水中墩桩基施工方案.docx

水中墩桩基施工方案.docx

《水中墩桩基施工方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水中墩桩基施工方案.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

水中墩桩基施工方案

温福铁路（浙江段）Ⅱ标段

垂杨特大桥

水中墩桩基施工方案

中铁十一局集团温福

铁路工程指挥部三分部

二○○六年八月

水中墩桩基施工方案

一、工程概况

垂杨特大桥沿线跨越多条河流，共有5个桥墩位于水中，分别为：

50#、55#、56#、61#、82#墩；各墩的水中桩基数量为：

8、5、3、8、4，共计有28根水中桩基。

水中墩桩基为钻孔灌注桩，直径为125cm，桩长57～76m。

桩基钢筋笼设计为Ⅱ级钢筋。

桩基穿越地层分布为：

一般填土、淤泥、砂砾层、粉质粘土、黏土、砂层、全风化花岗岩层。

二、总体施工方案

水中墩桩基的施工工艺、流程与地上墩桩基的施工工艺、流程基本上相同。

不同点如下：

采用木桩搭设钻机平台用以钻孔；桩顶处采用长钢护筒，钢护筒加工时需增设加固支撑钢筋或钢板，保证钢护筒受挤压时不变形；护筒内泥浆的内外循环均采用排污泵，防止泥浆外溢污染河流。

三、施工工艺及流程

1、施工工艺

水中墩桩基的施工工艺具体见下图：

水中墩桩基施工工艺流程框图

2、施工准备

2.1钻机平台搭设

木桩钻孔平台位置依据水中墩桩基位置确定，尺寸与承台形状大致相同（16×8.4m），钻孔平台顶面宽度应能保证钻孔机具摆放和人员通行。

河床面以上木桩高度为3～4m，河床面以下木桩高度依据现场实际地质情况进行确定（木桩总长应不小于8～10m）。

木桩直径为18～20cm，间距为0.4m，木桩排距为2.8m，两排木桩间（在水面以上）用Φ20木桩作为拉杆，把两排木桩联结成整体，并用木桩在内、外木桩设斜向剪刀撑，以保证结构受力的稳定性，桩顶设Φ25圆木分配梁。

钻孔平台施工前，测量班测放出墩位位置，并用竹竿做好标志（以保证木桩插打位置），木桩采用船上简易打桩机插打，人工配合。

在水泥船上安装支架，设电动卷扬机及打桩榔头（重约0.5t），水泥船用钢丝绳直接固定（河道多属静水）于岸边，木桩从水面垂直下打，如有打偏则在木桩一侧补打一根，木桩顶面标高应高出河道常水位水面标高1.5米。

钻孔平台木桩插打好并联结牢固后，在其上铺设方木或槽钢分配梁（兼做钢护筒插打导向），分配梁安装时要将钢护筒位置错开，以保证钢护筒插打。

2.2桩位测量放样

根据布设的控制点坐标及桩位平面布置关系，推出每个墩台中各桩位的坐标，用全站仪对其进行精确定位，并在桩的前后左右距中心2m处分别设置十字护桩，供随时校核桩位中心。

2.3造浆池、沉淀池、泥浆池布置

水中桩基的造浆池、沉淀池、泥浆池设置在岸上，如河岸地面比水中常水位高时，应将泥浆池挖深，并能保证护筒内施工水位。

钻孔施工中，护筒内泥浆采用排污泵将其引入泥浆池进行循环，要经常观察护筒内泥浆面高度，防止泥浆外溢流入河流造成污染。

泥浆排放到指定的排放坑，定期用泥浆车拉至指定地点，不得污染施工便道和沿线农田。

2.4埋设护筒

水中桩基护筒采用长钢护筒，护筒直径为1.5m，壁厚为6mm，长度则根据现场实测数值确定，共设计6m、5.25m、4.5m三种长度。

护筒加工时在每1.5m处增设一道加固筋，保证护筒受挤压不变形。

埋设钢护筒时测量班跟班作业，其平面中心偏差不大于5cm，倾斜度小于1%，确保护筒一次性埋设成功。

在钢护筒全部插打完成之后，满铺脚手板，完善墩位施工平台并检查验收，合格后即可进行钻孔桩施工。

2.5泥浆制备

选择并备足良好的造浆粘土，使泥浆的压力超过静水压力，能在孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔隙渗流，保护孔壁防止坍塌。

制浆采用泥浆搅拌机搅拌，其比重、粘度、静切力、含砂率、失水量等各项指标均符合规范要求，在钻进过程中，试验人员要定期检测泥浆各项性能指标，以便随时调整，使钻孔工作顺利进行。

泥浆指标符合下列要求：

A、比重：

冲击钻使用实心钻头时，孔底泥浆比重不宜大于：

黏土、粉土1.3；大漂石、卵石层1.4、岩石1.2，反循环钻孔1.05～1.15。

B、黏度：

一般地层为16～22S，松散易塌地层为19～28S。

C、含砂率：

新制泥浆不宜大于4%。

D、胶体率：

不应小于95%。

E、PH值：

应大于6.5。

2.6钻孔设备及布置

为满足全桥施工工期要求，根据水中墩桩基所处地质特点，嵌岩桩采用冲击钻施工，摩擦桩采用反循环回转钻施工，并在钻进过程中根据土层变化情况及时对钻头加以改进，一般土层中采用笼式钻头，强风化至弱风化岩层及其他坚硬土层改换牙轮钻头，并经常维修磨耗部位，确保钻孔直径符合设计要求。

