深水桩基础施工方法（精选9篇）
深水桩基础施工方法 篇1
1 工程简介
南京长江四桥北塔墩基础采用高桩承台结构, 设有38根Ф2.8m钻孔桩, 采用梅花式布置, 按摩擦桩设计, 桩尖土层为微风化粉砂岩。钻孔桩桩底标高-110m, 桩顶标高为-3.0m, 桩长107m;从3月15日开钻至7月30日最后一根桩完成浇筑, 施工过程中未发生一次大的安全质量事故, 38根桩全部为Ⅰ类桩。
采用KPG3000A型和KTY3000B型钻机进行钻进, 钻孔分批次进行, 投入100t和165t水上浮吊各1艘配合钻孔桩施工作业, 进行钻机设备移位和钢筋笼下放等工作。钢筋笼在后场长线法制作, 再分节运到现场进行竖向对接, 主筋的连接方式为直螺纹套筒连接。桩身混凝土采用垂直导管水下灌注, 由岸上2×HZS150型混凝土工厂供应, 搅拌车与拖泵结合泵送至施工点。
2 施工难点
桥墩处地质变化不大, 其中-60m以上为砂层, -60m以下为岩层。钻岩深度达50m, 岩层中钻进进尺较慢, 每班进尺约1.4m, 钻头磨损快, 易发生掉钻事故。单桩钢筋笼总重约45t, 共分9~10节, 起吊对接安装难度大, 混凝土一次性灌注方量大, 持续时间长, 需要精密的施工组织。
3 成孔工艺
本工程选用回转钻机气举反循环排渣钻进成孔, 根据钻孔所处地层不同, 需选用相应泥浆性能。泥浆选用见“表1不同地层泥浆性能表”。
为保证孔底沉渣厚度满足规范要求, 钻孔至设计标高后, 将钻头提离孔底0.5~0.8m, 开慢转速, 不停泵继续慢慢往下清孔至设计标高。清孔完毕后, 报请验收。清孔过程中对泥浆性能进行调整, 使泥浆性能指标达到“表2泥浆性能指标”要求。
终孔验收后, 即可进行下放钢筋笼作业;下放钢筋笼后, 再进行二次清孔。二次清孔后泥浆性能指标应满足混凝土灌注前泥浆性能要求。
4 钢筋笼制安
钢筋笼分节制造安装, 由于北塔墩钻孔桩钢筋笼的全长约109m, 按照单根钢筋9~12m的定尺长度, 结合运输条件, 可分为9~10节吊装入孔对接, 每根桩钢筋笼在长线台座基础和胎模上制造。钢筋笼运输吊装均设计专用吊具设备, 为避免钢筋笼吊装运输时损坏和变形, 在笼内焊接米字支撑。钢筋笼吊装下放时及时解除米字支撑。单桩钢筋笼连续制作, 各桩钢筋笼流水施工, 钢筋笼主筋对接一定要保持预制和安装的统一, 即预制时对接在一起的两根主筋, 在安装时必须保证也是这两根主筋对接 (在钢筋车间分节拆除接头时应事先做好对应的标记) ;主筋对接时, 同一接头两个丝头之间的间隙不得超过1mm, 若间隙太大, 可用导链葫芦将这两根主筋进行对拉。根据桩顶处钢护筒的椭圆度及偏位情况在桩顶处设置钢筋笼限位钢筋, 控制钢筋笼的平面位置,
5 问题及解决方法
5.1 掉钻及解决方法
33#孔在成孔工程中, 在孔底标高为-80.6m时, 钻机扭矩表盘显示扭矩过大, 钻架晃动非常厉害, 无进尺, 提钻后发现, 钻头牙轮掉落一个, 利用电磁铁牙轮被顺利打捞。在孔底标高为-99.5时, 钻铤以上第三节钻杆在法兰变截面处断裂, 发生掉钻。探明钻杆的准确位置, 采用专业打捞器, (打捞器结构包括连接法兰、打捞器内套杆、滑动块, 打捞时下放打捞器, 在触碰到钻杆时, 转动打捞器套杆, 使打捞器套杆插入钻具中, 缓慢提升, 倒齿面的滑动块与钻具的接触面加大、压力加大、形成自锁, 成功实现钻具打捞) 一次打捞成功。针对钻岩深、易掉钻的情况, 要求钻孔队伍将疲劳老化钻杆替换为新钻杆, 同时定期地对钻头、钻杆上的受力螺栓进行检查, 发现有扭伤, 及时修换, 避免掉钻事故的发生。
5.2 孔形不合格及解决方法
钻孔桩成孔后的成孔检测一定要请有专业资质的检测单位, 选用先进的设备进行。8#孔在成孔检测时未发现孔形有问题, 当钢筋笼下放至第七节时 (此时孔底标高约为-70m) 无法沉放。扭转钢筋笼, 吊机快速起落钩, 依然是束手无策。钢筋笼分节拆除提起后, 发现第一节至第四节钢筋笼出现严重的变形, 已经扭成了麻花。采用先进设备再次检孔后发现在-60m至-70m之间出现了两个台阶, 形成了“S”形孔, 只能进行扫空。这次事故给我们留下了深刻教训:桩基施工作为一项隐蔽性工程, 必须严格按照施工流程进行施工作业, 出现问题, 必须弄清原委后采取有针对性的措施, 做到有的放矢。
5.3 堵管及解决方法
北塔墩桩基直径大, 孔底深, 理论浇筑方量为710m3, 混凝土方量大, 浇筑过程必须要连续进行。26#孔在灌注混凝土时, 由于混凝土配合比不合理, 坍落度损失过快, 拔球后在导管埋深仅有50cm时发生了堵管。迅速关闭料斗仓门, 略微提升导管, 使漏斗中的混凝土缓慢下落, 在埋深为1m时, 换上小漏斗后仍继续堵管, 提升导管, 用长钢筋插捣都没有效果。无奈只能将料斗中的料放掉, 待实验室改善混凝土配比后再进行灌注。灌注混凝土是桩基施工的最后一道关键工序, 实验室应针对炎热夏季施工的特点优化配合比设计, 确保生产的混凝土具有良好的和易性、流动性和可泵性。
6 结语
大直径深水桩基础施工难度大, 风险高, 要减少事故的发生, 就要坚持以预防为主, 防微杜渐的原则, 严格管理, 要求施工作业人员具有高度的责任感。这样才能满足建设工期的要求, 少投资多收益。
摘要：本文以南京长江四桥北塔墩桩基础施工为背景, 阐述了大直径深水桩基础的工艺流程, 结合实际施工过程中出现的问题及解决的方法进行了分析。
关键词：钻孔桩,施工技术
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范. (JTJ041-2000)
[2]曾国熙.桩基施工技术[M].中国建筑工业出版, 1997.
深水桩基础施工方法 篇2
随着越来越多的跨江、跨海大桥的建设,深水钻孔桩的施工技术应用较多,其施工技术特点无论是平台搭设、钻进成孔,水下灌注混凝土的步骤等,都比较成熟.但是钻孔桩,尤其在深水中进行钻孔桩施工,如果在施工及管理上方法不当,容易出现一些事故.详细的介绍了深水进出钻孔灌注桩在施工过程中的.较多出现的各种质量问题,重点介绍了事故成因及事故的处理方法.
