高坝特大桥深水墩施工方案(钢管桩平台)

1一、编制依据（1）高坝特大桥施工设计图（2）《桥涵施工技术规范》（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86（4）《公路桥涵工程施工质量验收标准》TB10203-2002（5）《钢结构设计规范》GB50017-2003（6）其它参考资料二、工程概况高坝特大桥是安康至毛坝高速公路的重点工程，横跨渚河、任河，大桥全长2060m，主桥为跨渚河的67.5+125+67.5m，跨任河的80+150+80m连续刚构桥。大桥由44墩2台组成，其中左幅24#、25#墩，右幅25#、26#墩为深水墩钻孔桩承台基础。左幅24#、25#墩，右幅25#、26#墩位于河面中央靠两侧，基础为水上钻孔桩基础，每承台4根φ2.8m钻孔灌注桩，单根长25～35m。施工常水位为325m,墩位处河床标高为307.5m,水深达18米。墩位处河床比较平坦，河床底下约10米左右为河卵石,再下为板岩；孔桩采用搭设钢管桩平台，冲击钻钻孔施工方法。承台平面尺寸为12.2m（宽）x10.6m（长）x4m（高），体积为517.28m3，为钢筋混凝土承台，混凝土设计强度为C30，根据任河水流情况及承台在水中的埋深采用单壁钢吊箱进行施工，钢吊箱净空尺寸12.4m*10.8m。根据承台的高度情况考虑采用分两层进行施工，层与层之间布置接茬钢筋。底层混凝土浇筑完成达到80%强度后方可进行顶层混凝2土施工。三、施工工艺一）深水墩孔桩施工1、深水墩钢管桩平台修建桩基施工工艺深水墩钢管桩平台施工工艺流程钢管桩平台施工工艺流程图1）定位架制作及定位为了方便进行钢管桩和钢护筒的定位，采用焊制定位架进行定位施工，定位架由油筒、角钢和钢管组成，油筒直径为68cm，长度为90cm，并排安置两个油筒，四个油筒组成一个小单元，经由∠50x50x5等边角钢焊接制成，最后由φ121mm，σ=5mm钢管骨架连接组成浮箱框架形式，定位架外框架为定位架制作定位架定位浮吊就位打钢管桩（振动锤配合进行）并进行连接钻孔桩平台搭设（先横梁，后纵梁）定位架撤除钢护筒打入钢围笼清基钻孔桩施工钢管桩及连接件加工钻孔桩平台型钢加工钢护筒制作313.2mx11.6m（其框架各边中心为承台各边中心）。定位架的定位采用两台全站仪交叉放样互相复核完成，两台仪器分别置于大桥的两岸，通过固定上下游两条边的准确位置，再复核其它两条边的位置，直至准确定位为止。定位前，在定位架四周下放砼锚，定位时通过控制锚索的长度来确定定位架。2）围笼钢管桩打入与连接在浮吊就位后即可进行钢管桩打入，钢管桩采用浮吊配振动锤沉桩施工，采取整根（单根长为25m）分别打入。钢管桩直径φ325mm，壁厚10mm，围笼由13根钢管和I18b工字钢及∠75*7角钢等连接组成，为单壁钢围笼。围笼钢管的打入要求保证其垂直度，并嵌入岩层一定深度，先用船只运到指定位置，浮吊逐根起吊插桩，下放依靠自重自动下沉，然后利用30t振动锤配合进行打入，振动过程中随时观察其垂直度并及时纠正，以利于其稳定受力。钢管桩的打入岩层深度视具体情况而定。钢管桩分根下沉完毕后及时进行桩间横纵向连接件焊接与固接，连接采用角钢与钢筋进行，组成剪刀撑排架形式。由于钢管桩采用单根下沉后连接形式，故钢管桩连接底部和中部主要采用铰接，上部固接的形式，为了增加整体稳定性，在其上部横向增强固接。3）钻孔桩平台搭设钻孔桩平台由两层型钢组成，底层横梁分别由3根2Ι40b工字钢并排而成，工字钢单根长12.5m；纵梁分别由4根2Ι40b工字钢并排而成，工字钢单根长14.5m。两排型钢组成井字结构，它们之间及与钢围笼之间采用满焊连接。钻孔桩平台底部较任河施工水位325m高1.24m。具体结构见钻孔平台图。44）定位架拆除钢管桩打入岩层完成后，方可将定位架拆除。5）钢护筒打入钢护筒的定位采用两台全站仪交叉放样互相复核完成，两台仪器分别置于任河的两岸，放样完成后进行钢护筒埋设打入。钢护筒由14mm厚钢板卷制而成，因桩径为2.8m，故钢护筒直径确定为3.0m，分节制作，单节长度为1.5m，单节卷制完成后进行节与节之间的焊接，由4节焊接成长6m的钢护筒串，逐串用船运至施工现场，用浮吊起吊，分别先将第一节钢护筒下放，到一定深度后逐节接长再下放再接长，如此反复直至钢护筒长度足够下放至河床面。