根据水中墩桩基的特点及数量，拟进场回转钻机5台、冲击钻1台，每墩位处设置1台钻机，集中突击单个墩台钻孔桩。

3、钻孔

3.1钻机安装及定位

安装钻机时，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移及沉陷，为防止台风袭击及其他意外情况的发生而影响钻机的稳定，钻机顶端采用缆风绳对称拉紧。

3.2钻进

3.2.1冲击钻机钻孔

钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检修后开始安装就位，冲击钻采用十字形实体钻头，开钻前用护桩校核吊钻钢绳、钻锥尖与孔位中心在同一垂直线上，保持钻孔垂直。

初钻时，采用小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔孔口坍塌。

当钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击。

一般在坚硬漂、卵石和岩层中采用中、大冲程，松散地层采用中、小冲程。

钻进过程中，须勤松绳、少量松绳，不得打空锤，勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。

为防止护孔加大混凝土用量，选用的钻头直径应保证成孔直径符合设计要求。

钻孔过程中应经常检孔，当钻头直径磨耗超过1.5cm时，应及时更换、修补。

钻进中经常注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判断地质类别，并与设计提供的地质剖面图相对照，及时根据地质条件调整钻进工艺。

钻孔作业应连续进行。

因特殊情况必须停钻时，应将钻锥提至孔外，以防埋孔，并在孔口加设护盖及安全标志，以防安全。

3.2.2旋转钻机钻孔

根据本桥桩基地质特性及桩长情况，选用反循环式回转钻，开钻前，以十字护桩校核孔位，并保持钻杆、钻头中心在同一垂直线上。

开钻时，先往孔底供泥浆，换出原孔中的清水。

然后开动空压机送风吸渣，最后开动钻机转盘机构，以低速开钻，直至整个钻头进入正常速度钻进。

反循环排渣用一台18m3/min的空压机，压力在0.7MPa左右。

正常钻进时，为了保证钻杆垂直，孔位准确，采用减压钻进，当孔底土质较硬时可在钻头上方加以配重块，但钻压不得超过钻头加钻杆、配重总重的80%，使钻杆在钻进过程中始终受拉而保持钻杆垂直，以避免弯孔、斜孔现象的发生。

换接钻杆时，将钻杆稍提升30cm左右，先停止钻锥回转，再送风，将孔底钻渣吸尽，再放下钻锥，进行换、接钻杆工作，以防钻渣沉淀而发生埋锥事故。

另外，随时注意筒口泥浆面标高，如果孔内水头逐渐下降时，立即将新鲜泥浆补入护筒，以免发生坍孔事故。

钻进过程中要经常核对地质情况，判断并确定嵌岩深度和孔底标高；检查钻杆有无偏斜，严格控制钻孔速度，并采用扫孔方法予以纠正；因故冲断钻进时立即将钻头提至安全位置（一般0.5～2m），并送气10～15min，让砂石完全排出钻杆，再钻进时先送气10～15min，让泥浆充分循环，直到泥浆正常之后慢慢放下钻具钻进，要特别注意停钻时先提钻，停主机泵组，等排出的泥浆中无渣时方可停风，否则将会造成埋钻事故。

4、清孔

钻孔至设计标高后，对照地质剖面图核对孔底地质情况，确保嵌岩桩桩底嵌入坚岩深度不少于2m，同时用探孔器检查孔径、孔形。

探孔器加工长度6m，直径比设计桩径略小1～2cm，以Φ22钢筋为主杆，检查时应下至孔底，准确判明孔径、孔形。

以抽浆法作为本桥桩基的主要清孔方法。

对于以反循环旋转钻施工的，终孔后停止进尺，利用钻机的反循环系统的泥石泵持续吸渣5～15min左右，使孔底钻渣清除干净。

对冲击钻成孔，清孔方法是射水法，方法是用一根水管插入孔底，注入高压水，使水将泥浆冲稀，泥浆比重逐渐降低后在孔口处用排污泵抽出，达到所要求的清孔标准后，可停止清孔。

清孔完成的标准是孔内泥浆比重各项指标及孔底沉渣厚度符合规范要求，不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。

5、钢筋笼骨架的制作、安装及声测管安装

5.1骨架制作

钢筋骨架的制作采用加劲筋成型法。

制作前先按图纸尺寸对各种型号的钢筋进行下料，将加劲箍围绕样板弯制成箍圈，在箍筋圈上标出主筋位置，将主筋摆放在平整的工作台上，并标出加劲箍的位置。

焊接时，使加劲筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，并用木制直角板校正加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊牢固。

在一根主筋上焊好全部加劲筋后，在骨架两端各站一人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后抬起骨架搁于支架上，按设计位置布好Φ8箍筋，点焊牢固。

