一、前言 深水中修建橋梁等其他建筑物時(shí)，為了確保施工安全，使基礎(chǔ)施工方便易行，減少施工干擾，降低工程成本，可采取鋼管樁水中平臺(tái)方案施工水中鉆孔樁的施工。 二、工法特點(diǎn) 1、施工過程中陸地之間的聯(lián)系非常方便，順利地解決了水中運(yùn)輸問題，并且安全可靠。 2、平臺(tái)搭設(shè)方法簡(jiǎn)單，并且施工過程中處處有平臺(tái)，即使毫無水上生活經(jīng)驗(yàn)，工人也可順利施工而不會(huì)造成暈船現(xiàn)象。 三、適用范圍 1、水深在30米范圍的深水基礎(chǔ)施工， 2、跨越水庫(kù)、河流、海灣的鐵路公路橋梁深水基礎(chǔ)。 四、施工工藝
工藝原理
將浮箱、工字鋼、桁架、卷?yè)P(yáng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)底座和起重機(jī)大臂等拼裝組成浮吊，利用浮吊將浮箱和工字鋼組成的導(dǎo)向船為導(dǎo)向框架，使用浮吊依靠導(dǎo)向船打設(shè)鋼管樁，搭設(shè)水中平臺(tái)，以水中作業(yè)平臺(tái)為依托，下設(shè)鋼護(hù)筒、鉆孔、下放鋼筋籠、灌注混凝土。
工藝流程
施工方法要點(diǎn)
1、鋼管樁及鋼護(hù)筒的制作
鋼管樁所用的鋼管和鉆孔的水中部分所用的鋼護(hù)筒，均現(xiàn)場(chǎng)卷制。一般選用10~14㎜厚的鋼板，卷成小節(jié)后，將小節(jié)焊接成大節(jié)。每節(jié)鋼管之間采用內(nèi)外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。
2、浮箱拼裝
浮箱是浮吊的基礎(chǔ)，由若干個(gè)小鋼箱組成。小鋼箱外型為長(zhǎng)方體底部周邊為圓角，頂部為長(zhǎng)方形，鋼箱鋼板厚度3㎜，內(nèi)部有鋼制中隔板，頂部焊有帶螺栓眼和卡銷眼的角鋼及鋼板，小鋼箱之間通過螺栓和卡銷來互相連接，頂部預(yù)留有錨栓孔，以連接固定錨機(jī)或其他需要固定的設(shè)備。
在岸邊用汽車吊依次將小鋼箱吊放下水,通過螺栓連接和卡銷連接并用的方式拼裝成一個(gè)大浮箱。
3、浮吊拼裝
浮吊是水上作業(yè)的起吊設(shè)備，由浮箱及CWQ20型拆裝式桅桿起重機(jī)組成，在遠(yuǎn)處看浮吊主體是三腳架，起重機(jī)結(jié)構(gòu)由臂桿、立柱、斜撐、轉(zhuǎn)盤底座及駕駛室組成。轉(zhuǎn)盤底座基礎(chǔ)基本呈正三角形，三臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)在浮吊的尾部正中位置。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(圖二)：
4、搭設(shè)水中平臺(tái)
(1)浮吊拋錨;首先使用浮吊將錨碇在距設(shè)計(jì)樁位60~100m處進(jìn)行拋錨，并用浮筒做為標(biāo)識(shí)。
(2)導(dǎo)向船固定：導(dǎo)向船定位時(shí)，用機(jī)動(dòng)船將導(dǎo)向船推至設(shè)計(jì)樁位處加以錨定，然后利用導(dǎo)向船上的四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)(俗稱錨機(jī))，在測(cè)量指揮下，通過伸縮錨機(jī)將導(dǎo)向船定位，在導(dǎo)向船上根據(jù)每根鋼管樁的布設(shè)位置準(zhǔn)確放出每根鋼管樁的樁位，并依次安裝定位框架。
(3)鋼管樁下設(shè)：導(dǎo)向船定位后，機(jī)動(dòng)舟將焊接好的鋼管樁鋼管通過運(yùn)輸船運(yùn)至墩位處，并將浮吊傍靠。
