水中桩基施工技术

'新汴河大桥深水基础施工技术总结内容摘要：新汴河大桥水中墩钻孔桩和钢板桩围堰施工技术关键词：深水钻孔桩钢板桩围堰1、工程概况新汴河大桥是京福高速主干线皖境内合徐高速北段上的一座特大桥，该桥位于宿州地区境内，桥中心桩号K215+230，全长723.56米。该桥主桥为双幅三跨预应力变高度直腹板连续箱梁，箱单室，跨度布置为29.5m+50m+29.5m，主桥4个桥墩位于水中，水深4.5m,墩高12m。水中主墩采用φ1.5m的钻孔桩群桩基础，设低承台，承台顶面位于河床下2m。该桥地层自上而下分为两层，第一层为亚粘土，内含有10~30%粒径为0.3~4cm的钙质结核，该层中夹有粘土、亚粘土、细沙透镜体和薄层。内摩擦角16.1度,极限摩阻力30～40Kpa。第二层为粘土层，内含有10~20%粒径为1~3cm的钙质结核，并夹有亚粘土、亚砂土、粉砂、细砂薄层和透镜体，层厚较大。内摩擦角16.6度,极限摩阻力30～40Kpa。2、钻孔灌注桩施工2．1施工准备共8页第8页 2．1．1搭设施工便桥。在主桥位右侧（下游一侧）搭设一座施工便桥，以解决主桥施工的水平运输问题，便桥采用木结构，桥面宽5米，详见下图。便桥基础采用直径不小于20cm，长8m的圆木桩，打入河床以下不小于2.0m，每排6根，横向间距1米，纵向间距3米，桩顶用20×20cm方木设横梁，纵梁为6根20×20cm方木，相互之间用扒钉钉牢，桥面横向满铺枕木，两侧设钢管防护栏杆。便桥的桥面高出水面1米，以防汛期河水浸没桥面，为增加便桥的整体稳定性，木桩纵向和横向之间分别加设斜撑。2．1．2钻孔灌注桩工作平台钻孔桩的工作平台以满足钻孔作业要求搭设，工作平台的支撑采用与便桥相同的圆木，间距2.0米，梅花形布置，工作平台的中间留出钻孔桩的桩位。木桩顶面用纵向和横向两层20×20cm方木连结，并用斜撑固定。2．1．3埋设护筒。用全站仪精确测放桩位后埋设护筒，护筒采用6mm厚的钢板卷制，直径1.8m，每节1.5m长，护筒顶面高出施工时的常水位1.0m，埋入河床以下不小于2.0m，护筒的下沉用压入法，沉护筒顶部的四个方向焊吊环将四个5T倒链的一端固定于钻机工作平台，另一端固定于护筒的吊环内，用反力把护筒压入到指定深度，并及时纠正平面偏差和倾斜度。2．1．4准备泥浆循环池，钻机就位共8页第8页 由于主墩在河中间，距岸上距离较远，不便在岸上挖循环池，所以采一艘30T的水泥船作泥浆循环池，废泥浆用泥浆泵打入岸上泥浆池。根据地层情况，护壁泥浆直接利用钻机钻进时的原浆即可，钻机就位后精确定位，使其钻机转盘中心与钻架吊轮在一垂直线上，转盘的水平面回转中心与桩位中心偏差小于2cm。2．1．5根据墩位处地层情况，选用ZJ-150型正循环回转钻机成孔。钻机准确就位后即开始钻进，钻进过程中应根据地层情况控制钻杆扭矩，在坚硬的土层适当方慢进尺，以免对钻机平台产生过大的水平冲击力。钻孔桩成孔后即进行清孔、安设钢筋笼、下导管灌注水下混凝土等后续作业。3．0钢板桩围堰的施工3．1由于桥位处的水较深，平均深度4~5米，且承台又位于河床以下2m，经过多种方案的比较、优化，11#、12#水中墩的承台施工采用钢板桩围堰的施工方法。承台的结构尺寸为7.８×7.8×2.5m,水面至承台底高度约8.5m，钢板桩围堰采用方形结构形式，其尺寸为8.8×8.8m，内设三道内支撑，第一道支撑设于水面位置，仅作为工作平台及定位导向用,不参与受力计算。第二、第三道内支撑按照等弯矩布置原则确定其位置。见右图：共8页第8页 内支撑的位置间距如图所示，根据其位置及地层情况确定钢板桩的最小入土深度h：H32.5h=─────────=──────────=3.3mtg2（450+ψ/2）-1tg2（450+16.6/2）-1该河流水位比较稳定，根据河流的水文情况，钢板桩围堰的顶面拟比施工常水位高出1m，因此钢板桩的最小长度为12.7m。实际选用13m长的拉森Ⅲ型钢板桩、M型角桩,每根宽度40cm，截面抗弯模量W=1363cm3,内支撑采用２×I40工字钢截面方形支撑，内焊四根八字撑以减小其弹性变形。