钻孔桩及承台施工方案.docx

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钻孔桩及承台施工方案

312国道苏州高新区虎丘区段扩建工程-3标

钻孔桩及承台施工方案

第一章总体说明

第一节工程概况

一、工程概况

176#、177#钻孔桩及承台位于浒关新乡河中，钻孔桩直径为1.5m，承台厚2.0m，为不影响排水畅通，全部位于河床面以下是低桩承台。

176#、177＃钻孔桩均为4根，长度均为48m。

其中176＃承台底标高为-0.864m；177＃承台底标高为1.387m。

浒关新乡河为城市污水和地表水排放河道，最高水位+1.849m，目前水位+1.62m，最大水深约2.5m，目前水深2.0m，目前桥位处水面约净宽20m，167#与177#墩之间的标准跨径为25.5m。

二、地质情况

从地质勘测报告来看，河床表层为长期以来淤积的淤泥，厚度为120cm左右。

以下依次为粘土和亚粘土（硬塑与软塑交替出现）。

其中在标高为-8.55m的位置为亚砂土、流塑粉砂，深度为10.55m，此段位置对钻孔桩的施工很不利，施工时要做特殊处理，加膨润土和火碱，加大泥浆比重，加强护壁。

第二节编制依据

一、312国道苏州高新区扩建工程项目招标文件。

二、312国道苏州高新区虎丘区段扩建工程-3标施工设计图。

三、《桥涵施工技术规范JTJ041-2000》。

四、《公路桥涵施工手册》。

第二章钻孔桩施工方案

第一节钻孔桩施工方法

一、钻孔平台施工布置

结合现场的实际情况，176#、177#墩钻孔桩采用水上搭设施工平

台，水中钻孔桩施工拟在水中搭设施工平台，平台的作用不仅是提供钻孔灌注的平台，而且也是挖机下挖承台基坑的作业平台，同时也兼顾水下砼封底以及下沉钢套箱（在下面承台施工方案中将详细叙述）。

施工平台的具体做法是：

分别在水中下沉钢管桩以及在河岸上设条形砼作为施工平台的基础，在钢管桩上设置桩帽，桩帽上放置横向工字钢，利用贝雷梁组作为平台的纵梁，这样就形成了施工平台的整个体系，由于所采用GPS-20型钻机特有的自走行系统，所以不须另行铺设平台的面板，钻机可直接走行在贝雷梁上调整就位。

（一）钢管桩下沉施工

钢管桩共设4根，直径55cm，壁厚12mm，桩长需根据计算确定（见后面），全部采用DZJ90型震动锤锤击打入。

首先用浮吊船将钢管桩运至沉桩位置，利用浮吊将钢管桩吊起并临时竖直放置在沉桩位置附近，此时钢管桩需临时固定以防突然倾倒，用浮吊将振动锤吊起，调整位置使其位于钢管桩正上方，下落使振动锤的下部咬合机具“咬”住钢管壁，将锤及钢管一起吊起至设计位置，慢慢放松吊绳使桩靠锤的自重先下沉一阶段，然后启动电源，使振动锤工作，直至桩徐徐下沉到设计位置，沉桩结束，准备下沉下一根。

施工中注意事项：

1.桩身要画有刻度，以控制桩的下沉位置；

2.桩的位置误差要控制在5cm以内，施工时可通过在桩身上绑2至3条绳索牵引的方法调整桩下沉前的位置；

3.要保证桩的垂直度，如发现下沉过程中桩身歪斜，应立即停止下沉，如下沉不深可通过调整吊机绳索利用震动锤的重力将桩“扶”正，如下沉较深，应松开咬合机具使其重新咬住桩壁的另一侧，间断的开动电源，使桩逐渐调整过来，然后继续下沉；