起吊鋼管樁鋼管，在鋼管上做好長(zhǎng)度標(biāo)記，從定位框架中插入，自重緩緩下沉，根據(jù)鋼管上的長(zhǎng)度標(biāo)記確認(rèn)入河床后再檢查垂直度，作糾偏處理，起吊電動(dòng)振動(dòng)錘，放在鋼管頂卡在鋼板上，開動(dòng)振動(dòng)錘對(duì)鋼管樁進(jìn)行振動(dòng)下錘，直至鋼管反彈，方可認(rèn)為已進(jìn)入風(fēng)化巖，可停止振動(dòng)下沉。在打入過程中隨時(shí)觀測(cè)垂直度。
(4)施工平臺(tái)的搭建完成：鋼管樁打設(shè)完畢，按照平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行平臺(tái)的搭建完成。
5、埋設(shè)鋼護(hù)筒
在平臺(tái)上精確定出樁位，放置導(dǎo)向架。入河床的一節(jié)護(hù)筒在頂部外側(cè)對(duì)稱焊接卡板，浮吊提扁擔(dān)梁起吊，護(hù)筒穿過導(dǎo)向架，靠自重緩緩下沉，卡板卡在導(dǎo)向架上，同樣辦法起吊下一節(jié)護(hù)筒，并與上一節(jié)護(hù)筒對(duì)接焊。護(hù)筒足夠長(zhǎng)以后，將會(huì)因自重下沉，待不再繼續(xù)下沉，在護(hù)筒頂部焊接替打，加振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，護(hù)筒反彈明顯時(shí)持續(xù)5min后停止下沉。
6、鉆孔樁施工
護(hù)筒埋設(shè)好后，吊裝鉆機(jī)就位進(jìn)行鉆孔施工。從護(hù)筒至泥漿池之間采用泥漿槽連接，放置在平臺(tái)上。泥漿池是一個(gè)鋼板加工成的鋼箱，焊掛在平臺(tái)上。
7、清孔
為了確保灌注成功，采用氣舉反循環(huán)法將孔內(nèi)泥漿全部換為清水。氣舉反循環(huán)主要設(shè)備為9m3空壓機(jī)一臺(tái)，20cm出漿鋼管一套及3cm射風(fēng)軟管一套、泥漿泵2臺(tái)。在鋼管上距鋼管底口40cm處向上開一斜口，接射風(fēng)軟管，清孔時(shí)，將出漿鋼管下至距孔底40cm，兩臺(tái)水泵往孔內(nèi)不停送清水，啟動(dòng)空壓機(jī)，利用反循環(huán)原理從出碴鋼管上口噴出。施工過程中要保證孔內(nèi)水頭在河面水位以上1.5～2.0m，以減小護(hù)筒壁所受外壓力。清孔應(yīng)認(rèn)真操作，鉆孔底沉淀物厚度不得大于5cm。在灌注前(導(dǎo)管安裝完畢后)檢查孔內(nèi)沉淀情況，如果大于設(shè)計(jì)要求，可按相同辦法進(jìn)行二次清孔，確保沉淀厚度小于規(guī)范要求值。
8、混凝土灌注
鉆孔樁所用混凝土在拌和場(chǎng)集中拌制，由砼罐車運(yùn)到臨時(shí)碼頭旁。在臨時(shí)碼頭處設(shè)置滑槽，砼由滑槽滑至運(yùn)輸船上的料斗內(nèi)，由運(yùn)輸船將料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。導(dǎo)管一般埋深為4～5米，以確保砼的密實(shí)度。必須保證每趟運(yùn)輸時(shí)間不能超過40分鐘，保證混凝土坍落度。
9、平臺(tái)拆除
樁基施工完畢，由上至下拆除平臺(tái)。橫縱梁、斜撐拆除后進(jìn)行管樁拔除。浮吊起吊振動(dòng)捶直接夾住管壁，啟動(dòng)振動(dòng)捶，邊振動(dòng)邊緩緩起鉤，可將管樁拔除。因混凝土與基巖連接的管樁，潛水員下水割除。
五、工程實(shí)例
尤溪互通2#大橋位于尤溪縣大排村，橫跨尤溪水庫(kù)，為左右幅分離式橋梁，左幅全長(zhǎng)396米，右幅全長(zhǎng)369米，左右幅各有6個(gè)墩落在深水中，水中基礎(chǔ)為2.2m直徑的鉆孔樁，最大樁長(zhǎng)49米。水庫(kù)常水位87.00m，最大水深18米，水庫(kù)正常時(shí)水面平穩(wěn)，只有在大雨時(shí)水庫(kù)放水方有不同程度的落差，最大落差3米。施工區(qū)域地層：為剝蝕丘陵夾溪谷地貌，上部為淤泥、砂質(zhì)粘土、卵石層，下部為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖、弱風(fēng)化砂巖，其中淤泥、砂質(zhì)粘土層較薄。
