【文章內容簡介】 發(fā)育， 若 采用清水鉆進，風險相對較大。而且部分軟質巖石浸水易軟化、崩解的特點， 需 以泥漿護壁，減少孔壁土層的破壞。 因此目前正在進行試樁工程將對清水鉆進和泥漿鉆進分別進行工藝試驗，根據實驗結果，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 工程風險分析報告 12 橋位區(qū)軟質巖石和硬質巖石分布不均勻，尤其是分布于軟質巖石 中 的玄武巖，強度差異較大，施工過程中容易出現斜孔現象。根據施工經驗，橋墩區(qū)下伏基巖面傾斜度較大 ， 基巖強弱風化層交錯 出現，是易出現斜孔的主要原因。施工過程中一旦終孔后檢測發(fā)現樁孔 下部出現傾斜，處理起來比 較麻煩，只能反復進行掃孔，耗時太多，影響工期，而且成樁質量較差。因此應針對場地巖石層特點，選擇適應能力強的設備和富于施工經驗的隊伍進行施工，施工過程中采用減壓慢進方法鉆進，或改進鉆頭，加設特制的導向環(huán)裝置。 5． 3 鉆孔樁樁底巖石終孔判別風險 青島海灣大橋鉆孔樁數量多，且嵌巖深度大 ，施工過程中終孔判別 至關重要。 支承樁 終孔時，對巖渣判斷錯誤而提前終孔， 支承樁未進入微（弱）風化巖層，將使樁基承載力不滿足設計要求造成廢樁；摩擦樁施工時不檢查實際地質情況，鉆至 設計標高即終孔，可能造成樁周摩擦力不夠，或樁底承載力不能 滿足設計要求，造成橋梁下沉 。 終孔樁底巖石風化程度判別原則 (1)、 巖石發(fā)風化程度定性直觀判別內容為：巖石的顏色、結構、構造、礦物成分、軟硬情況等。 (2)、 地勘報告的工程地質縱斷面及相應的鉆孔工程地質綜合柱狀圖所劃定風化層的界限。 (3)、 近靠地質鉆孔的巖層抗壓強度。 (4)、 鉆機的鉆進速率。 巖石風化程度的直觀鑒別 本段巖石主要為沉積巖、巖漿巖、劃分風化層如下： (1)、強風化：棕紅色、紫褐色，斑狀結構，泥質結構，塊狀結構，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。 (2)、弱風化：棕褐色、棕紅色、褐黃色，角礫結構、塊狀結構、斑狀結構、泥質結構，巖芯較完整，呈長柱狀、短柱狀、柱狀、碎石狀，強度較高手掰不易斷，裂隙發(fā)育，不易鉆進。 (3)、微風化：棕紅色、棕褐色，角礫結構、塊狀結構、泥質結構、斑狀結構，巖芯較完整，呈長柱狀、柱狀、碎石狀，錘擊聲脆不易碎。 進入微風化和弱風化的鉆進速率參考值 當未達到預定設計樁長，且與設計樁長差別不大時，建議用下述標準確定樁基持力層： (1)、 鉆機具有鉆巖的功能，在牙輪鉆頭正常磨損范圍內，鉆進速度按以下原則控制，沖青島海灣大橋 工程風險分析報告 13 擊鉆頭可參照此標準： 微風化：進入巖層不小于 ，鉆進速度小于 10cｍ /h。 弱風化：進入巖層不小于 ，鉆進速度小于 10cｍ /h； 進入巖層不小于 75ｃｍ，鉆進速度不小于 5cm/h。 (2)、 巖石飽和單軸抗壓強度大于 30MP 以上，且?guī)r石顏色新鮮，巖質堅強，敲擊聲脆。 施工注意事項 (1)、 由于巖層分布的變化，當 原 按嵌巖設計的樁，樁底巖石達不到鉆進速度控制原則或強度達不到標準時，應一直向下進行，直到滿足要求為止。 (2)、 注意辨別鉆進中是否有硬質巖夾軟質巖的假象 。 (3)、 力求樁底標高大致一致。 (4)、 鉆孔設備應采 用帶牙輪鉆頭及沖擊反循環(huán)鉆 機，嚴格按施工規(guī)范施工， (5)、 鉆進速度計算應以扣除輔助工作時間后的純鉆進時間統(tǒng)計。 (6)、 由于地質巖性的復雜性，可由設計代表根據現場情況確定巖層持力層判 別。 (7)、 鉆孔過程中必須有專人準確同步記錄，地質變化 時應撈取渣樣并量測孔深位置，做好記錄，渣樣必須保管好，用紙條寫上 墩樁號，撈取時間，標高。當進入巖層時，要更加準確記 錄進尺速度，要更加頻繁的撈取巖樣，并做好各項記錄。以此作為終孔判 別依據，避免工程隱患。 六 海灣大橋冬季施工風險分析 膠州灣一般年份 12 月下旬開始結冰， 2 月中 旬消失，冰期在 60 天左右。青島海灣大橋要在 2021 年奧運會前通車 ，工期緊，混凝土冬季施工不可避免，橋梁混凝土要跨 越 202202 2021 三個冬季施工， 而 海灣地區(qū)冬季施工存在一定風險，對混凝土結構的耐久性不利，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，使混凝土喪失強度。 ⑶ 大體積混凝土或大型構件出現裂紋。 6． 1 混凝土凝結和硬化的原理 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和硬化，直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結果。 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外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也青島海灣大橋 工程風險分析報告 14 較快；而當溫度降低到 0℃ 時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相（水）變?yōu)楣滔啵ㄋ?。這時參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢。溫度繼續(xù)下降，當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，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。 水變成冰后，體積約增大 9%，同時產生約 2500 千克每平方厘米的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥石內 部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即早期受凍破壞）而降低強度。此外，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。 由此可見，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強度增長的關鍵。國內外許多學者對水在混凝土中的形態(tài)進行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養(yǎng)期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明， 混凝土受凍前預養(yǎng)期愈長，強度損失愈小。 混凝土化凍后（即處在正常溫度條件下）繼續(xù)養(yǎng)護，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。對于預養(yǎng)期長，獲得初期強度較高（如達到 R28 的 35%）的混凝土受凍后，后期強度幾乎沒有損失。