接长时注意接头严密，利用加劲钢板进行接头加劲及法兰盘接头连接，焊接时要特别注意钢护筒的垂直度控制。当钢护筒下放到河床面后利用30t振动锤振动入岩，直至护筒再无明显进尺为止。护筒在水面以上部分利用[14工字钢焊成井字架连成整体进行定位。6）钢围笼清基钢围笼初步稳定后，为保证钻孔桩平台及孔桩护筒的稳定性，同时为防止在进行孔桩开钻时塌孔现象的发生，在围笼钢管桩及钢护筒四周先抛填沙袋或部分块石护脚进行封堵，然后采用空压机开始进行围笼清基，清基的目的：是为了避免出现夹砂层，防止钻孔时产生漏砂进而导致塌孔等现象发生。52、深水墩灌注桩施工工艺钻孔灌注桩工艺流程图桩位放样制作钢护筒下沉钢护筒制作钻头钻机就位设立钻架和其他设备制作钻架钻进向钻孔注清水或泥浆泥浆沉淀池掏渣卸土焊钻头供水泥浆池设立泥浆泵泥浆备料测量钻孔深度、斜度、直径设立钢筋骨架必要时设立吊装骨架和导管的设备运输吊装钢筋骨架钻孔完成后必要时移走钻架混凝土检验制备混凝土设立拌和站混凝土备料灌注水下混凝土测量混凝土面高度输送混凝土制作钢筋骨架清孔设立导管设立清孔设备测量淤泥厚度设置隔水栓猫头鹰试拼装检验导管制作导管6埋设护筒结构示意图1）钻机选型根据水中主墩实际情况，采用CZ-30型钻机冲击成孔，每个墩配置2台钻机，钻机自重170kN/台，钻头自重70kN/台。2）护筒施工护筒采用14mm钢板分节卷制，直径为3.0m，每节长为6m，加工好用船运到现场。利用浮吊起吊，将分节护筒接高、下沉。在护筒快要落入河床时，调好垂直度，自然下放切入河床。利用振动锤振动下沉，下沉深度根据实际情况确定。为减少护筒下沉阻力，可利用空气吸泥机辅助下沉。在护筒下沉过程中采取导向槽钢箍住措施确保护筒垂直度。泥机辅助下沉。3）泥浆制备钻孔采用泥浆护壁钻进，并用钢箱作为泥浆池和沉淀池，泥浆机械搅拌成浆，将泥浆置于储浆池。钻孔过程中排除的泥浆通过泥浆净化设备将泥浆过滤后重新使用，过滤出来的废渣运到弃渣场处理。4）成孔钻进钻进过程中，随时取碴观测地层的变化情况，并与设计图对照比较，如出入较大，与设计单位联系处理，根据地质情况调整钻进参数，并做好施工记录。CZ-30钻机冲击成孔：开孔时在护筒内按比例投入一定量的粘土并加满7清水，采用低锤密击，使孔内泥浆面保持稳定；钻至刃脚下1米后可按地层情况以正常速度钻进，钻孔过程中如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300～500毫米处，然后重新冲孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁；每钻进4～5米深度验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔；进入基岩后，每钻进一定深度应清孔取样一次，以备终孔验收。钻孔过程中必需保持孔内泥浆面比孔外水面高，以保证钻孔质量，防止塌孔等现象的发生。5）制作安装钢筋笼钻孔同时，钢筋笼的制作在岸上进行，制作时根据设计图纸要求进行，浮吊配合运输船运至平台孔口处，利用浮吊吊起，下放钢筋笼，根据桩中心进行定位，定位时利用钢筋或型钢进行。为防止钢筋笼变形太大，在加工时，多加十字撑，同时在吊装位置加焊两道箍筋，在运输到平台上时，采用吊车把平放钢筋笼在空中垂直吊置，以避免把钢筋笼下部拖拉挤压变形。因孔桩较长，采取分2～3节制作吊运至现场在孔口进行帮条焊接长成为整体，在此过程中应注意钢筋笼的垂直连接，同时焊接操作严格按照相关规范要求进行。6）终孔及清孔（1）终孔当钻孔到达设计标高后，对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查确认后，填写成孔检查资料，并及时通知监理工程师现场检查，合格后方可进行清孔施工。（2）清孔清孔采用换浆法，因为冲击钻孔，故清孔采用掏碴筒进行掏渣换浆,经检查沉淀厚度和泥浆指标合格后，方可下放钢筋笼。在清孔排渣时，保持孔8内水头，防止坍孔。