作 者：杨楠 董海 作者单位：杨楠(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)
董海(黑龙江省长力建设有限公司)
深水桩基础施工方法 篇3
【关键词】桥梁；深水基础；钻孔
随着交通行业的不断发展，很多跨河流的桥梁也建设起来，这些桥梁的施工难度相对比较大，在水下进行桥梁的施工也容易出现一些安全隐患。所以提高桥梁深水基础钻孔灌注桩的施工技术对于我国交通行业和建筑行业的发展具有重要的意义，可以为人们提供安全的通行环境，促进我国社会的发展。
一、钻孔桩工作平台
钻孔桩工作平台是水下桩基施工的重点环节。工程施工中可以采用混凝土等材料对平台进行加固，平台的结构也要考虑到科学的支撑性和结构性。在平台上搭设机器进行工作等都要考虑到平台的本身承受能力，因为水上平台是主要的作业区，所以平台的稳定性一定要保证，在平台上进行钻孔需要保证桥身具有一定的强度和强度应力。在水流比较急或者水量较大的季节尽量不要进行平台的施工否则会造成一定的安全问题，在水流和缓的时候进行施工可以防止施工危险，提高施工的速度，而且钻机的使用也不用顾忌到会不会对平台造成压力。在桩基下面进行钻孔的时候要对河床的面积和水深进行测量，制定合理的钻孔深度。
二、钻孔桩施工中的关键技术
（一）护筒以及护筒的埋设和沉入
护筒在深水的桩基建设中发挥了重大的作用，护筒主要是对桥梁的桩基进行保护，防止因为钻孔施工出现的裂缝和渗漏的问题。在对护筒进行施工的过程中要一定的压力来进行辅助，所以护筒的使用会借助水的压力，在水位到达一定的高度以后，才可以进行护筒地施工，所以护筒的作用是支撑和保护，为桩基的施工提供的安全性的保障。
（二）制备泥浆
在进行钻孔桩桩施工之前要准备要泥浆，方便以后的灌注。泥浆的比例应该控制在合理的范围内，如果泥浆的比例不合理就很容造成裂缝渗漏等现象。泥浆中含有的沙石可以对桩基进行有效的加固。水中的压力会容易破坏梁柱的稳定性，而且压力过大还会产生水的倒灌入桩基导致混凝土的流失，桩基的稳定性也会变差，所以使用泥浆可以为桩基提供一个层防护，这种防护可以保持桩基的稳定性，抵抗静水的压力，有利于提高桩基的施工质量。
在进行钻孔灌注泥浆的过程中，要保持钻孔的直径符合泥浆的通过范围，如果孔过小的话就会使得泥浆在孔内堵塞无法灌注进去。所以孔的大小必须根据实际泥浆的浓度和材料配比来决定，在灌注完毕以后需要用清水对孔内今夕冲洗，防止孔壁的泥浆凝结影响钻孔的质量。在进行钻孔的过程中，要保证钻孔的垂直度，方便泥浆的灌注。
（三）钻机就位以及钻进成孔
施工人员在进行钻孔灌注施工前必须要确定钻机的参数和台数，并对钻机进行测试，如果在测试中出现了问题要及时的对钻机进行更换，否则会影响钻机的整体效率，降低钻孔的质量，在钻孔完毕以后要把钻机放到合适的位置，不能够随意摆放。防止钻机的钻头受到污染，影响下一次钻孔的使用。钻孔的方式可以有两种，对钻孔方式选择要根据钻孔的实际和灌注面积的大小来确定，这样才能保证钻孔的精确度和灌注泥浆的质量。
（四）清孔及吊放钢筋骨架
清孔是钻孔灌注桩施工的一项十分重要的工作，清孔的方法有： 正循环清孔、泵吸反循环清孔、压缩空气法清孔等。用泥浆正循环清孔时，待钻进结束后将钻头提高孔底200一500mm，同时大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，维持循环30分钟以上，直至清除孔底沉渣和孔壁泥皮，泥浆含砂量小于4%为止。采用泵吸反循环钻进施工的桩孔， 待钻进结束后停止回转钻具，将钻头提离孔底50—80mm，进行泥浆泵吸反循环，直至孔底沉渣符合规定时为止，其他方式施工的桩孔，清孔时将反循环钻杆下到离孔底沉渣面80～120mm以上，然后启动砂石泵进行泵吸反循环清孔作业，直至符合规定为止。
（五）灌注水下混凝土
灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工的重要工序，成孔和清孔质量检验合格后，才可开始灌注工作。
（1）对泥浆进行混合的配制，需要先准备一定量的泥沙。泥沙的成分主要是水泥和砂以及水，还有一些添加剂。添加剂的主要作用是为了提高泥浆的凝结效率，保证泥浆凝结后的强度。水泥砂浆的使用要注意两点，第一点要保持灌注砂浆的速度，维持一个匀速，在钻孔以后，把砂浆灌注到孔内，在灌注到一定量以后，停止灌浆，对孔内进行清洁之后在确定桩基的深度，如果在灌注的过程中，孔内出现了积水的状况，那么就必须重新灌注，否则就会导致桩基的裂缝和渗水的额问题，给后期的维护造成很大的不便，同时也会埋下一些安全隐患。
（2）首批混凝土灌注正常后，应紧凑地、连续不断地进行灌注，严禁路途停工。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔口返水情况， 及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除，保持导管的合理埋深。测量孔内混凝土面高度的次数一般不宜少于所使用的导管节数，并应在每次起升导管前，探测一次管内外混凝土面高度，特别情况下（局部严重超径、缩径、漏失层位，灌注量特别大的桩孔等） 应增加控测次数，同时，观察孔口返水情况，以正确地分析和孔内情况，并作好记录。
（3）在灌注过程中，当导管内混凝土不满，导管上段有空气时， 后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌人漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水，而且空气从导管底部进人桩身后，若不能完全逸出，则是造成桩身上段混凝土的原因之一。
（4）当混凝土面升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，可采取如下措施：在孔口固牢钢筋笼上端；当混凝土面接近和初进入钢筋笼时，应保持较大的导管埋深，放慢灌注进度；当孔内混凝土面进入钢筋笼2—3m后，应适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加钢筋笼在导管底口以下的埋置深度 。
（5）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，以便灌注结束后，将上段混凝土清除。增加的高度可按孔深、成孔方法、清孔方法而定。
（6）在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，导管外泥浆重度增大，沉碴增多，超压力降低。如出现混 凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土或增大漏斗提升高度，使灌注工作顺利进行，在拔出最后一节长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的浓泥浆挤入形成泥心。
三、结束语
公路深水基础大直径深水钻孔桩的施工，选择合理的施工方案是施工顺利进行的重要前提。本文从水土施工平台，水中护筒埋设和灌注水下混凝土等方面論述了在深水中施工钻孔桩基础的施工工艺。
参考文献