1、總體思路
本橋跨度小，墩柱分散，采用鋼管樁水中平臺(tái)方案施工，發(fā)揮浮吊和浮箱的作用，成本經(jīng)濟(jì)、方便易行。
2、施工平臺(tái)
本橋右線橋幅寬12.0m，樁中心間距6.0m，左線橋自4#墩開始采用線性和非性加寬，基本幅寬12.0m，最寬16.0m，最寬處樁柱間距8.70m，每個(gè)水中墩要搭設(shè)一個(gè)15×8.0m的作業(yè)平臺(tái)，管樁按14m*8m布置，根據(jù)不同樁間距調(diào)整內(nèi)側(cè)兩排管樁間距，見示意圖：
平臺(tái)頂面高程為88.5m，相鄰管樁用∠10*10角鋼呈剪刀形式連接，如圖。縱橋向每排鋼管的外側(cè)兩根管樁頂面切割企口，安裝I40a工字鋼橫梁，橫橋向鋪12m長(zhǎng)橋面梁，長(zhǎng)度不夠焊接I40a工字鋼，注意留出護(hù)筒空檔，其余地方滿鋪5cm厚木板，周邊設(shè)鋼管樁欄桿。詳細(xì)布置見(圖三)：
3、浮吊
CWQ20型起重機(jī)的主要技術(shù)性能為：臂長(zhǎng) 20.5m 最大起重量20t 起重幅度范圍 4.54~20.67m臂桿回轉(zhuǎn)角度范圍220度 臂桿變幅角度角度范圍 6~78度 起升高度 17.63m根據(jù)浮吊的結(jié)構(gòu)需要,選用13個(gè)9m×2.7m×1.65 m型號(hào)的小浮箱連接成浮吊平臺(tái)，布置形式為5+5+3，總長(zhǎng)27m，總寬13.5m，其中尾部3個(gè)小浮箱加水配重以滿足起吊時(shí)吃水平衡。
4、鋼管樁及鋼護(hù)筒的制作
最大水深為18米，每根樁的護(hù)筒和鋼管樁長(zhǎng)度都在20m左右，所以一般護(hù)筒焊接成2大節(jié)，每大節(jié)長(zhǎng)為9～11m，鋼管一般焊接成16~23m一大節(jié)。每節(jié)鋼管之間采用內(nèi)外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。
5、搭設(shè)水中平臺(tái)
(1)浮吊拋錨;首先使用浮吊將錨碇在距設(shè)計(jì)樁位60~100m處進(jìn)行拋錨(錨碇為一塊4立方大小的混凝土預(yù)制塊，重約10t)，并用浮筒做為標(biāo)識(shí)。
(2)導(dǎo)向船：導(dǎo)向船由4個(gè)9m×2.7m×1.65m型號(hào)的小鋼箱組成。
(3)鋼管樁下設(shè)：由于河床覆蓋層較薄，其下為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，在施打過程中，管樁進(jìn)入覆蓋層時(shí)下沉速度較快，管樁進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化砂巖時(shí)表現(xiàn)為振動(dòng)捶反彈強(qiáng)烈，DZ40振動(dòng)捶振動(dòng)荷載為230KN，遠(yuǎn)大于檢算時(shí)的單樁承受荷載，故將管樁下沉速度作為停止施打打的依據(jù)，在持續(xù)振動(dòng)5min后管樁下沉在2~3cm范圍內(nèi)時(shí)，既可作為停止施打，能夠滿足承載及穩(wěn)定要求。左8-1平臺(tái)鋼管樁施打過程如下：導(dǎo)向船定位后，在大致管樁位置處測(cè)量水深為16m，通過預(yù)計(jì)鋼管樁打入河床深度3m，焊接鋼管樁總長(zhǎng)為21m，鋼管樁起吊就位后，通過自重進(jìn)入河床0.8m，加振動(dòng)錘振動(dòng)，管樁繼續(xù)下沉0.5m后，振動(dòng)反彈強(qiáng)烈，確認(rèn)已進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層，繼續(xù)打入河床至2.8m后，振動(dòng)錘持續(xù)振動(dòng)5分鐘不見繼續(xù)下沉后停止振動(dòng)。正常情況下，整個(gè)過程為12分鐘，平均入河床2.0m，入強(qiáng)風(fēng)化巖1.0m。每根鋼管樁施打時(shí)間在10-30分鐘之間，在振動(dòng)錘持續(xù)振動(dòng)5-10分鐘下沉量小于5cm左右停止。
