水中墩桩基础施工施工方案.docx

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水中墩桩基础施工施工方案

水中墩桩基础施工施工方案

（常熟1标望虞河大桥）

主墩桩基础施工采用钻孔工作平台的施工方案，左右两幅一共有4个主墩，每个主墩共有桩基8根。

按照施工总体安排，左右两幅分别施工，即先进行半副钻孔平台的搭设，桩基施工完毕，拆除平台用于另半幅钻孔施工。

按照这一思路，桩基钻孔一共采用4台QZ-200型钻机，按泵吸反循环成孔方式施工，每个平台投入两台钻机施钻。

（1）钻孔平台构造

钻孔平台采用φ1.0m钢管桩、六四军梁、型钢组拼而成，钢管桩每个平台10根，横桥向分布2排，每排5根，横桥向桩间距均为3m，纵桥向桩间距离（即排间距）为8m。

钢管桩顶设横桥向2I40型钢分配梁2道，其上设纵桥向六四军梁承重梁5道（每道承重梁均由2排六四军梁用套管螺栓联结组成），承重梁上横桥向按1.0m间距（与六四军梁节点对应）放置I25a型钢分配梁（遇到桩位后断开布置）,平台顶用5cm厚木板铺设。

为确保平台安全施工，在平台周边布设1.20m高钢制防护栏和施工人员上下平台钢制人梯。

动力电缆线沿平台外侧悬挂布设。

考虑到平台施工的安全性及望虞河洪水位的影响，钢管桩顶高程确定为+3.5m（设计水为+3.26m）,平台顶面高程确定为+5.5m。

钻孔平台详细布置如下页图所示。

（2）钻孔平台钢管桩沉打

钻孔平台钢管桩支撑着平台、钻机静载和钻孔动载及其它施工荷载，按单面摩擦桩计算其桩贯入河床深度，并考虑河床冲刷影响，确定桩底高程为-13.0m，钢管桩打入河床深度为8m。

A、根据桩基工程量，拟投入的主要机械设备如下：

序号

名称

型号

数量

备注

1

浮箱

中-60

1

导向架为固接式开口导向架，即导向架外侧面开口，用φ10cm钢棒作销接杆封闭或开启导向架,可降低钢管桩吊装高度,利于完成沉桩后退出。

2

驳船

2

3

水上吊车船（简易浮吊）

25T

1（台）

4

箱式变压器

400KW

1（台）

5

沉桩机

90kw

1（台）

6

沉桩机

150kw

1（台）

7

电焊机

30KVA

2（台）

8

导向架

□1.0×1.0×5m

1（个）

B、劳动力安排

现场施工实施三班工作制，平台施工安排现场工程师2人，质检人员2人，工班长2人，测量4人，安检人员1人，技工10人，普通工人20人。

C、钢管桩沉打

钢管桩沉打顺序自河心侧至岸侧逐排完成。

钢管桩的沉打施工是在由中-60浮箱和25T履带吊组合而成的水上吊车船上进行,水上吊车船在测量人员的协助下，由设置在岸边的地笼和卷扬机牵引到预定位置，然后抛锚将其固定，通过船头导向架用振动沉桩机将钢管桩沉打就位。

钢管桩的沉打如下图所示。

钻孔平台钢管桩分2节（节长为8m和8.5m）现场吊拼焊接。

对接缝处加劲板沿桩体圆周四等分分布4块□30×10×1cm钢板加固，实施满焊。

钢管桩沉打采用岸侧箱式变压器供电，满足沉桩和焊接需求。

钢管桩定位：

在导向架上设置棱镜，用全站仪测量放样。

将第一节钢管桩吊入导向架后固定，振动下沉第一节后，吊装第二节对接。

在沉桩过程中对桩顶和桩帽连接螺栓进行观察确保紧固，每次振动以不超过5分钟控制。

钢管桩对接完成后，在桩顶设置数根可调节缆风钢索，在振动下沉中起到纠偏作用。

钢管桩平面位置控制偏差为±5cm，斜率控制偏差为1%。

振动沉桩一次连续完成。

钢管桩沉入河床深度未达到设计高程时，采用150KW沉桩机补打到位。

（3）钻孔平台上部构造搭设

根据钻孔平台结构从下至上搭设，利用水上吊车船的25T履带吊车直接吊装上部型钢分配梁及六四军梁钢桁架承重梁结构。

桁梁先在栈桥上连接成设计所需要的长度，然后整体吊装。

平台顶层的型钢和木板随后吊装并通过人工辅助就位，形成完整的平台施工平面。

（4）钢护筒下沉施工

A、钢护筒入土深度及顶面高程确定

根据《初步设计》所给地质资料知，河床上部分布厚约1.0m的亚粘土层,中间分布6m左右的粉砂层，再往下为较厚的（亚）粘土层分布，因为河床上部粘土层太薄，且容易被冲涮，为保证钻孔的安全性，钢护筒必须穿过首层粘土及中间分布的粉砂层，打入下层粘土层2m以上，根据这一原则，护筒打入河床深度确定为9.5m，护筒底面高程按-14.0m控制，护筒顶面高程为+5.5m，控制洪期钻孔水头高于子堤标高2m以上。