[1]郎绿原.马鞍山长江公路大桥左汊主桥中塔墩基础施工技术[J].安徽建筑，2010（03）
[2]杨楠，董海.深水基础钻孔灌注桩施工过程中常见事故与处理措施[J].黑龙江交通科技，2009（05）
深水基础桩基平台施工技术 篇4
关键词：深水基础,钻孔平台,施工
紫阳汉江左线铁路大桥, 位于襄渝二线安康境内的紫阳城区, 横跨汉江, 与既有襄渝铁路平行。主桥布置为 (48+2×80+48) m预应力混凝土连续梁。主墩4#、5#、6#位于河道中央, 每个墩有12根桩基, 桩经2.0m, 桩长45m左右, 承台尺寸为16m×14.6m, 桩顶标高310.75m, 河床标高287.9m, 高水位329m, 低水位313m, 最大水深41.1m, 属深水基础。设计深水基础施工方案是搭设钢管桩固定施工平台, 在平台上钻孔, 承台采用钢吊箱施工。
地质情况:该桥位于既有紫阳汉江大桥左侧30米处, 桥趾处属低山河谷地貌, 地质情况从上到下依次是, 4.5m淤泥, 1.5m中细沙, 2m圆砾土, 11.5m碳质千枚岩。
1 施工方案选择
根据现场实际情况, 本着既节约材料又方便施工的思路进行设计。经过研究提出了两种方案。
方案一:一台70t简易缆索吊、一台20t水上浮式起重机、驳船、平板拖轮方案。
方案二:一台50t水上浮式起重机、一台20t水上浮式起重机、2台简易10吨电动葫芦悬臂吊机、驳船、平板拖轮方案。
由于水深较大, 插打钢护筒的重量达40多吨, 加之缆索吊插打护筒难度大, 拆迁影响等, 最终选择了方案二。
2 钻孔平台设计
根据设计资料及实地考察决定按照方案二施工:4#~6#墩采用50吨及20吨浮吊及驳船、平板船配合搭设平台。搭设时, 先用浮箱拼成浮动平台, 在浮动平台上安装定位导向架, 由浮吊和振动锤插打φ1000管桩;再以φ1000钢管固定平台, 在因定平台上作导架, 插打钻孔桩护筒, 然后依此在护筒上焊接横梁牛腿, 在其上安装横梁、纵梁、分布梁和满铺方木、焊接栏杆等形成钻孔平台。
2.1 设计要求
(1) 钢管桩及钢护筒入土深度满足钢管桩及护筒稳定要求。
(2) 严格按照相关的钢结构施工规范进行设计。
(3) 平台平面尺寸满足钻孔作业要求。
2.2 钢管桩和钢护筒的设计
2.3 钢管桩及钢护筒的规格设计
钢管桩设计为φ1000mm×10mm, 钢护筒设计为φ2200mm×14mm, 最底节4米范围内加厚为18mm, 最顶节2米范围内加厚为18mm, 顶端振动锤夹钳处加焊φ600mm×600mm×18mm的加强钢带, 各节护筒连接处加焊φ600mm×600mm×18mm的加强钢带。
2.4 钢管桩及钢护筒的长度设计
根据本桥设计地质资料确定护筒入土深度 (满足平台稳定性要求) , 结合设计施工水位及搭设平台时的水位确定钢管桩及钢护筒的长度。
2.5 设计平台见下图1, 钻孔平台平立面图
2.6 设计的检算
由于钻孔桩在深水中施工, 那么安全显得非常重要, 施工前要对设计的各个施工阶段要进行检算, 达到保证安全要求。主要有以下几项:
在该地质条件下, 护筒要达到设计深度震动锤大小的选择计算护筒、钢管桩在锤击条件下的强度及稳定性检算。
锤击护筒入土深度。
单根护筒、钢管桩在受水流冲击作用下的稳定性。
钻孔桩平台整体稳定性。
3 平台搭设步骤
3.1 钢管桩及钢护筒的定位插打步骤。
(1) 利用浮箱拼成浮动平台, 在浮动平台上安装定位导向架 (见图2) 。在定位导向架上安装临时固定钢管桩的设施, 满足管桩在不够长的情况下接长。
(2) 由浮吊和振动锤插打上游第一排4根φ1000定位钢管桩, 待4根定位钢管桩定位后立即利用水平型钢和竖向剪刀撑将其连接成为整体。
(3) 利用浮动平台上的导向架定位第二排4根φ1000定位钢管桩, 并用浮吊和振动锤插打管桩至设计要求。然后将第二排钢管桩按照第一排的连接形式连接成为整体。
(4) 利用水平型钢和竖向剪刀撑连接已插打好的上游两排管桩形成固定的施工平台。
(5) 在固定平台上设置精确定位导向架, 利用浮吊和振动锤精确插打第一排钢护筒。
(6) 利用浮动平台上的导向架定位第三排钢管桩, 并用浮吊和振动锤插打管桩至设计要求。然后将第三排钢管桩按照第一排的连接形式连接成为整体。
(7) 将第三排定位桩与第二排定位桩利用水平型钢和竖向剪刀撑连接成为整体形成固定施工平台。
(8) 在固定平台上设置定位导向架, 利用浮吊和振动锤插打第二排钢护筒, 并将钢护筒与定位钢管桩连接成为整体。
按照自上游至下游的顺序, 按照第一排、第二排钢管桩及钢护筒定位的方式循环定位第三排、第四排钢管桩及钢护筒, 直至打完整个施工平台。
水中墩钻孔平台施工顺序见图3。
因本桥水位较深, 管桩与钢护筒定位时需要分节下沉, 故加工时分节加工管桩与护筒, 为了满足下沉时接高要求, 在每节顶两侧对称焊接吊耳, 吊耳利用厚钢板加工, 并在其上割孔。加工钢护筒吊耳时应防止其影响下沉即与钢护筒定位导向架产生干扰。
下沉时导向架及管桩与护筒平面位置及垂直度应符合以下要求:
导向架的安装精度要求:
平面偏位≤±50mm;
倾斜度≤1/500。
管桩与护筒安装精度要求:
平面偏位≤±50mm;
倾斜度≤1/500。
在钢管桩及钢护筒下沉过程中, 若下沉困难, 可利用射水助沉或吸泥助沉的方法配合。
3.2 平台承重梁及分配梁的搭设步骤
(1) 在钢管桩顶端沿横向纵向双向割槽, 将纵梁工字钢先放置在槽内, 并将其与钢管桩焊接牢固。
(2) 将横梁工字钢也放置在槽内, 并将其与钢管桩焊接牢固。
(3) 在钢护筒上焊接牛腿, 牛腿顶面标高与横桥向工字钢顶面同高。
(4) 在牛腿上焊接横梁工字钢。
(5) 在横梁上按照间距为100cm铺设16工字钢作为分配梁。
(6) 在分配梁上铺设厚8mm的带纹钢板, 并焊接平台安全防护栏杆形成稳定的钻孔施工平台。见图1。
4 定位导向架及管桩与护筒的定位措施
4.1 导向架的定位措施
利用装有导向架的浮动平台四脚的卷扬机进行定位, 将卷扬机与预先抛的低锚浮漂连接, 通过调整卷扬机钢丝绳长度定位导向架。
4.2 管桩与钢护筒的定位措施
起重船将护筒从侧面吊入导向架的导向装置, 锁定上下龙口。利用下龙口的调节装置来调整钢护筒的平面位置, 同时根据东西方向和南北方向测量员的指导进行垂直度的调整。待钢护筒自重下沉稳定后, 起吊振动锤至钢护筒顶口并调整振动锤的位置, 使其重心在钢护筒的中心位置。振动锤起振, 钢护筒下沉至导向架上龙口顶口1m处, 停锤, 打开上层龙口并测量校核。
继续下沉至导向架底口以上1.5m处停锤。在导向架前端设置2层层距10.0m的上、下导向装置, 导向装置内设置有供护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的千斤顶和锁定装置。
5 结语
根据本桥施工过程来看, (水中桩基2007年4月开始到2007年10月施工完毕) , 此平台能够满足施工要求, 并具有足够的强度和稳定性, 并且钢护筒定位导向架始终在固定平台上, 故钢管桩及钢护筒位置精确, 在连接时为将钢管桩和钢护筒连接为整体, 故有利于平台的升降及钢护筒的接高和降低, 因此此平台的设计和施工是可行的。
参考文献
[1]铁道部第三堪测设计院.铁路桥涵设计规范[M].铁道部建设司标准科情所组织出版.TB10002.1-99.