4.沉桩要有专门的记录，做好沉桩的时间、下沉深度等；

5.施工过程中需封锁河道一段时间，要派专职安全员到现场指挥施工。

钢管桩入土深度的计算：

为简化计算并偏安全考虑，假定钻机在靠近钢管桩施工时钻机的全部荷载由下面的两根钢管桩承担，且整个平台假定在桥中线处断开，则两根钢管桩所承受的全部荷载为：

钻机重：

120KN

贝雷梁及联结系：

1/2×4×5×3Kn=30KN

两根工字钢I55b：

2×57.7n/m×5=5.7Kn≈6KN

人荷载：

6×1800n=5.4KN

钻具及导管：

22.9n×100+2000n=4.29Kn≈4.5KN

单根钢管桩自重（以12.5m计）：

12.5×93.6N=1.17KN≈1.2KN

则单根钢管桩的设计荷载为1/2（120+30+6+5.4+4.5）+1.2=84.15KN

取1.25的安全系数，则钢管桩的计算荷载取值

【P】=1.25×84.15Kn=105.2KN

假定钢管桩入土深度为8m，土的顶面以河底最低点-2.547m为准，根据地质资料显示，此时桩通过三种土层：

亚粘土、亚砂土、粉砂及亚砂土，根据《公路桥涵设计规范》沉桩容许承载力公式：

P=1/2（uΣαiLiγi+αAδk）

式中α1，L1，γ1分别为1.0，2.4m，25kpa

α2，L2，γ2分别为1.0，0.9m，40kpa

α3，L3，γ3分别为1.0m，4.3m，35kpa

计算得：

[P]=1/2×π×0.5×（1.0×2.4×25+1.0×0.9×40+1.0×4.3×35）=193.6KN＞【P】

故满足要求。

（二）岸上条形扩大基础的施工

由于河道属人工开挖的运河，故河岸两侧的土质并没有受到河水冲刷的影响，河岸处土质为亚粘土，力学性质较好，适合修建扩大基础。

初步拟定条形扩大基础的尺寸为0.8m（宽）×1.0m（高）×12m（长）。

将地基假定为弹性地基，砼构件只承受压应力考虑进行验算：

偏安全假定两台钻机同时通过条形基础时，钻机的全部重力都由条基来承担，条形基础同时承受贝雷梁及联结系的一半重量，则基底所承受外力为：

钻机自重：

120×2=240KN

贝雷梁及联结系：

1/2×5×2×5×3Kn=75KN

砼自重：

0.8×1.0×12×24KN/m3=230KN

合计P=240+75+230=545KN

基底所受应力为：

σ=P/A=545÷（0.8×1.0×12）=56.7Kpa＜【σ】=80Kpa

施工前根据测量放样，开挖基坑，基坑尺寸应比基础尺寸宽20cm左右，基底铺设一薄层碎石垫层，利用竹胶板和方木形成模板支撑，条基内适当设置构造钢筋：

上下层主筋全部采用8根Φ20钢筋，箍筋采用Φ12，以间距20cm双肢布设，在贝雷梁作用处设置斜向抗剪筋，采用Φ20钢筋弯成450角制作，同时与上下层主筋焊接形成钢筋网便骨架。

砼标号采用C25，采用泵送的方法入模。

浇注时注意控制条基的顶面高程，同时注意预埋固定贝雷的固件。

（三）钻孔灌注施工

为加快施工进度，采用两台钻机同时施工，以桥梁中线为界各施工一半桩基，钢护桶采用加长型，直径1.8m，壁厚10mm，长度4m，由于运河河底土质较好，护桶需用振动锤下沉埋设，根据河底及水面高程确定护桶的入土深度为1.5m，护桶露出水面约40cm。

钻孔用泥浆循环采用在泥浆船上设置泥浆池完成。

钻孔结束后，利用运河中水清孔，钢筋笼采用在岸上的吊机完成吊装和接长，灌注采用提升导管法，利用汽车泵送砼完成灌注。

灌注结束后，拔出导管和护桶，纵移钻机进行下一根桩施工。

第三章水中承台施工方案

我部在考虑承台施工方案时对现场做了详尽的考察，在对方案进行比选：

如采用填土或草袋筑岛势必造成河道的堵塞影响排水，如选用钢板桩围堰在老桥附近又受老桥结构物的影响不得施工，最后确定选用钢套箱围堰作为承台施工的围护，下沉钢套箱后进行水下砼的封底，封底结束抽干围堰内水进行承台施工。

钢套箱拼装图见附图。

（一）开挖基坑

由于河底土质较好，钢套箱无法下沉到设计深度，根据承台设计

底标高，钢套箱需下沉到河底以下最少2.5m，显然，靠钢套箱自重或施加外力都不能使其沉到设计位置。

只有靠开挖基坑的办法解决。

水上开挖作业一般需大型设备，由于运河水浅河道较窄，租用大型设备也是不可行的，经过项目部技术人员精心研究，最后决定利用钻孔的平台，使用长臂型挖掘机在平台上作业，完成基坑的挖设。

将原来的平台加上横向的型钢，上铺3mm厚钢板形成挖机作业平台，挖机

作业的平台并不需要满铺，只要满足挖机作业即可，平台面板可作成移动式的随着挖机履带的走行而移动，挖机作业时先将挖机移到平台一侧然后拆除另一侧的两片贝雷梁组，挖机开始挖另一侧的基坑，另一侧完成后重新安装贝雷梁组，挖机移到该侧，拆除对侧的其余贝雷梁组，开挖剩余的基坑。