(4)施工平臺(tái)的搭建完成：12根鋼管樁打設(shè)完畢，按照平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行平臺(tái)的搭建完成。
6、埋設(shè)鋼護(hù)筒
在平臺(tái)上精確定出樁位，放置導(dǎo)向架。導(dǎo)向架是高4米，平面2.6米見方的鋼框架，中間有2.5米見方的空間。左8-1平臺(tái)鋼護(hù)筒施打過程如下：根據(jù)鋼管樁施工的資料，此處軟弱覆蓋層約為1.5m，鋼護(hù)筒預(yù)計(jì)打入2.5m，加工護(hù)筒總長(zhǎng)為(1.8m×3+1.5m×3 ),(1.5m×7)兩節(jié)，加焊縫總長(zhǎng)20.54m。
在鉆孔過程中，因地質(zhì)情況較為復(fù)雜，鉆頭對(duì)地基的擾動(dòng)影響較大，容易出現(xiàn)縫隙和松散層，且護(hù)筒內(nèi)泥漿水頭、比重都比護(hù)筒外側(cè)大，因此容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。常用方法為在原護(hù)筒上接長(zhǎng)護(hù)筒，繼續(xù)打入的，直至穿過破碎層，使護(hù)筒入巖深度加長(zhǎng)，堵住漏漿。左8-1在鉆孔過程中，漏漿后，加振動(dòng)錘將護(hù)筒又打入0.54m，前后共入覆蓋層2.24m。
7、鉆孔樁施工
就位鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔樁施工。
8、清孔
采用氣舉反循環(huán)法將孔內(nèi)泥漿全部換為清水?？椎壮恋砦锖穸炔坏么笥?cm。清孔徹底的標(biāo)志是反復(fù)清孔，再無任何泥漿、石塊噴出。根據(jù)孔深不同，一般3～5小時(shí)，可將孔內(nèi)泥漿全部換完，達(dá)到沉淀要求。清孔完成后準(zhǔn)確量測(cè)孔深，孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)超深不小于5cm。在灌注前(導(dǎo)管安裝完畢后)檢查孔內(nèi)沉淀情況，如果大于設(shè)計(jì)要求，可按相同辦法進(jìn)行二次清孔，確保沉淀厚度小于規(guī)范要求值。
9、砼的運(yùn)輸及灌注
(1)鋼筋籠施做：
鋼筋籠在岸上進(jìn)行加工，在成孔后用浮吊運(yùn)至孔邊，一般為15-18米為一節(jié)進(jìn)行吊裝，在第一次清孔結(jié)束后下鋼筋籠，在鋼筋籠焊接完畢后，注意鋼筋的搭接長(zhǎng)度，鋼筋籠的垂直度，為防止鋼筋籠偏位，在鋼筋籠側(cè)面加墊塊。
(2)混凝土灌注
運(yùn)輸船上裝有2.5m3料斗4個(gè)，砼由滑槽滑至運(yùn)輸船料斗內(nèi)，由運(yùn)輸船將料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。使用一艘運(yùn)輸船，在整個(gè)砼的澆筑過程中，基本能保證40～45分鐘一個(gè)循環(huán)(每循環(huán)為運(yùn)輸船運(yùn)一趟混凝土，每趟10m3)。
10、平臺(tái)拆除
樁基施工完畢，由上至下拆除平臺(tái)。
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