而對于安全預養(yǎng)期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍后，后期強度都有不同程度的損失。 由此可見，混凝土凍結前，要使其在正常溫度下有一段預養(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度，一般稱臨界強度，即可達到預期效果。對于臨界強度，各國規(guī)定取值不等，我國規(guī)定為不低于設計標號 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，主要解決三個問題：一是如何確定混凝土最短的養(yǎng)護齡期，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度和耐久性滿足要求。在實際工程中，要根據施工時的氣溫情況，工程結構狀況（工程量、結構厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。一般來說，對于同一個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。一 個理想的方案，應當用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優(yōu)良的工程質量，也就是工期、費用、質量最佳化。目前，基本上采用以下4 種方法。 調整配合比方法 青島海灣大橋 工程風險分析報告 15 主要適用于在 0℃ 左右的混凝土施工。具體做法： ① 選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明，應使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般 3 天抗壓強度大約相當于普通硅水泥 7 天的強度，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，縮短達到齡期強度的時間。 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，相應增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內水結冰所產生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。 ④ 摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。 ⑤ 選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。 蓄熱法 主要用于氣溫 — 10℃ 左右，結構比較厚大的工程。做法是：對原材料（水、砂、石）進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備有相當的熱量，以使水泥水化放熱較快，并加強對混凝土的保溫，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。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養(yǎng)護齡期。 外部加熱法 主要用于氣溫 — 10℃ 以上，而構件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，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，方法簡單，但室內溫度不高，比較干燥，且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質量。 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。但因其需專門的鍋爐設備， 費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。 ③ 電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，來電能變?yōu)闊崮?，以提高混凝土的溫度。此法簡單方便，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，對混凝土進行密封輻射加熱。 七、通航孔橋鋼箱梁安裝滿堂支架施工風險分析 青島海灣大橋有三座通航孔橋，滄口航道橋為雙塔鋼箱梁斜拉橋（ 80m+90 m +260 m +90 m +80 m）；紅島航道橋為獨塔鋼箱梁斜拉橋（ 60 m+ 120 m +120 m+ 60 m）；大沽 河航道橋為獨塔鋼箱懸索橋（ 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，在鋼管樁上拼裝主梁支撐平臺，在其上逐 個運 送梁段至設計位置，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 工程風險分析報告 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，支架搭設面積大，而且處于海上施工，支架的搭設、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構施工成敗 ，風險很 大。 7． 1 支架系統(tǒng)設 計 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。立柱間有型鋼平聯和剪刀撐，平聯與鋼管間及鋼管節(jié)段間全部采用銷接。為了方 便卸落支架，每根鋼管頂設卸落砂箱，砂箱頂部設分配梁，縱向設貝雷桁片，型鋼橫橋向鋪設在貝雷桁 片上。 鋼管樁搭 設采用打樁船或大型浮吊，根據計算確定 基樁入土深度，并要參照棧橋施工經驗。 設計荷載分析： 鋼箱梁自重； 施工人員及機具荷載； 支架系統(tǒng)自重； 風荷載； 為確保安全與穩(wěn)定，對支架系統(tǒng)進行空間有限元靜力計算和屈曲分析。支架在自重和風荷載作用下的抗傾覆穩(wěn)定系數不小于 。 7． 2 支架的預壓及預拱度設計 預壓是檢驗支架設置和理性、安全性的重要手段，可以達到以下目的： 消除支架的非彈性變形； 檢驗支架是否穩(wěn)定可靠； 檢驗基礎沉降，預留合理拱度。 現場采用沙袋或混凝土預制塊靜預壓法，按 120%設計荷載預壓。每天觀測支架的標 高，并按預壓后實測的彈性變形量確定跨中預拱度值，然后按拋物線整孔布置。 八、 海上 混凝土的耐久性 質量控制分析 青島海灣橋一期工程非通航孔橋全長約 ，分為李村河互通主線非通航孔橋、青青島海灣大橋 工程風險分析報告 17 島側 —— 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、黃島側非通航孔橋，共為七部分，全部為混凝土結構。三座主通航孔橋下部結構也都為混凝土結構，因此研究混凝土的耐久性極其重要。