为满足施工要求基坑尺寸每边应比套箱大1m，基坑开挖时应随时检查基坑的深度及宽度，是否满足施工要求，如不满足应重新挖，直到满足为止。

基坑开挖结束后拆除贝雷梁准备下沉套箱。

（二）钢套箱制造安装

1.构造及制作

鉴于河水较浅流速较小，钢套箱采用单壁结构，面板采用5mm钢板制作，

面板后面采用∠75×75×6角钢纵横向焊接成肋条，间距30cm，套箱的内支撑由工字钢和钢管组成共设3道，间距不小于2.5m，为拼装、拆卸、吊装方便，钢套箱分成3节制作，上层和中层每节2.1m，下层为1.8m。

节间设2mm防水橡胶垫圈通过φ22螺栓联结成型。

套箱的平面尺寸比承台每边大50cm。

钢套箱全部在工厂里制作，按设计将模板制成后进行试拼，然后分组、编号、上油保护。

所用防水橡胶圈和螺栓等设专箱存放，与套箱钢模一起运送工地待用。

（三）钢套箱就位下沉

钢套箱安装之前在河中打设定位桩和临时固定桩，通过岸上的吊

机将第一节套箱放入设计位置，注意联结处要露出水面，在临时桩上设置滑轮组将第一节套箱通过吊环临时固定，吊机吊起第二节套箱对位后进行联结，联结完毕放松临时固定，继续下沉钢套箱，然后联结第三节继续下沉到设计深度。

下沉结束后，利用吊机吊起振动锤，靠振动锤的重力将钢套箱向下压紧并通过测量将套箱顶面尽可能保持水平。

同时在套箱外四周抛小包粘土袋，以减少基底渗流量。

（四）水下砼封底

封底前要检查基底标高是否满足封底厚度的要求，同时利抓斗将

基底的淤泥及松散的土抓净。

封底采用C25砼垂直移动导管，砼经导管输送到坑底并迅速将导管下端埋没，通过不间断的砼将先前的砼向四周推移，随着砼不断的提升，导管也随着提升，直到达到要求的封底厚度，为保证封底的质量，拟利用两根导管同时进行封底。

封底施工时注意事项：

i.导管及球塞应试验通过，施工前严格按试拼的位置安装。

ii.为使砼有良好流动性，调整骨料粒径，粗骨料粒径以20～40mm为宜。

坍落度不小于18cm，一般倾向于大一些。

水泥用量比空气中同等级的混凝土增加20%。

iii.必须保证灌注工作的连续性，在任何情况下不得中断灌注。

在灌注过程中，应经常测量混凝土表面的标高，正确掌握导管的提升量。

导管下端务必埋入砼内，埋入深度一般不小于0.5m。

iv.灌注后的测量高度应比设计的高25cm～40cm左右，待抽水后予以凿除。

（五）封底厚度的计算：

考虑到封底后套箱和封底砼实际上仍会有渗水，且砼与桩基之间存在较大的粘结力，所以不考虑封底砼所受浮力对其厚度的影响，只考虑封底砼在静水压力作用下，上层可能被挠曲折裂，此时的封底厚度应由其强度决定。

现按一般容许应力法并简化计算，假定封底层为两端固结的单向受力板，其顶面在静水压力作用下产生的弯曲拉应力：

σ=

≤【σ】

式中：

W—封底层每米卡宽断面的截面模量，矩形截面为1/6bh2（m3），本式以1m宽为验算单元即1/6x2，x为封底厚度；

l—验算长度，考虑基底和桩作用的特殊性，取桩间最大净距7.0m；

【σ】--水下砼的容许弯拉应力，考虑水下砼表层质量较差、养护时间短等因素，不宜取值太高，该处取200kPa；

P—封底表层所受静水压力。

将各值代入上式经整理解二元一次方程得封底厚度x=1.2m

考虑到封底层受到得静水压力受雍水影响实际上没有计算时取值高，同时计算是按单向板考虑实际上多向板，而基底得土质较好，根据以往得施工经验，封底层厚度定为1.0m，同时在施工前在基底抛20cm厚的块石。

承台施工工艺流程见附图。

待封底砼强度达到12～15mpa时，可进行箱内抽水施工。

对于个别壁板漏水处采用防水土工布堵漏，对于底板边缘及护桶周边漏水处，可先采用棉絮止水，然后将该处砼表面凿成圆形的凹坑，在凹坑内放入较其直径稍小的钢管，在钢管内采用高标号小粒径砼进行封堵，待砼达到强度后，将钢管沿封底砼面割除。

堵漏完成后，把封底的砼进行凿平处理，之后即可进行水中承台的施工。