公路桥梁深水桩基础施工技术探讨 篇5
在中国, 喀斯特地貌分布及其广泛, 类型也非常多, 举世闻名, 喀斯特地貌在我国总面积中占据了200万km2, 而浙江省喀斯特地貌也及其普遍。因而在公路桥梁深水桩基础施工过程中, 要着重考虑到该地貌的水下地形沙石、土质特征, 结合浙江省当地地貌, 才能修建更加稳固、长久的公路桥梁。公路桥梁深水桩基础施工是一个复杂的重要的施工环节, 只有掌握了相关水文、地理条件, 才能对深水桩基础施工预案作出准确的判断。
1 浙江地区应注意喀斯特地貌对公路桥梁深水桩基础施工的影响
1.1 喀斯特地貌岩溶地形具有不稳定性
由于岩溶地貌最显著的特征就是洞穴分布不在少数, 显然, 这样的地质结构对公路桥梁的修建是极其不利的, 所以, 如果在桥梁施工之前对喀斯特地貌岩洞勘察不准确会造成严重的后果, 岩洞的承重力远远不及普通地形的承重能力, 因此, 桥梁在修建过程中或者修建运营之后, 桥底岩洞可能造成桥梁基础悬空, 不能给桥面相应的支撑, 或者由于岩洞承载过重造成岩洞的坍塌, 以至造成公路桥梁的坍塌。轻者也会导致桥梁桥体变形扭曲、出现较大裂缝等。
1.2 岩溶地区沙土与岩石混合分布造成公路桥梁地基承重能力不均匀
沙土与岩石的构造不同, 地基硬度不同, 承重能力不同, 他们的稳定性也不同, 若以普通的施工方法对沙土与岩石不规律分布的喀斯特地貌进行公路桥梁深水桩基础施工就会出现严重的桥梁不均匀沉降现象, 沉降本身对桥梁有一定的伤害, 而不均匀沉降更会加剧桥梁结构的变形, 对桥梁的稳定性与安全性造成较大影响。
1.3 深水桩基础施工过程中破坏喀斯特地貌地下水循环给桥梁自身带来的影响
喀斯特地貌岩溶洞穴内部以及溶沟里面都很有可能存在地下水、地下河流, 地下水的存储量非常大, 如果深水桩基础施工过程中破坏了喀斯特地貌地下水循环就会造成地下水堵塞, 并蔓延到地表, 造成地表的建筑、农田、公路设施被淹没, 给当地经济带来巨大损失。
2 浙江地区公路桥梁深水桩基础施工技术探讨
2.1 钢围堰在制作过程中的注意事项
钢围堰其中一项重要作用是作为承台施工用来挡水的工具, 另一个重要作用是用来支撑钻孔平台, 它需要承受较大的载荷, 水头压力、以及水流冲击力都需要考虑进去, 并且钢围堰还需要承受钻孔平台的重力。因此, 在深水桩基础施工中钢围堰起着非常重要的作用。钢围堰的材质无疑是钢, 钢材具有较大的抗压抗变形的能力, 我们在选择钢围堰所用钢材的时候也需要选择优质的、硬度大的钢材, 应对钢材的刚度、强度、硬度做相应的测试, 测试该钢材做出的钢围堰能够适应在水中下沉的过程中出现的夹壁内侧与外侧的水位差异;测试钢围堰是否能承受吸取泥沙过程中内外的压力之差;测试在封底盖后抽水干施工时是否能承受承台水压力的大小;测试钢围堰是否能承受钻孔施工平台与钻孔机的载荷。应对钢围堰进行合理设计, 设计成多个隔舱, 使其具有多功能的作用。科学合理的设计可以满足钢围堰进水与排水的功能, 还可自由控制钢围堰的上升与下降。
2.2 钢围堰拼装与接高的流程
钢围堰的组成是由小分块拼接组成的, 先将钢围堰的组成部分逐个制作, 制作完成之后利用运输工具将各拼接块运输到公路桥梁深水桩基础施工现场, 然后搭建一个拼装平台, 拼装完成以后再利用吊装机器将整个钢围堰安放到水中, 当然, 安放之前需要对其待安放的位置进行定位, 以便准确安放。值得引起注意的是在接高下沉的过程中需要利用潜水泵对钢围堰的所有舱室进行注水处理, 由于水的浮力比钢的浮力更大, 因此可以保证钢围堰能够比较平稳的慢慢下沉, 不至于由于下降时速度过快造成钢围堰整体结构的损坏。
2.3 钢围堰下水定位与安置
钢围堰下水定位与安置是在几艘船只之间相互配合的过程中完成的。首先, 在钢围堰相对的两端安排两只导向船, 然后利用连接梁将船只与钢围堰连成一个整体这样方便导向船控制钢围堰。除了导向船意外还需在钢围堰的上方用缆绳绑定一只定位船, 导向船与钢围堰拉缆的力度传到主锚上面。利用导向船与定位船横向与竖向的共同作用来准确调整以实现钢围堰被安放在事先设定的具体位置。同时, 水流对钢围堰的下沉定位也有一定影响, 另外河流底部的淤泥也会影响钢围堰定位安放, 可以采用预偏着床的技巧, 适当减弱上游与下游淤积的压力之差, 减小对钢围堰下沉的影响。
2.4 钢围堰吸泥注意事项
钢围堰在下沉的环节中首先需要进行吸泥, 这样做的目的是为了减少钢围堰下沉的阻力, 在吸泥的时候, 应掌握钢围堰内部与外面水环境的水位平衡, 水位差异相差较大会造成钢围堰内部出现翻砂的不良现象。吸泥的时候同时也必须要关注钢围堰四周的淤泥高程, 淤泥高程要在刃脚之上, 为了防止翻砂现象, 中间的淤泥高程必须不能高于刃脚。伴随钢围堰的下沉, 钢围堰遇到的摩阻力也随下沉的深度的增加而增加, 为了确保下沉速度合理, 可以对钢围堰的隔舱进行混凝土的灌注, 这样就有效的增加了钢围堰下沉的速度。应注意检查钢围堰待着床位置是否平整, 如果不平, 应做相应调整。
2.5 钢围堰封底注意事项
公路桥梁深水桩基础施工的各个环节中, 钢围堰的混凝土施工是其中非常重要的环节之一, 在这个施工环节, 需要注意的是混凝土的浇筑工作, 第一步, 施工技术人员需要对刃脚进行封堵, 这是在水流冲击不大的情况下进行的, 若水流冲击较大, 更需要在钢围堰外面抛填大沙袋或者较大的石头, 避免水流冲刷钢围堰外的刃脚。更能确保钢围堰在混凝土浇筑这一施工环节能够保质保量顺利进行。在封底的过程中应先浇灌低处再浇筑高出, 先浇筑周围再浇筑中间, 采用多根导管, 分不同时期、分批次开始, 并且整体共同一次性浇筑封底。只有在封底流程彻底完结以后才能拼装钻孔平台, 并且对钻孔灌注桩进行动工, 依照该流程, 可以确保封底质量过硬。
2.6 公路桥梁深水桩基础施工时间的选择
公路桥梁深水桩基础施工应避开洪水期, 选择适当的时机进行公路桥梁深水桩基础施工可以更准确地把握水文条件状况。
喀斯特因特殊的地质条件, 其桩基施工环境非常繁杂, 因此需要勘察设计人员仔细充分地做好前期相关的勘察设计预案, 在公路桥梁深水桩基的施工过程中勘察设计人员也需要步步跟进与指导, 以便发现现实地质状况与勘察设计效果出现偏差, 若发现偏差时应立即停工对预案进行整改, 及时补救。同时施工作业人员应按照设计要求严格执行操作方案, 施工监理也需要进一步对施工现状进行督促, 确保施工质量。施工监理在发现问题时要及时向上级报告, 组织讨论相关解决办法和补救措施。
3 结束语
在我国的交通设施与交通工具的不断发展与壮大的过程中, 公路桥梁深水桩基础施工技术在近十年内得到了迅速发展, 公路桥梁深水桩基础施工是相对于其他路面与桥面施工更加复杂与危险的工艺, 因此, 必须掌握过硬的技术才能确保公路桥梁的安全与正常使用。
摘要：公路桥梁深水桩基础施工是整个公路桥梁修建成功与否的根基与命脉, 随着我国的交通设施与交通工具的不断发展与壮大, 公路桥梁深水桩基础施工技术也取得了较多的科研成果, 顺应了时代的发展。本文结合我国浙江地区喀斯特地貌的特点, 阐述了公路桥梁深水桩基础施工的难点以及针对该难点提出了相关的克服难点的办法。
关键词：桥梁,喀斯特地貌,深水桩,浙江省,施工技术
参考文献
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[4]原松.简析公路桥梁深水桩基础施工技术[J].黑龙江交通科技, 2013 (5) :129.