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3毫米颗粒，泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17～20s;因本桥桩基属嵌岩支承桩,故孔底沉渣厚度不大于5厘米。由于桩长较大时钢筋笼分2～3节制作，在孔口进行接长，钢筋笼下放时间相对较长，故必须重新测定泥浆沉淀厚度，如泥浆沉淀厚度超标采用以下方法进行清孔：方案一、孔底射风法钻孔在钢筋笼安装完毕后，下放安装灌注导管及漏斗，然后将空压机风管前端加配重，顺导管内放到孔底，风管内送风喷射3～5分钟，使孔底沉渣悬浮于孔底泥浆中，沉渣符合要求后提出风管，把漏斗安装好后，预先准备好混凝土，立即灌注混凝土。为了减少孔内泥浆中固体物沉淀，应尽量缩短清孔与灌注混凝土时间。方案二、二次清孔法钻孔在钢筋笼安装完毕后，用空压机加专用洗孔管吸浆洗孔，将洗孔管放到孔底，送风到洗孔底部，将沉渣喷射出管外，在洗孔时，要加水以保持水头高度，直至孔底符合要求。方案一简单易操作，安全可靠，若清孔前沉淀厚度较薄，则采用此法；方案二清洗彻底但易于出现坍孔事故，因下钢筋笼时易破坏部分孔壁，沉淀厚度较厚时采用；根据沉淀厚度等各项指标情况确定采取以上哪种方法清孔。7）灌注水下混凝土（1）方法深水墩桩基混凝土灌注采用泵送及导管法进行。9（2）顺序钻孔桩灌注前施工顺序为：清孔合格后下放钢筋笼定位；安放导管；测量泥浆层厚度用上述清孔方法进行二次清孔；混凝土灌注。（3）导管要求导管采用φ30cm刚性导管施工，导管使用前要进行水密性和承压实验，并检查防水胶垫是否完好，有无老化现象并对其规格、质量和拼接构造进行认真检查。如导管和法兰面有粘附灰浆和泥砂应擦试干净。导管冲水试验要求试验15分钟不漏水，导管内应畅通，在符合要求后应在导管外壁用明显标记逐节编号并标明尺度。（4）其它准备工作灌注前复测孔深与孔底沉碴，超标时，再次清孔，达标后进行水下砼灌注。灌注时，保证首批砼能把导管埋入砼的深度不小于1m，灌注过程中提升导管时保证导管埋入砼的深度在2～4m之间。为保证灌注过程中钢筋笼不上浮，除在顶面固定钢筋笼外，还要控制砼的灌注速度，不宜太快。灌注设备（包括搅拌设备和混凝土输送设备）在灌注前进行试运转，导管进行水密试验。承台施工前，按要求对桩进行无损检测。（5）混凝土灌注剪球法灌注混凝土：由于钢筋笼下放时间较长，因此在导管下放好后应进行二次清孔（清孔方法采用上述两种之一），使孔内沉淀厚度控制在5cm以内。预制Φ29cm，长30cm的混凝土圆形柱，用胶垫使其与导管壁密合，放置在导管上口，用铁线吊住，导管底离孔底50cm左右。在孔口用型钢搭设井字架供安装漏斗用，使用泵机输送混凝土，当泵满漏斗时，马上剪球，保证第一批混凝土灌注导管后导管埋管1m以上，灌注过程中随时将翻起的泥浆抽入泥浆罐或其它相邻护筒备用。（漏斗要求：漏斗容量必须大于或等10于封底混凝土数量，封底混凝土计算，桩基直径按3.0米，导管底离孔底50cm左右，导管埋管1.0m考虑，漏斗容量必须大于7m3左右）。水下混凝土灌注必须严格按施工规范规定保证混凝土的温度、含气量及和易性等指标，保证混凝土的连续供应。在混凝土灌注过程中，设专人测量孔深并记录，应随时测量导管埋入混凝土深度，以此作为提升导管的依据，必须注意导管埋入混凝土的深度应控制在2～4米为宜，应准确掌握混凝土面上升高度，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空的事件发生。探测时，落锤、提锤应缓慢进行，接近混凝土面应仔细鉴定泥浆层和混凝土的区别，并以通过导管的混凝土数量相核对来控制浇注情况，以探测数据来指挥导管。8）泼浆混凝土面灌注至高出设计桩顶面标高0.5～1.0m后，停止灌注，拆去导管和漏斗等设备，然后在承台底部清除桩顶沉碴和混凝土至设计桩顶面以上10cm，高出部分用人工凿除，确保桩头质量良好。二）钢吊箱施工工艺1、钢吊箱施工工艺流程图施工准备工作测量放样上承重梁安装上承重梁加工测量放样底大梁安装底大梁预制吊杆安装吊杆加工测量放样底模铺设底模加工11底层侧模安装底层侧模加工测量控制底层侧模下沉就位第二层侧模安装第二层侧模加工