B、钢护筒加工

钢护筒:

直径φ=1.50m，壁厚δ=12mm，长19.5m，护筒内壁贴焊纵横加劲肋板（材料与护筒相同），肋间距为150cm×150cm格构，板宽10cm，护筒共分4节加工，其中3节为5.0m，1节为4.5m。

护筒刃脚处布设□471×30×0.6cm加强圈。

钢护筒拟在施工设置的加工厂内加工，卷板机卷板，在胎架上成型，接缝及肋板焊接均采用手工焊，接缝采用双面满焊，肋板采用间断角焊缝。

使用时，护筒通过驳船运到施工现场。

C、钢护筒振动下沉设备

根据钢护筒的工程数量，每个主墩拟投入150kw沉拔桩机1台、箱式变压器1台、30KVA电焊机2台。

D、钢护筒导向架

钢护筒导向架用2[32型槽钢在平台下设置。

导向架在定位安装前先在平台上施工放样，并测量引至井字架底部安装部位校核安装。

E、钢护筒沉打施工

护筒采用分节对接振动下沉，对接缝采用破口对接满焊方式，接缝处按圆周八等分焊固加强联接钢板（8块□30×10×1.2cm）。

将护筒一、二、三、四节先后吊入导向架内临时固定，完成对接后进行振动下沉。

对钢护筒在振动下沉过程中，在护筒顶以下1m至1.5m处设置内部支撑防止振动夹头使护筒产生径向塑性变形，一次振动时限控制在5分钟内。

F、钢护筒纠偏及控制

钢护筒在沉打过程中，因水流冲刷或操作不当常会引起偏位，所以采用在导向架上设立四个千斤顶刚性纠偏点，实施护筒纠偏亦采用相同方式实施。

护筒平面控制偏移不大于5cm，斜率不大于1%H。

（5）钻孔施工

A、钻机选型

主墩桩基直径均为φ1.2m，桩长为65m，又根据招标文件所提供地质资料知桩基穿过地层主要为粘土、亚粘土、粉砂、细砂等。

根据这些基本资料，成孔方式采用泵吸反循环成孔，钻机型号选取乾安机械厂生产的QZ-200钻机，该钻机技术参数如下表所示。

钻孔方式

钻孔直径

（cm）

钻孔深度

（m）

钻盘扭矩

（kN．M）

钻盘转速

（r/min）

泵吸

反循环

40~150

200

30

20,40,60

钻杆内径

（mm）

驱动动力功率（kw）

质量（kg）

外形尺寸

（m）

生产厂家

147

55

9500

6.5×3.0×10.8

乾安机械厂

B、桩基施工进度安排

按照施工总体进度安排，4个主墩桩基施工安排在2001年8月1日~2001年12月30日，共计151天，此工期安排包括钻孔平台的搭设及拆除（占用约60天时间），实际钻孔时间为71天。

主墩共计桩基32根。

桩长约65m。

按照以往经验，每台钻机完成一根长约65m桩的钻孔约需4~5日，再加上清孔、下放钢筋笼、灌注砼及移钻机等工序一共约需5~6日。

考虑到施工中不定因素的影响，本合同段工程的成桩速度按每7日1根桩考虑。

按照此速度，每台钻机在计划时间71天内共将完成约10根桩，所以应安排钻机数量为：

32/10=3个，实际投入4台钻机施工，可保证在71天内完成所有桩基施工任务。

C、钻机安装就位

钻孔平台搭设完毕，水中钢护筒精确插打就位后，将钻机用驳船运至墩位，直接用水上吊车船上的QUY25履带吊吊至预定桩位实施拼装就位。

钻机安装就绪后，首先调平钻机钻盘并根据护筒放样中心，调整钻机钻盘中心，精确对位直至两心同轴。

将钻头吊入护筒内，并提高距孔底约30cm，将真空泵內加足清水关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭，打开真空管路阀门，使气流通畅，然后启动真空泵抽出管路内的气体，产生副压，把水引到吸泥泵，通过沉淀室的观察窗看到吸泥泵充满水时，关闭真空泵，立即启动吸泥泵。

当吸泥泵出口真空压力达到2公斤/厘米2以上压力时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，从而形成反循环后，启动钻机开始钻进。

因为桩位处地下水丰富，且很大深度范围内为较易坍孔的细砂层、粉砂层，所以，钻机采用低档慢速钻进，以减少对细砂层、粉砂层的搅动，同时根据实际情况加大泥浆比重，并提高水头，以加强护壁，防止坍孔发生。

D、泥浆制备及循环系统

钻孔泥浆在平台上制备，制配泥浆采用膨润土或塑性指数不小于15的粘土。

泥浆通过泥浆管道自动流入孔内，经过泵吸反循环携渣吸出，通过网筛过滤沉淀后进入泥浆循环池重新循环使用。

E、泥浆制备主要性能指标及泥浆制备

泥浆的质量直接与钻孔质量密切相关，为确保泥浆质量，在泥浆中掺入聚丙烯酰胺（PHP）絮凝剂或纯碱等外掺剂改善泥浆性能。

泥浆的配方在正式开钻前经过试验试配确定，其主要技术性能指标如下：

相对密度：

1.06～1.10；

粘度:

18～28S；

含砂率:

≤4%；

胶体率:

≥95%；

失水量:

≤20ml/30min；

酸碱度（PH值）:

8～10；

静切力:

1～2.5Pa；

制浆采用机械搅拌制备，按施工配合比将水注入搅拌机内。

开始搅拌，逐步加入优质泥浆搅拌成浆。

打开出浆门使浆经泥浆船泵送流入泥浆循环池，每平台上设置泥浆拌和站1个，供给钻孔使用。

泥浆制备在开钻前完成各开钻孔的泥浆拌和并注入孔中，随时至少储备500m3泥浆供给补浆及损耗。

每个平台的泥浆储备通过8根护筒周转循环。

F、泥浆净化及钻渣处理

泥浆的沉淀采用重力沉淀法，即将携渣泥浆引入已成桩或计划后期开钻的护筒内沉淀，将浮浆抽出，输入泥浆循环池。

已沉淀在护筒内的钻渣，用吊车抓斗抓出装上运渣船，在有关部门指定地点卸船处理。

G、泥浆循环系统

泥浆循环系统由泥浆池、沉淀池、泥浆泵、进出泥浆槽等组成，在钻孔平台上设置一套，供两台钻机使用。

泥浆循环由泥浆池自流入孔，通过钻机钻杆泵吸携渣孔道吸出进入过滤网，沉淀池，再由泥浆泵输入泥浆池，以此循环自始至终。

H、清孔

桩底到达设计标高以后，钻机停止进尺，进行清孔。

方法为：

将吸泥泵持续吸渣5~15分钟，使孔底钻渣清除干净。

I、吊放钢筋笼

按图纸要求放样制作钢筋笼，在监理工程师验收合格后下放；为了吊装方便，钢筋笼现场分节制作，用水上吊车船下放时再依次接长。

接长时采用单面焊，焊条采用5字头焊条，并且焊接人员全部持证上岗，以保证焊接质量。

为保证钢筋笼不变形，采用二点起吊的方法起吊，下放时保持轴线竖直，最后一节钢筋笼下放到位后，用4根钢筋把钢筋笼接长固定于护筒上，钢筋笼底面高程控制在50mm以内。

J、灌注水下混凝土

灌注前，控测孔底泥浆沉淀厚度，如大于规范要求，进行二次清孔，直到符合要求。

桩基混凝土标号为C25，配合比设计初凝时间大于14h，坍落度为18cm~20cm。

为保证混凝土的流动性，每一罐车浇灌前均由试验人员测其坍落度。

桩基混凝土采用刚性导管法灌注，导管直径Φ273mm，导管顶端接上0.5m长的阀门管和高1.5m、容积为1m3的漏斗，漏斗上方设置储料斗，导管提前进行水密、承压和接头抗拉试验，保证导管安全可靠。

混凝土由拌合场内的拌合站拌制，由砼搅拌运输车轮流运送到岸边砼卧泵旁，由卧泵通过临时浮箱通道直接把混凝土泵送到储料斗内，由储料斗放入漏斗内进行灌注。

浇灌混凝土时准备一台空压机，以防万一。

首批砼的方量满足导管的初次埋深（>1m）和填充导管底部间隙，按7~8m3控制。

首批砼灌注完成后，吊开储料斗（储料斗容量大于8m3），混凝土由砼卧泵直接泵送到漏斗内进行灌注。

灌注过程中，经常测量孔内混凝土顶面的高程，及时调整导管底与混凝土表面的相应位置，并始终严密监视，保证导管埋深不大于6m并不小于2m。

混凝土浇灌一次完成，桩顶灌注标高比原设计提高1m，待浇筑承台时再凿去桩头到设计标高。

钻孔作业应连续操作不中途无故停钻，严格交接班责任制度，认真细致地作好施工原始记录。

准确地反映钻进进尺和地质层次的地质属性，定时对钻孔泥浆进行比重、粘度检测，定期检查钻头磨损情况，必要时进行修补或更换。

钻孔过程中采用减压钻进，以确保成孔的垂直度。

根据不同的地层选择不同的转速和钻进压力；根据不同的钻进速度选择适宜的进风量，钻孔出渣过程中时刻注意孔内水头损失，及时补浆以免水头压力降低对孔壁的安全带来不利影响。

在整个钻孔过程中要始终保持孔内水头不小于2m，孔径不小于设计值，倾斜率不大于1%H。

钻头提升或下放应保持较慢的匀速工作，避免因钻杆摆幅加大，钻头挂拉损伤孔壁。

K、钻孔中出现问题的处理措施

在砂土层、砂层中钻进速度不宜过快，避免因造壁不够而引起的局部孔壁塌孔；出现卡钻问题时采取钻头悬空空转刮削，上下蠕动的方式解决不规则孔径问题。

3.1.2主墩承台施工