公路桥梁深水桩基础施工技术分析 篇6
公路桥梁建设过程需要涉水施工且水深大于5~6m时将应用到深水基础施工技术, 深水桩基础不同于传统意义上的土围堰、木桩、钢板桩围堰等路桥基础防水施工技术, 其发展从初期的沉箱、沉井、管柱及组合基础等, 发展至今, 深水基础出现了深水桩基础、双承台、地下连续墙基础等形式, 由于深水桩基础在桥梁工程施工过程中所需下沉的入水深度相对于沉井、沉箱等更小, 在与沉井、沉箱下沉深度相等时所需浇筑材料可减少50%左右[1], 因此, 从建筑工程成本控制方面来说, 深水桩基础具有造价低的明显优势。
2 国内外深水桩基础施工技术的现状
当前国外应用较为广泛的深水桩基础技术主要是大直径钢管桩、大直径钻孔灌注桩及复合型深水基础, 如日本跨径204m的滨名大桥与跨径220m的内海大桥分别采用了直径为1.6m和2.0m的钢管桩基础, 日本滨港横断大桥跨径460m的钢斜拉桥基础施工过程中, 将嵌入基岩中多柱基础进行扩孔, 孔径达到10m后进行灌注, 它是世界上直径最大的嵌岩钻孔灌注桩。此外, 复合型深水基础则指的是将刚壳沉井等深水基础技术与深水灌注桩进行组合施工, 形成复合型基础。
我国深水基础起步较晚, 兴起于20世纪50年代, 早期以管柱及混凝土桩基础等技术为主, 发展经历沉井、钻孔桩基础到现在的复合型深水基础, 使得我国的深水桩基础技术发展进入国际先进水平, 如主跨径1088m的苏通大桥施工过程中水深达到50m, 采用了双壁钢吊箱高桩承台钻孔灌注桩, 主跨径23m的夷陵长江大桥施工时水深达23m, 采用的是高桩承台钻孔灌注桩。我国深水桩基础施工技术在发展过程中还体现出了其首创性, 双壁钢围堰钻孔桩复合基础是在建设九江长江大桥时经过技术研究并结合现场施工条件而形成的创新深水桩基础施工技术。
3 深水桩基础施工技术要点
3.1 施工影响因素的充分考虑
公路桥梁深水桩基础施工过程中会受到施工现场环境, 如地质条件、水文地质条件、气候条件、环境条件等自然条件的影响, 包括桥梁深水桩基础所处地层分布、地形地貌、水深、流速、冲溶、气温、降水等自然影响因素;另外, 施工设计方案、工程工期、施工技术力量及施工机械设备、安全管理等人为因素也是影响道桥深水桩基础施工的重要因素。因此, 在实施深水桩基础设计与施工过程中, 需要充分掌握施工现场的地质、水文地质、气候及环境条件, 它们将作为施工设计的重要依据, 以保证基础的耐久性与稳定性。
3.2 保证施工工序的科学性与合理性
道路桥梁深水桩基础施工程序主要有2种, 即先下围堰后成桩与先成桩再下围堰施工承台[2], 前者首先在蹲位点设下围堰, 围堰可后续成桩作业平台的承重基础及施工船舶的停靠点, 技术优势在于安全可靠且技术成熟;后者的优势在于可以很好地解决施工现场水文地质条件复杂的大型桥梁的施工问题, 该项技术攻破了强涌潮条件下的围堰定位的难题。
3.2.1 先下围堰后成桩
下围堰之前需要利用定位锚碇系统来确定好蹲点, 定位必须准确才能使后续施工顺利进行, 围堰安置不仅对气候条件的要求较高, 需要选在台风或汛期来临之前完成全部的下沉、封底工作, 否则将无法安全度过汛期, 还要在实施之前做好充分的准备工作, 开工时间的选定主要选在下半年为宜。此外, 围堰的选型上可采用薄壁式钢筋混凝土沉井围堰、双壁围堰、双壁钢丝网水泥围堰等。
3.2.2 先成桩再下围堰
先成桩再下围堰主要解决的是水上承台的防水问题, 运用比较广泛的2种承台是构筑低桩承台与钢护筒保护承台。首先利用成桩后的钢护筒进行准确定位, 用以保护承台, 解决先下围堰后成桩施工工序中定位难题, 承台施工先搭建钢管桩平台钻孔, 等到钻孔灌注桩安装完后再下钢质围堰[3], 围堰周围的钻孔桩钢护筒可以被作为围堰下沉时的定位导向和支撑系统, 该方法施工简便且造价低。
3.3 深水桩基础施工技术要点
3.3.1 钢围堰施工
本文主要以双壁钢围堰施工技术为例, 探讨其施工技术要点。双壁钢围堰施工技术对水压的承受力较强, 加之其自身结构简单、工序单一且施工方便, 早在武汉长江大桥的修建过程中就得到了较好的应用效果。围堰在选型上可以根据工程的实际需求选用矩形、圆形、异形等多种结构形式, 施工方法可分为先安装钢围堰再利用围堰平台进行桩基施工、先施工桩基再安装钢围堰及施工桩基的同时进行钢围堰安装3种方法, 而对于钢围堰的生产与加工则需要根据施工工期、施工场地、运输条件等具体条件来确定是在工厂加工还是在现场加工, 焊缝后需做探伤检查与煤油渗透试验。需要注意的是钢围堰的加工、分块尺寸需要根据施工现场的条件 (运输、设备起重条件等) 进行确定, 且着床后的干围堰要保持自身的稳定性, 还要对其刃脚与河床面之间的缝隙进行处理, 最后再进行封底混凝土的浇筑, 并保证浇筑厚度、顺序、结合面的处理等满足施工要求。
3.3.2 钻孔灌注桩的施工
钻孔灌注桩的施工需要首先搭设钻孔平台, 完成钻孔桩施工、钢筋笼安装、混凝土浇筑及钻孔灌注桩桩底注浆等工序 (见图1) 。
钻孔泥浆选用不分散、低固相、高黏度的黏土泥浆, 在钻进成孔过程中常使用大直径的回旋钻进进行钻进, 当钻进深度达到设计的标高时, 需要做好清孔与检孔工作后方能进行钢筋笼的现场制作与安装, 其安装工作利用搭设好的钻孔平台上的动臂吊机进行安装, 而混凝土浇筑过程则需要特别强调缓凝剂的加入以延长初凝时间[4], 水下混凝土浇筑工作一旦开始就不能中途停止, 需要保持持续作业直至成桩, 再利用预埋在桩身的注浆管进行桩底压浆。
3.3.3 承台的施工
深水桩承台是大型道路桥基础的重要组成部分, 其施工工艺主要包括钢套箱的设计与施工、钢筋工程施工、混凝土工程等。钢套箱隔水模板一般采用双壁形式, 由套箱侧模、套箱外加固、套箱内加固、吊点系统及定位系统几部分组成, 在工厂生产加工后运输至施工现场进行拼装。钢套箱底模及中、下节的侧模直接拼接于钢平台上, 利用浮吊沉放至底平台, 然后可利用小型施工船进行上节侧模的拼装, 最后依据底模和桩基桩顶限位装置对套箱进行定位, 就位后的套箱实行封底处理[5]。此外, 承台钢筋骨架的制作安装需严格按照设计图纸及相关规范进行施工, 以保证钢筋骨架的混凝土保护层厚度, 钢筋工程施工完成并进行检查后方能进行承台混凝土的浇筑工作。
4 结语
综上所述, 道路桥梁深水桩基础施工过程中要严格将施工现场的地质、水文地质、气候条件及施工方案与工期等影响因素进行充分考虑, 掌握钢围堰、钻孔桩灌注、承台等的主要施工工艺, 对深水基础的选型要做出全面的可行性论证, 在控制深水桩基础造价的同时, 保证道路桥梁深水桩基础工程的工期与质量。
摘要：公路桥梁深水桩基础的施工主要包括钢围堰施工、钻孔灌注桩施工及承台施工等, 通过对各施工环节施工工序与技术要点的掌握, 才能保证深水桩基础工程的施工质量。
关键词：公路桥梁,深水桩,基础,施工技术
参考文献
[1]曹蛟.黑沟特大桥主桥深水基础施工技术研究[D].西安:长安大学, 2012.
