季施工， 而 海灣地區(qū)冬季施工存在一定風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不利，冬季施工容易造成混凝土凍害： ⑴ 混凝土表面受凍變酥，減小截面的有效截面積。 ⑵ 裸露混凝土受凍，使混凝土喪失強(qiáng)度。 ⑶ 大體積混凝土或大型構(gòu)件出現(xiàn)裂紋。 6． 1 混凝土凝結(jié)和硬化的原理 混凝土冬季施工的一般原理混凝土拌和物澆灌后之所以能逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。 而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當(dāng)溫度升高時(shí)，水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)也青島海灣大橋 工程風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告 14 較快；而當(dāng)溫度降低到 0℃ 時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液相（水）變?yōu)楣滔啵ㄋ?。這時(shí)參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)，水泥水化作用基本停止，此時(shí)強(qiáng)度就不再增長(zhǎng)。 水變成冰后，體積約增大 9%，同時(shí)產(chǎn)生約 2500 千克每平方厘米的冰脹應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi) 部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即早期受凍破壞）而降低強(qiáng)度。此外，當(dāng)水變成冰后，還會(huì)在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰凌融化后，又會(huì)在混凝土內(nèi)部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實(shí)性及耐久性。 由此可見(jiàn)，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，新澆混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增加其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗(yàn)研究還表明， 混凝土受凍前預(yù)養(yǎng)期愈長(zhǎng)，強(qiáng)度損失愈小。 混凝土化凍后（即處在正常溫度條件下）繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度還會(huì)增長(zhǎng)，不過(guò)增長(zhǎng)的幅度大小不一。對(duì)于預(yù)養(yǎng)期長(zhǎng)，獲得初期強(qiáng)度較高（如達(dá)到 R28 的 35%）的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失。而對(duì)于安全預(yù)養(yǎng)期短，獲得初期強(qiáng)度比較低的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度都有不同程度的損失。 由此可見(jiàn)，混凝土凍結(jié)前，要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強(qiáng)度，一般稱臨界強(qiáng)度，即可達(dá)到預(yù)期效果。對(duì)于臨界強(qiáng)度，各國(guó)規(guī)定取值不等，我國(guó)規(guī)定為不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào) 的 30%，也不得低于 35 千克每平方厘米。 6． 2 混凝土冬季施工方法的選擇 從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個(gè)問(wèn)題：一是如何確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期，二是如何防止混凝土早期凍害，三是如何保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足要求。在實(shí)際工程中，要根據(jù)施工時(shí)的氣溫情況，工程結(jié)構(gòu)狀況（工程量、結(jié)構(gòu)厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及價(jià)格，早強(qiáng)劑、減水劑、抗凍劑的性能及價(jià)格，保溫材料的性能及價(jià)格，熱源的條件等，來(lái)選擇合理的施工方法。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于同一個(gè)工程，可以有若干個(gè)不同的冬季施工方案。一 個(gè)理想的方案，應(yīng)當(dāng)用最短的工期、最低的施工費(fèi)用，來(lái)獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量，也就是工期、費(fèi)用、質(zhì)量最佳化。目前，基本上采用以下4 種方法。 調(diào)整配合比方法 青島海灣大橋 工程風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告 15 主要適用于在 0℃ 左右的混凝土施工。具體做法： ① 選擇適當(dāng)品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)使用早強(qiáng)硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強(qiáng)度最高，一般 3 天抗壓強(qiáng)度大約相當(dāng)于普通硅水泥 7 天的強(qiáng)度，效果較明顯。 ② 盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間。 ③ 摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況 下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動(dòng)性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。 ④ 摻加早強(qiáng)外加劑，縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高早期強(qiáng)度。 ⑤ 選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周?chē)皾{膨脹系數(shù)相近。 蓄熱法 主要用于氣溫 — 10℃ 左右，結(jié)構(gòu)比較厚大的工程。做法是：對(duì)原材料（水、砂、石）進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆灌以后，還儲(chǔ)備有相當(dāng)?shù)臒崃?，以使水泥水化放熱較快，并加強(qiáng)對(duì)混凝土的保溫，以保證在溫度降到 0℃ 以前使新澆混 凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡(jiǎn)單，施工費(fèi)用不多，但要注意內(nèi)部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期。 外部加熱法 主要用于氣溫 — 10℃ 以上，而構(gòu)件并不厚大的工程。通過(guò)加熱混凝土構(gòu)件周?chē)目諝猓瑢崃總鹘o混凝土，或直接對(duì)混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下能正常硬化。 ① 火爐加熱。一般在較小的工地使用，方法簡(jiǎn)單，但室內(nèi)溫度不高，比較干燥，且放出的二氧化碳會(huì)使新澆混凝土表面碳化，影響質(zhì)量。 ② 蒸氣加熱。用蒸氣使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需專門(mén)的鍋爐設(shè)備， 費(fèi)用較高。且熱損失較大，勞動(dòng)條件亦不理想。 ③ 電加熱。將鋼筋作為電極，或?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面，來(lái)電能變?yōu)闊崮?，以提高混凝土的溫度。此法?jiǎn)單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗量大。 ④ 紅外線加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發(fā)生器，對(duì)混凝土進(jìn)行密封輻射加熱。 七、通航孔橋鋼箱梁安裝滿堂支架施工風(fēng)險(xiǎn)分析 青島海灣大橋有三座通航孔橋，滄口航道橋?yàn)殡p塔鋼箱梁斜拉橋（ 80m+90 m +260 m +90 m +80 m）；紅島航道橋?yàn)楠?dú)塔鋼箱梁斜拉橋（ 60 m+ 120 m +120 m+ 60 m）；大沽 河航道橋?yàn)楠?dú)塔鋼箱懸索橋（ 80 m+190 m+260 m+80 m），三座橋梁鋼箱梁安裝均采用滿堂支架施工法，先插打鋼管樁基礎(chǔ)，在鋼管樁上拼裝主梁支撐平臺(tái)，在其上逐 個(gè)運(yùn) 送梁段至設(shè)計(jì)位置，然后焊接各梁段。兩座斜拉橋待 斜拉索張拉完成后拆除鋼管樁支架，然后主梁滿架成橋；懸索橋青島海灣大橋 工程風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告 16 是將鋼梁以成橋形焊拼與支架上，并在梁上施加壓重（保證壓重不小于二期恒 載），按照從索塔向兩個(gè)錨固端的方向分批分次張拉吊索至梁上的錨固位置并錨固，然后拆除支架和壓重，在梁上安裝鋪裝等附屬設(shè)施至全橋體系形成。 三座航道橋鋼箱梁安裝支架高度大，均在 40 m 以上，支架搭設(shè)面積大，而且處于海上施工，支架的搭設(shè)、拆卸難度大，而且支架系統(tǒng)的承載力、彈性及非彈性變形、穩(wěn)定性是否滿足要求，直接決定三座通航孔橋梁上部結(jié)構(gòu)施工成敗 ，風(fēng)險(xiǎn)很 大。 7． 1 支架系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 鋼箱梁滿堂支架體系 由 Q235 鋼管樁（Φ 80）、砂箱、分配梁、貝雷 桁 片組成，鋼管間采用法蘭連接。立柱間有型鋼平聯(lián)和剪刀撐，平聯(lián)與鋼管間及鋼管節(jié)段間全部采用銷接。為了方 便卸落支架，每根鋼管頂設(shè)卸落砂箱，砂箱頂部設(shè)分配梁，縱向設(shè)貝雷桁片，型鋼橫橋向鋪設(shè)在貝雷桁 片上。 鋼管樁搭 設(shè)采用打樁船或大型浮吊，根據(jù)計(jì)算確定 基樁入土深度，并要參照棧橋施工經(jīng)驗(yàn)。 設(shè)計(jì)荷載分析： 鋼箱梁自重； 施工人員及機(jī)具荷載； 支架系統(tǒng)自重； 風(fēng)荷載； 為確保安全與穩(wěn)定，對(duì)支架系統(tǒng)進(jìn)行空間有限元靜力計(jì)算和屈曲分析。支架在自重和風(fēng)荷載作用下的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于 。 7． 2 支架的預(yù)壓及預(yù)拱度設(shè)計(jì) 預(yù)壓是檢驗(yàn)支架設(shè)置和理性、安全性的重要手段，可以達(dá)到以下目的： 消除支架的非彈性變形； 檢驗(yàn)支架是否穩(wěn)定可靠； 檢驗(yàn)基礎(chǔ)沉降，預(yù)留合理拱度。 現(xiàn)場(chǎng)采用沙袋或混凝土預(yù)制塊靜預(yù)壓法，按 120%設(shè)計(jì)荷載預(yù)壓。每天觀測(cè)支架的標(biāo) 高，并按預(yù)壓后實(shí)測(cè)的彈性變形量確定跨中預(yù)拱度值，然后按拋物線整孔布置。 八、 海上 混凝土的耐久性 質(zhì)量控制分析 青島海灣橋一期工程非通航孔橋全長(zhǎng)約 ，分為李村河互通主線非通航孔橋、青青島海灣大橋 工程風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告 17 島側(cè) —— 滄口航道橋非通航孔橋、滄口航道橋 —— 紅島互通非通航孔橋、紅島互通主線非通航孔橋、紅島互通 —— 紅島航道橋非通航孔橋、紅島航道橋 —— 大沽河航道橋非通航孔橋、黃島側(cè)非通航孔橋，共為七部分，全部為混凝土結(jié)構(gòu)。三座主通航孔橋下部結(jié)構(gòu)也都為混凝土結(jié)構(gòu)，因此研究混凝土的耐久性極其重要。