经验算钢板桩及内支撑均满足强度及刚度要求。震动锤的选择：该桥地层大部为亚粘土及粘土，极限摩阻力30—40Kpa，钢板桩的打、拔都比较困难，因此选用低频电动震动锤作为打拔桩的机具。根据以上计算图式，钢板桩打入河床深度为7.3m，每根钢板桩打入土中的表面积为：10.2m2。单根钢板桩的摩阻力P=40×10.2=408KN因此选用DZ60型震动锤，激振力209～503KN，振幅＞4mm，桩锤自重4800Kg，电机功率60KW。３．２施工准备钢板桩运到工地后，均应仔细检查、丈量、分类、编号，特别是锁口需做通过检查。用一块长3m的钢板桩作标准,将其锁口与待检钢板桩的锁口相扣,用绞车或卷扬机拉动短桩对待检桩锁口进行全长通过检查。凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应进行修整。共8页第8页 检查合格的钢板桩在其锁口处涂黄油膏，以减少插打时摩阻力、加强防渗性能。然后将钢板桩按顺序堆码于驳船上运至插打地点。其堆码层数不宜超过四层，每层用垫木搁置。钢板桩施工前全面清理墩位处的河床面，以免有钢筋、砼块等杂物影响钢板桩的插打。３．３打定位管桩，安设第一、第二道内支撑用全站仪精确定位后，把四根φ500mm，长10m的管桩打入河床作为内支撑的定位桩。把第二道内支撑整体拼焊好，用倒链悬挂在定位管桩上，沿定位管桩放到水中相应位置。然后在管桩上第一道内支撑的位置焊上牛腿，拼装好第一道内支撑，将其吊装安设到牛腿上。钢板桩围堰施工示意图３．４钢板桩的插打共8页第8页 首先在第一道内支撑上划分出每片桩的位置，安设可移动的定位导向卡。用浮吊将钢板桩吊起，并将其调整成垂直状态后准确就位，然后用震动锤的夹具夹紧钢板桩震动下沉。插打第一根钢板桩时，要紧靠在内支撑上，并在相互垂直的两个方向调整其竖直。然后以第一根钢板桩的基准，沿内支撑逐根将钢板桩插到位。钢板桩起吊后，要以人力扶持插入前一块桩的锁口内，动作要缓慢，防止损坏锁口，插入后吊机下钩，使钢板桩凭自重和锤重滑下，直至不能下滑，然后开动振动锤将桩打到设计标高。钢板桩围堰施工机械设备表序号名称规格型号单位数量备注1浮吊30t艘12驳船50t艘2运送钢板桩3震动锤DZ60个1带夹具配件4泥浆泵3PN台25高压水泵台1配水枪6潜水泵3KW台47空压机V-6/7台1配风镐8电焊机BX1-330台29气割套110倒链5t、10t个811砼土漏斗1.2m3个212导管φ25cm米4013砼输送泵HBT60C台114砼拌合站500L套1３．５钢板桩的纠偏及合龙共8页第8页 钢板桩围堰插打至最后合龙时往往由于累计误差而使合龙口出现偏差，致使合龙困难。因此在钢板桩插打过程中应本着“插桩正直、分散偏差、有偏即纠、调整合龙”的原则进行控制，减小累积误差，作到尽量不用异形钢板桩合龙。钢板桩的偏差可采用千斤顶或倒链滑车进行顶拉纠正，在坚实地层打桩时也可以采用将钢板桩桩尖截成适当角度，利用其反力使已倾斜的钢板桩逐步恢复正常。３．6内支撑的安装钢板桩合拢后，在第一道内支撑的位置上，在钢板桩上焊好牛腿，把管桩上的牛腿用气割割开，拔出定位管桩。钢板桩与内支撑间的空隙用木板填充。然后用泥浆泵抽水至第二道内支撑的位置，用导链把第二道内支撑吊到设计位置，焊上斜撑，并在钢板桩上焊上牛腿，把内支撑固定好，然后继续抽水，采取射水吸泥法将基坑开挖至第三道内支撑处，再将第三道内支撑安放牢固。３．7围堰内吸泥开挖、封底第三道内支撑安装完毕后，继续吸泥开挖至承台底以下50cm，然后下导管用50cm厚Ｃ25水下砼封底，导管采取梅花形布置，其间距不大于3m。为防止封底砼对钢板桩的粘结，可在封底砼与钢板桩之间铺上油毡。３．8钢板桩围堰的折除共8页第8页 承台、墩身施工完毕，即可向围堰内灌水到第三道支撑处，将第三道内支撑解体后用浮吊吊出，再灌水至第二道支撑处，同样折除第二道内支撑，最后，灌水至第一道支撑，开始用振动锤逐根把钢板桩拔出，第一道内支撑亦分解吊出。钢板桩保养好后，进行下一墩位的施工。共8页第8页'