[2]张黎, 梁英, 李玉林.公路桥梁深水桩基础施工技术探讨[J].低碳世界, 2016 (8) :203-204.
[3]原松.简析公路桥梁深水桩基础施工技术[J].黑龙江交通科技, 2013 (5) :129.
[4]张凡.公路桥梁深水桩基础施工技术探讨[J].技术与市场, 2012 (7) :25-27.
公路桥梁深水桩基础施工技术探讨 篇7
深水桩基础的施工程序, 可以分为先下围堰后成桩和先做基桩再下围堰施工承台两类。
1.1 先下围堰后成桩
这种方法是在蹲位处下沉双壁围堰、双壁钢丝网水泥围堰、薄壁式钢筋混凝土沉井等形式的围堰, 不但作为施工承台时的围水借故偶, 而且围堰作为水中的一个“小岛”, 成为成桩作业平台的承重基础, 还可以供施工船舶靠泊。它的优点是技术成熟、安全可靠、成桩作业能在围堰内进行。但是, 巨大的浮式围堰必须有可靠而复杂的定位锚碇系统来约束其位置, 围堰必须在汛期或台风季节之前下沉完毕并且封底, 绝大多数场合还需要成桩若干, 以便安全渡汛、渡台。这就要求工程施工有足够的筹备时间, 开工时机最好在每年的下半年。由于先已下沉围堰, 所以基桩被限制为就地灌注的钻孔桩和个别情况下的挖孔桩。
1.2 先成桩再下围堰施工承台
当承台设计底标高距河 (海) 床较高或进入土层不多, 或者因为先下围堰却没有足够工期达到渡洪渡台要求时, 先下桩再下围堰施工承台就是一种合理的选择。此时基桩既可以预制沉入桩, 也可以是就地灌注桩。围堰可能是单壁或双壁, 有底或无底的。
预制沉入的直桩或斜桩, 一般均采用大型打桩船锤击沉入。在桩数不多且沉入深度不大的全直桩情况下, 也可以用起重船吊震动打桩机震动沉入。
施工钻孔灌注桩的工作平台, 一般均采用以钢管桩、混凝土方桩或钻孔钢护筒单独或混合制成的固定式水上平台。在一些特殊情况下, 也可以采用可移动的水上自升式平台或船舶组拼而成的浮式平台。
平台支撑桩数量、规格和平面布置, 应充分考虑到蹲位处的水文、地质条件, 施工荷载的大小, 设置围堰的需要和方便等因素。增加平台上部结构与支撑桩的连接刚度, 对增加平台的稳定性很有帮助。
当用钢护筒兼作平台支承而又未沉达岩面时, 必须充分考虑到钻孔过程中护筒可能发生沉降的影响。
已成之桩给围堰拼装接高和定位下沉带来了方便, 因而可以不另设定位锚碇系统。但是应该考虑围堰传给基桩的水平力对基桩的影响。
2 双壁钢围堰施工
这里讨论的, 是指有定位锚碇系统定位下沉的无底双壁钢围堰。通常, 这种围堰在高度上被分成若干节, 每一节在平面上又被分为若干块, 由数个隔舱板将围堰分成若干个互不连通的水密舱室。
2.1 制造、拼装和接高
围堰的分块应该在工厂或工地车间的胎架上以平卧的形式制造, 并且在组装后翻身, 尽量避免立焊或仰焊, 以保证焊接质量。但是, 也有个别单位限于设备条件或为了赶工, 将分块立式制造, 甚至在墩位处就地用型钢、钢板组拼焊接。这是不宜提倡甚至应予禁止的。其原因是难以保证焊接质量和尺寸偏差满足要求。
双壁钢围堰可以采用预拼分节, 分节整体吊运接高的工艺方法, 也可以用预制分块在墩位导向船外直接拼装接高。前者工效高, 质量好, 安全可靠, 劳动强度小, 但是需要大型起重船。应根据工程量大小、工期要求、成本核算、设备情况、施工单位经验和习惯等条件比较决定。
2.2 定位锚碇系统
一般情况下, 定位锚碇系统由定位船、导向船以及确定和调节他们位置的锚、缆系统和调缆设备组成。在导向船上, 有固定围堰位置导向、纠扭设施, 往往还有必要的起重机械。根据不同情况, 定位锚碇系统的组成可以变化。例如, 在有双向水流时, 应在上、下游均设定位船在水流平缓、条件受限之处, 可以不设定位船;当围堰体形特别巨大时, 可以只设定位船而不设导向船, 等等。
2.3 双壁钢围堰下沉允许偏差
建议按下述标准控制:围堰在土层中下沉深度超过5 m者, 下沉终了时, 其顶面、底面中心与设计中心的偏差, 纵横方向不宜大于围堰高度的1/75;围堰最大倾斜度不宜大于1/100。当围堰无须在覆盖层中下沉, 或下沉深度小于5 m时, 其顶面和底面中心偏差, 纵横方向不宜大于15 cm。
3 围堰封底施工
随着深水桩基础的日益增大, 围堰封底的最大仓面积已达1 000 m2以上, 单个围堰封底混凝土量最大达到7 000 m3左右, 封底施工组织和技术问题越来越复杂。
3.1 水下混凝土性能
一般说来, 围堰水下封底应全断面一次连续浇筑完成。为此, 除组织尽可能大的混凝土供应和浇筑强度而外, 应该研究水下混凝土配合比设计, 采用低热水泥和良好的粗、细骨料, 掺加合格的粉煤灰和适当的外加剂, 是混凝土拌合物和易性优良、可泵性好、初凝时间长 (目前已有长达50 h者) 、坍落度损失小 (已能达到5 h损失值小于5 cm) , 从而使每一导管两次灌入混凝土的时间间隔延长, 整个封底在混凝土初凝前浇筑完成。
3.2 施工方案
在上述混凝土性能的条件下, 导管作用半径可以达到5.5 m甚至更大, 这为全断面均匀上升封底创造了必要条件。但是, 当封底仓面积过大, 而浇筑强度受限时, 如果封底厚度适中 (例如2~3 m) , 则采用自一端向另一端斜面推进浇筑水下封底方案, 也能获得满意的效果。
3.3 水下不离析混凝土应用
对于抽水后工作水头不大的有底钢吊箱围堰, 有些情况下封底厚度1 m左右即能满足使用要求。但是, 普通水下混凝土首批灌注时, 总有一些被水冲洗而离析, 灌注完成的混凝土顶面也总有一层软弱层存在。因此, 实际灌注厚度总要大于计算值方能保证封底质量。在这种情况下, 使用水下不离析 (不分散) 混凝土封底将是非常合适的。
3.4 重新开灌
多导管大面积水下混凝土封底施工中, 可能因为某种原因导致个别导管堵塞无法处理, 或者导管提空导致进水。发生此类情况时, 应允许这些导管按首批混凝土灌注法再重新开灌。不过, 某一导管在浇注全过程中不应超过2次, 每工作班也不应多于2次, 每2 m混凝土层内亦不应超过2次。
4 钻孔灌注桩施工
4.1 钻机选型
在一般的覆盖层和岩层中钻Φ1.5 m以上的桩孔, 应采用气举反循环或泵吸反循环排渣的回转工程钻机。但当钻深超过70 m时, 笔者认为采用泵吸反循环排渣钻机已不合适, 因其排渣能力显著下降, 钻机工效显著降低, 孔底沉渣消除费时, 且可能不彻底。在粒径较大的卵 (砾) 石地层或岩熔地区, 桩径在Φ2.5 m以下时, 采用冲击钻机或冲击反循环钻机是较好的方案。深水中的大直径桩孔, 不宜采用正循环排渣钻机钻孔。
