水中桩基施工.doc

'水中桩基础施工　水中修筑桩基础显然比旱地上施工要复杂困难得多，尤其是在深水急流的大河中修筑桩基础。为了适应水中施工的环境，必然要增添浮运沉桩及有关的设备和采用水中施工的特殊方法。　　常用的浮运沉桩设备是将桩架安设在驳船或浮箱组合的浮体上，或使用专用的打桩船，有时配合使用定位船、吊船等，在组合的船组中备有混凝土工厂、水泵、空气压缩机、动力设备、龙门吊或履带吊车及塔架等施工机具设备。所用设备可根据采用的施工方法和施工条件选择确定。　　因地制宜的水中桩基础施工方法有多种，就常用的基本方法分浅水和深水施工简要介绍如下。　1.浅水中桩基础施工　　对于位于浅水或临近河岸的桩基，其施工方法类同于浅水浅基础常采用的围堰修筑法，即先筑围堰，后沉基桩的方法。对围堰所用材料和形式，以及各种围堰应注意的要求，与浅基础施工一节所述相同，在此不作赘述。围堰筑好后，便可抽水挖基坑或水中吸泥挖坑再抽水，然后作基桩施工。临近河岸的基础若场地有足够大时，桩基础施工如同在旱地施工一样；河中桩基础施工，一般可借围堰支撑或用万能杆件拼制或打临时桩搭设脚手架，将桩架或龙门架与导向架设置在堰顶和脚手架平台上进行基桩施工。　在浅水中建桥，常在桥位旁设置施工临时便桥。在这种情况下，可利用便桥和相应搭设的脚手架，把桩架或龙门架与导向架安置在便桥和脚手架上，利用便桥进行围堰和基桩施工，这样在整个桩基础施工中可不必动用浮运打桩设备，同时也是解决料具、人员运输自勺好办法。设置临时施工便桥应在整个建桥施工方案中考虑，根据施工场地的水文地质、工程地质、施工条件和经济效益来确定。一般在水深不大(3～4m)、流速不大、不通航(或保留部分河道通航)，便桥临时桩施工不困难的河道上，可考虑采用建横跨全河的便桥，或靠两岸段的便桥方案。　2.深水中桩基础施工　　在宽大的江河深水中施工桩基础时，常采用笼架围堰和吊箱等施工方法，现简介如下。　　1）围堰法 在深水中的低桩承台桩基础或承台墩身有相当长度需在水下施工时，常采用围笼(围囹)修筑钢板桩围堰进行桩基础施工(围堰应具有的基本要求，围笼结构等可参阅前面围堰部分有关内容)。　　钢板桩围堰桩基础施工的方法与步骤如下(其中有关钢板桩围堰施工部分已在前面较详细介绍)。　(1)在导向船上拼制围笼，拖运至墩位，将围笼下沉、接高、沉至设计标高，用锚船(定位船)或抛锚定位；　　(2)在围笼内插打定位桩(可以是基础的基桩也可以是临时桩或护筒)，并将围笼固定在定位桩上；退出导向船；　　(3)在围笼上搭设工作平台，安置钻机或打桩设备；　　(4)沿围笼插打钢板桩，组成防水围堰；　　(5)完成全部基桩的施工(钻孔灌注桩或打入桩)；　　(6)用吸泥机吸泥，开挖基坑；　　(7)基坑经检验后，灌注水下混凝土封底；　　(8)待封底混凝土达到规定强度后，抽水，修筑承台和墩身直至出水面；　　(9)拆除围笼，拔除钢板桩。　　在施工中也有采用先完成全部基桩施工后，再进行钢板桩围堰的施工步骤。是先筑围堰还是先打基桩，应根据现场水文、地质条件、施工条件，航运情况和所选择的基桩类型等情况而确定。　2)吊箱法和套箱法　　在深水中修筑高桩承台桩基时，由于承台位置较高不需座落到河底，一般采用吊箱方法修筑桩基础，或在已完成的基桩上安置套箱的方法修筑高桩承台。　　(1)吊箱法 　　吊箱是悬吊在水中的箱形围堰，基桩施工时用作导向定位，基桩完成后封底抽水，灌注混凝土承台。　　吊箱一般由围笼、底盘、侧面围堰板等部分组成。吊箱围笼平面尺寸与承台相应，分层拼装，最下一节将埋入封底混凝土内，以上部分可拆除周转使用；顶部设有起吊的横梁和工作平台，并留有导向孔。底盘用槽钢作纵、横梁，梁上铺以木板作封底混凝土的底板，并留有导向孔(大于桩径50mm)以控制桩位。侧面围堰板由钢板形成，整块吊装。　吊箱法的施工方法与步骤如下：　　①在岸上或岸边驳船1上拼制吊箱围堰，浮运至墩位，吊箱2下沉至设计标高(图a)；　　②插打围堰外定位桩3，并固定吊箱围堰于定位桩上(图C))；　　③基桩5施工(图b)，c)，4为送桩)　　④填塞底板缝隙，灌注水下混凝土；　　⑤抽水，将桩顶钢筋伸入承台，铺设承台钢筋，灌注承台及墩身混凝土；　　⑧拆除吊箱围堰连接螺栓外框，吊出围笼。　(2)套箱法　　这种方法是针对先用打桩船(或其他方法)完成了全部基桩施工后，修建高桩承台基础的水中承台的一种方法。　　套箱可预制成与承台尺寸相应的钢套箱或钢筋混凝土套箱，箱底板按基桩平面位置留有桩孔。