4.2 护筒
一般地说, 按规范JTJ041-2000埋设护筒是必需的。在先将围堰沉达岩面, 清基封底后再行钻孔成桩时, 因往往可以在清水条件下钻进, 故护筒可以仅达设计桩顶以上50 cm左右即可, 而无需到达水面以上。需在土层中以泥浆护壁钻进成孔时, 护筒必需打入土层足够深度, 且其顶应高出水面至少1.5 m。因此, 护筒的直径、长度往往都很大。为保证护筒沉没过程中不变形, 护筒必须有足够的强度和刚度。不用型钢加劲的钢护筒, 壁厚至少应达到直径的1/200, 否则应局部或全部用型钢加劲。
4.3 纵向钢筋接头
钢筋笼纵向钢筋以往多在现场电焊接长, 工效低, 对电焊工要求高, 质量不易保证。近年来, 江阴长江大桥、荆沙长江大桥等工程采用套筒冷挤压连接, 效果良好。以后, 应推广冷挤压套筒连接、等强直螺纹连接等成熟的机械接头型式。
4.4 允许偏差
深水桩基础的钻孔灌注桩多为大直径群桩, 其设计桩顶在水下数米乃至十几米, 施工时必须使用长护筒或护筒顶在深水之下。
5 承台施工
5.1 混凝土配合比
大型深水桩基础的承台尺度往往是很大的, 混凝土体积最大者达5 000 m3以上, 是典型的大体积混凝土。在进行混凝土配合比设计时, 必须控制温度裂缝的相关试验研究和设计计算, 采取必要的控温防裂措施。混凝土中应允许掺加粉煤灰等活性混合料, 其掺量经过试验论证和批准, 并按照规范JTJ041-2000中的有关规定执行。此外, 当掺入粉煤灰时, 后期强度增长较多, 按较长龄期设计显得更为有利、合理。
5.2 允许偏差
深水基础水上钻孔平台的施工 篇8
该桥全长1521m, 桥梁主桥57m+5×100m+57m连续箱梁, 主体下部钻孔灌注桩基础, 每墩9根, 直径1.5m, 长100m。墩位于深水区, 水深最浅处6.0米, 最深处10m以上。其钻孔桩施工采取搭设水上钻孔平台。
1 水上钻孔平台简介
水上钻孔平台主要采用钢管做基础、型钢做平台面形式。每个平台上各设立一支由贝雷桁架片或由钢管和型钢组拼成的单轨龙门吊。
每个水上钻孔平台纵向长度都为16.2米, 平台净宽13.8米;横向长度为22米, 加上龙门吊运输轨道长度16米总长度38米。
水上钻孔平台基础钢管采用直径52.9厘米, 钢管打入河床深度为8米;码头基础钢管打入河床深度为10米。
水上钻孔平台顶面设计高程为+6.5米。
水上钻孔平台底层纵向型钢采用2-3根H488×300毫米的H型钢;横向型钢采用4根H488×300毫米的H型钢;运输轨道上横向采用4根H300×300毫米的H型钢。水上钻孔平台顶层纵向采用18工字钢, 其横向间距布置为60厘米一道;龙门吊运输轨道上纵向采用15×20厘米的1.5米长木方作为轨道下枕木, 其枕木上设单根重轨。水上钻孔平台最上层采用4厘米厚木板满铺做平台面。
码头平台横向底梁采用H350×350毫米的H型钢;其上纵向采用H250×125毫米的H型钢, 其横向间距布置为50厘米一道;最上层采用10毫米厚钢板做面板。
水上钻孔平台与码头的基础钢管间采用75毫米或100毫米角钢进行连接。
水上钻孔平台上设立水上龙门吊, 其净跨15米, 净高15米, 每个承载能力为80吨, 每个龙门吊上安装一台5吨的电动葫芦。
水上钻孔平台及码头的基础钢管埋设采用50吨浮吊吊装用振拔机打入。水上钻孔平台及码头型钢、龙门吊的安装都采用水上浮吊进行。护筒的埋设采用平台上的龙门吊进行。
2 水上钻孔平台操作步骤
2.1 搭设平台的准备工作
首先准备一台50吨左右的水上浮吊, 用浮吊进行基桩钢管的打拔以及平台型钢铺设拆除、水上龙门吊的支立拆除等工作。
在船上或陆地上进行基桩钢管的对接焊准备工作以及平台型钢的下料与加固准备工作。
准备一台振拔机, 提前加工振拔机锤头与基础钢管间的过渡连接件。 (见图1)
通往浮吊船上的电力线路提前埋设;割焊机具以及夜间照明器材准备齐全。
在浮吊船舶的两侧弦边上按水上钻孔平台基桩的设计间距焊制钢管定位架。
2.2 浮吊船舶的定位工作
首先用测距仪大致定好桥墩中心位置, 然后用钢管或船锚在其墩中心四周即船舶四角方向距墩中心大约20米处抛锚或打入钢管作为固定船舶的定位桩。一端用钢丝绳栓在周边定位桩上, 另一端用5吨手拉葫芦或5吨卷扬机固定在船舶的四角位置, 用测距仪配合精确定位, 通过不断调整船舶四角钢丝绳的松紧来精确锁定船舶的所在位置。
2.3 接管、打桩
浮吊船舶精确定好位并锁定以后, 开始用浮吊起吊第一节钢管桩 (注意第一节钢管桩的长度必须大于该位置处的河水深度) , 顺着焊好的定位架支立于河床上, 把钢管垂直固定在船边上, 然后再用浮吊吊起振拔机于钢管上与钢管用螺栓连接住, 起吊振拔机及钢管, 校正钢管位置, 调整其垂直度后打入河床, 然后再用螺栓连接第二节钢管, 依次类推直至达到要求为止。
2.4 铺设平台型钢、焊接支撑
水上钻孔平台基桩埋设完毕后, 用浮吊铺设平台的纵、横向型钢, 按设计要求焊好型钢与基桩、型钢与型钢之间的连接缝。最后用角钢连接基桩的水平支撑及斜支撑。注意铺设最上层型钢时预留出护筒位置。
2.5 支立水上龙门吊
水上钻孔平台铺设完毕后, 开始组拼水上龙门吊。龙门吊共分成7-8大块, 每大块之间全部采用螺栓及销子连接方式, 已方便和快速的进行组拼及拆除。龙门吊底行走系统全部采用单轨鹤壁轮形式, 龙门吊上部起吊系统采用外跨式及内跨式两种, 每个起吊能力在80吨左右, 每个龙门吊另配备一台起吊能力为5吨的电动葫芦。
2.6 埋设钢护筒
主桥位于深水区, 河床最深处高程为-10米, 最浅处高程为-7.0米, 护筒打入河床以下10米左右, 即护筒底面高程为-20米和-17米, 护筒顶面高程设计为+7.0米, 所以每个护筒长度为27米和24米, 平均长度25.5米, 共分三节加工制作 (9米+9米+7.5米) 。