基桩施工完成后，吊放套箱围堰，将基桩顶端套入套箱围堰内(基桩顶端伸入套箱的长度按基桩与承台的构造要求确定)，并将套箱固定在定位桩(可直接用基础的基桩)上，然后浇注水下混凝土封底，待达到规定强度后即可抽水，继而施工承台和墩身结构。　　施工中应注意：水中直接打桩及浮运箱形围堰吊装的正确定位，一般均采用交汇法控制，在大河中有时还需搭临时观测平台；在吊箱中插打基桩，由于桩的自由长度大应细心把握吊沉方位；在浇灌水下混凝土前应将底桩缝隙堵塞好。　3)沉井结合法　　在深水中施工桩基础，当水底河床基岩裸露或卵石、漂石土层钢板围堰无法插打时，或在水深—流急的河道上为使钻孔灌注桩在静水中施工时，还可以采用浮运钢筋混土沉井或薄壁沉井(有关沉井的内容见下节)作桩基施工时的挡水挡土结构(相当于围堰)和沉井顶设作工作平台。沉井既可作为桩基础的施工设施，又可作为桩基础的一部分即承台。薄壁沉井多用于钻孔灌注桩的施工，除能保持在静水状态施工外，可将几个桩孔一起圈在沉井内代替单个安设护筒并可周转重复使用。 　工程质量问题是百年大计，为确保桩基工程的质量，应对桩基进行必要的检测，验证能否满足设计要求，保证桩基的正常使用。桩基工程为地下稳蔽工程，当桩基建成之后在某些方面就难以检测。为控制和检验桩基的质量，从桩基施工一开始就应按工序严格监测，推行全面的质量管理(TQC)，每道工序均应检验，及时发现和解决问题，并认真做好施工和检测记录，以备最后综合对桩基质量作出评价。　　桩的类型和施工方法不同，所需检验的内容和侧重点也有不同，但纵观桩基质量检验，通常均涉及到下述三方面内容：　　1.桩的几何受力条件检验　　桩的几何受力条件主要是指有关桩位的平面布置、桩身倾斜度、桩顶和桩底标高等，检测这些内容是否满足设计要求，是否在容许误差的范围之内。例如桩的中心位置误差不宜超过50mm，桩身的倾斜度应不大于1／100等，以使桩在符合设计要求的受力条件下工作。　2.桩身质量的检验　　桩身质量的检验是指对桩的尺寸、构造及其完整性进行检测，验证桩的制作或成桩的质量。　　沉桩(预制桩)制作时应对桩的钢筋骨架、尺寸量度、混凝土配制标号和浇筑方面进行检测，验证是否符合选用的桩标准图或设计图的要求。检测的项目有主筋间距、箍筋间距、吊环位置与露出桩表面的高度、桩顶钢筋网片位置、桩尖中心线、桩的横截面尺寸和桩长、桩顶平整度及其与桩轴线的垂直度、钢筋保护层厚度等。关于钢筋骨架和桩外形尺度在制作时的允许偏差可参阅《建筑桩基础技术规范》中所作的具体规定。对混凝土质量应检查其原材料质量与计量、配合比和坍落度、桩身混凝土试块强度及成桩后表面有否产生蜂窝麻面及收缩裂缝的情况。一般桩顶与桩尖不容许有蜂窝和损伤，表面蜂窝面积不应超过桩表面积的0.5％，收缩裂缝宽度不应大于0.2mm。长桩分节施工时需检验接桩质量，接头平面尺寸不允许超出桩的平面尺寸，注意检查电焊质量。　　钻孔灌注桩的尺寸取决于钻孔的大小，桩身质量与施工工艺有关，因此桩身质量检验应对钻孔成孔与清孔、钢筋笼制作与安放、水下混凝土配制与灌注三个主要过程进行质量监测与检查。检验孔径应不小于设计桩径；孔深应比设计深度稍深：摩擦桩不小于-0.6m，柱桩不小于0.05m；孔内沉淀土厚度：对于小桥摩擦桩不得大于0.4—0.6倍桩径，大、中桥按设计文件规定；成孔有否扩孔、颈缩现象；钢筋笼顶面与底面标高比设计规定值误差应在±50mm 范围内等。　　成桩后的钻孔灌注桩身结构完整性检验，一般认为现时发展的小应变(或称低应变)动测法是一种较好的方法。它是通过应力波沿桩身传播和反射原理进行桩的检验。它对于断桩、离析断面、较严重的扩大桩径或颈缩的位置都能较准确地测定出。　3.桩身强度与单桩承载力检验　　桩的承载力取决于桩身强度和地基强度。桩身强度检验除了上述保证桩的完整性外，还要检测桩身混凝土的抗压强度，预留试块的抗压强度应不低于设计采用混凝土标号相应的抗压强度，对于水下混凝土应高出20％。对于大桥的钻孔桩有必要时尚应抽查，钻取混凝土蕊样检验抗压强度(同时可以检查桩底沉淀土实际厚度和桩底土层情况)，钻孔桩在凿平桩头后也应抽查桩头混凝土质量检验抗压强度。　　单桩承载力的检测，在施工过程中，对于打入桩惯用最终贯入度和桩底标高进行控制，而钻孔灌注桩还缺少在施工过程中监测承载力的直接手段。成桩可做单桩承载力的检验，常采用单桩静载试验或高应变动力试验确定单桩承载力。大桥及重要工程，地质条件复杂或成桩质量可靠性较低的桩基工程，均需做单桩承载力的检验。'