铺设平台型钢时, 预先在孔位处留出护筒位置, 并焊好护筒定位架, 由水上龙门吊吊装每节护筒就位、震打。由于第一节护筒长度不够, 所以在第一节护筒顶端四周焊制挡片倒挂于平台上, 然后再吊装第二节护筒进行对接, 再整体下放至河床上, 使用振拔机把护筒打入河床下, 直至护筒顶面高出平台面50厘米为止, 最后再吊装第三节护筒进行对接, 震打至护筒顶面达到设计高程+7.0米为止。九个护筒顶面标高必须一致, 为以后吊挂套箱提供方便条件。
无覆盖层深水桩基的施工 篇9
桥位区位于中低山地貌,两端地形起伏较大,除水库中央有少许淤泥、卵石层外皆为强、弱、微风化细砂岩,可以说基础基本无覆盖层,基岩大片裸露。
裸露基岩的深水桩基施工难度较大,其难度主要体现在钢护筒的埋设与工作平台的搭设。下面通过重阳水库大桥桩基施工,介绍一种经济实用的施工方法。
1 搭设工作平台
平台采用Φ600 mm钢管纵向三根四排,桥面系结构为Ⅰ25工字钢两层,行车桥面为[22槽钢,主车道从路线中间通过。平台搭设的难度主要在钢管桩的埋设。打桩船就位后,先用Φ600 mm冲击锤5 m～6 m,再用40 t振动锤振入钢管,振动前钢管先装满细砂,钢管桩打完后即进行桥面系的铺设。
2 埋设钢护筒
在覆盖层较厚的地质条件下,钢护筒的埋设可以预先用振动锤很容易地嵌入河床,但在裸露岩层上直接振打钢护筒将无法实施,必须通过河床预先冲孔,坐落钢护筒后再用锤击护筒的方法来埋设护筒。
钻机在平台上就位后,先利用冲击钻机在基桩位冲击河床,使河床形成一个比钢护筒直径稍大的浅孔,再在平台上作一井字架坐落在钢护筒上。冲孔冲击锤的直径为钢护筒直径+20 cm。先用小冲程冲平河床表面,然后用大冲程冲击河床成孔,成孔的深度根据水深、护筒的长短、冲孔的难易程度来确定,一般在6 m以上。钢护筒由厚度为10 mm的钢板卷制而成,直径为1.8 m,接缝采用坡口焊缝,加焊一道15 cm宽加劲肋。钢护筒的定位利用工作平台及导向架,待钢护筒沉至河床孔底后,用浮标法确定护筒脚平面位置,护筒可由手拉葫芦在顶面调整其垂直度,反复校正,直至其平面位置及垂直度满足要求。在钢护筒对称位置焊接内径5 cm套环,就位后,用两根Φ50钢管套入对称位置对其进行水下细砂浆压浆固脚。
3 钻孔施工
3.1 钻具的选择
钻具的选择要根据河床的地质情况、平台的承载能力、施工工期、投入的成本等因素考虑。重阳水库大桥桩基用自制冲击钻机的原因是:1)重阳水库大桥桩基持力层为微风化细砂岩,细岩强度较低,最大不超过20 MPa,用冲击钻机钻进速度能满足施工工期要求。2)冲击钻机自重轻,一般全套设备重量只有15 t左右,而同类直径的旋转钻机自重达到30 t以上,重量轻将大大减少平台搭设的费用,特别是对岩层裸露,用河床冲孔埋设钢管桩作平台支撑的更为突出,也能保证施工平台的稳定性。3)细砂岩层对旋转钻头的磨损将大大超过冲击钻锤的磨损程度,此类岩层冲击钻锤的投入比旋转钻头可节约50%以上。
3.2 泥浆池的设置
泥浆池的设置可以不用泥浆船,而直接利用邻近同一平台的另一钢护筒,在钢护筒的横桥向相对应的一面开一“U”型槽口,两钢护筒的槽口标高控制在同一水平面上,用一薄铁皮卷制的“U”型槽连接两钢护筒的槽口,形成一过泥浆的渡槽,此渡槽必须是水平的,以便泥浆可作正反方向流动,正、反循环清孔出渣都可利用。造浆时,直接向孔内逐步投放粘土,利用钻锤短冲程制成泥浆,另一护筒放置一台泥浆泵,泥浆泵出浆管一端直接绑扎在冲锤的上部,形成正循环浮渣,可以大大节省用掏浆筒掏渣的次数。正循环浮渣时,应有专人在“U”型槽内捞渣,以保证泥浆的纯度,泥浆比重宜控制在1.2～1.4。
3.3 水下爆破法处理卡锥
冲击钻锤在冲孔过程中,常遇到卡锥的事故,卡锥事故的原因很多,常见的有:1)在冲孔过程形成十字孔,锤被狭小部位卡住。2)冲锥在修补后直径比原来的稍大,又用较大的冲程冲孔。3)孔壁有探头石或孤石,或掉落铁件卡住冲锥。4)冲击时,操作不当,钢绳松放过多,冲锥倾斜。不管是因何种原因造成卡锥,一般用反复提锥或用空压机对锥周冲射可以排除,但也有常规很难排除的。如重阳水库大桥2-1号孔,在进入微风化层后形成3 m左右的十字孔,在修补冲锥后,一开锥就被卡住,用尽了各种常规办法,包括用浮吊,50 t千斤顶助力都无法排除,最后用水下小型爆破方法处理:先用空压机对锥周进行冲洗,清除锥顶及周边浮渣,再用探锥找准十字锥空隙部位,准备防水炸药500 g(用量需根据地质情况决定,不易坍孔的可适当加大用量),电雷管一只,最好用塑料纸包裹,石块配重,纤绳顺十字锥空隙下放至钻锥底部,引爆炸药,振松被卡冲锥,钻机及浮吊同时提拉,这种办法处理效果很好,严重卡锥可用两包炸药对称引爆处理。
3.4 清孔
钻孔灌注桩的质量将直接取决于终孔后清孔是否完全彻底,在一般情况下,清孔只采用一种较单一的做法。这样,由于清孔不彻底,往往在灌注混凝土时桩身容易出现软弱夹层或夹泥,影响桩身质量。
重阳水库大桥桩基的清孔采用混合二次清孔方法,比较成功地解决了清孔问题:首先在钻进过程中,采用较大的泥浆比重进行正循环排渣,泥浆比重达到1.3以上。在达到设计标高后,进行小冲程慢击,锤高控制在30 cm～40 cm,同时保证泥浆的正循环,并逐渐地稀释泥浆至比重1.1内,提起冲锤,让孔内沉淀1 h左右,用掏渣筒掏出孔底沉渣。然后安放钢筋笼及导管,做好灌注前的准备工作,此时进行第二次清孔,用风管从导管外部下至孔底,风管下端接一弯头,弯头长20 cm,将其伸入导管下口,用1台9 m3/min的空压机送风,风压控制在0.5 MPa左右,导管出口用胶管接至泥浆池,形成反循环消孔,如孔壁不易坍塌,即用水泵不断注入清水,使泥浆比重控制在1.05以内,清孔时需不断移动导管位置,以便清除整个孔底沉渣。进行第二次清孔后,一般用测锤就能感觉到孔底的干净支承岩面。
4结语
重阳水库大桥全桥桩基共129根,直径1.8 m的9根,直径1.5 m的120根,其中无覆盖层岩层的水中桩基120根,水中桩基从4月开始至11月结束,历时8个月,共投入冲击钻机10台,平均每台成桩12根,总长720 m,平均成桩速度为20 d/根,全桥桩基经交通科研所进行超声波检测,桩身质量完好,说明重阳水库大桥的桩基施工是成功的。
摘要：针对重阳水库大桥桩基施工的难点,从搭设工作平台、埋设钢护筒、钻孔施工等方面介绍了无覆盖层深水桩基施工,并对全桥桩基进行了超声波检测,结果表明桩身质量完好,从而为类似工程提供了参考。
关键词：钢护筒,桩基,稳定性,钻孔施工,质量
参考文献