5.2骨架保护层设置

根据设计要求，本桥桩基主筋净保护层厚度为7cm，拟采用圆形箍25#水泥砂浆预制块绑扎在骨架侧主筋上，预制块尺寸为直径15cm、厚5cm、且中心开孔，用12号铁丝（预埋垫块中）沿钻孔竖向每隔2m设一道，每道沿圆周对称设置4块。

5.3声测管加工及安装

根据设计要求，水中墩桩基均设置声测管，每桩布置3根，沿桩周均匀布设，作为桩基检测用。

声测管采用无缝镀锌钢管，外径58mm、壁厚1.2mm，每节长度9m，用套管丝口接长，底标高同桩底一致，高出桩顶50cm。

钢筋笼制作好后，将声测管布置在笼内侧，与骨架焊接牢固，严禁穿孔，随骨架一道下至孔内。

当桩基骨架小于桩长较多时，将声测管按骨架标准加劲箍紧，加固材料为Φ16园箍，下至孔底后再与上骨架对应声测管丝口连接。

下放前须将管底密封，至骨架下放完成后密封管顶，防止漏水和泥浆。

5.4、骨架起吊及安装

骨架分节制作，每节长度不宜超过9m，用平板车拉运至待浇孔位，用16t吊车配合钻机安装。

为了保证钢筋笼在吊装过程中不变形，采用型钢或钢管沿笼长方向绑扎牢固，用吊车吊起徐徐放入孔中，并拆除加固内撑，当最后一道加劲箍接近孔口时，用钢管穿过加劲箍固定在钻孔平台上，用上述方法吊起下一节钢筋笼，逐根主筋对位后，采用单双搭接焊连接，直至下完最后一节骨架，调整笼底标高至设计面，用Φ16筋为吊筋，准确控制好吊筋长度，固定在钻孔平台上。

6、导管安装

选择直径30cm、壁厚不小于6mm的无缝导管，并应符合下列要求：

A、内壁光滑圆顺，内径一致，中节长2m，底节长4m；

B、使用前应试拼、试压、不得漏水，编号并自下而上标识尺度，连接螺栓的螺帽在上；

C、按1.5倍孔底静水压力进行水密性试验，保证灌注过程中不漏水和爆裂；

D、导管长度根据孔深、操作平台高度等因素决定，漏斗底口至孔口距离应大于一节中间导管长度。

导管用吊车配合安装，严格按标识顺序进行，严格控制接头严密性。

7、二次清孔

导管下放完成后，在砼浇注前进行二次清孔，方法为用高压射水向导管内喷射，目的是使沉渣悬浮，保证孔底沉渣厚度符合设计及规范要求，具体控制为嵌岩桩不大于5cm，摩擦桩不大于30cm。

8、水下混凝土灌注

8.1漏斗及储料斗的选取

二次清孔完毕后,即刻安装导管顶部漏斗和预备储料斗，要求储料斗和漏斗的高度满足导管拆卸需要，以及在砼灌注的最后阶段时能满足对导管内混凝土柱的高度的需要。

一般漏斗容积不小于0.8～1.2m3，加上储料斗的容积必须确保首批砼能满足导管初次埋深不少于1m。

水中桩基中61#桩基最长，以61#为最不利状况进行计算，顶部漏斗和预备储料斗的容积不小于3.5m3。

8.2隔水栓设置

为保证首批砼能够顺利下至孔底，需在漏斗口下、导管顶部设置防止泥浆进入导管内部的隔水栓。

根据施工经验，隔水栓采用橡胶球，其直径比导管内径小2～2.5cm，开始灌注前，将球置于孔内水面以上0.3m左右导管内，再于漏斗口放置一比漏斗口直径大2cm的圆铁板，铁板中部设一吊环，以钢绳牵引出，在首批砼下落前用卷扬机牵引钢绳，铁板提出后，漏斗及储料斗内砼迅速下落，一般情况下，橡胶球会从孔底浮上。

8.3砼配制及运输

8.3.1砼配制

按设计要求的等级及抗腐蚀要求配制水下砼，并应符合下列要求:

A、水泥各项性能应符合现行标准，初凝时间不宜早于2.5h，标号不低于32.5级。

B、粗骨料优先采用卵石，径2～3cm；细骨料宜采用河砂；

C、砼坍落度18～22cm；

D、保证砼的初凝时间长于整桩灌注时间。

严格按照上述要求选定砼原材料，确定水下砼的最佳配比，保证最佳质量、经济适用的原则。

8.3.2砼的搅拌及运输

由于场地限制，施工线路长，拟定砼采用集中拌和，由1台750L和1台1000L型强制拌和机组成的拌和楼负责供应所需砼。

拌和好的砼采用砼输送罐车运至施工现场，为保证砼灌注的连续性,配备4台容积为9m3罐车。

8.4灌注砼

水中桩基采用拖泵进行砼的灌注，先整修好砼运输道路，再将拖泵安装到适当位置，并连接好泵车的输送管道，保证管口直接对准漏斗口下料。

首批砼进入孔底后，立即探测孔内砼面高度，精确计算出导管埋置深度，如符合要求即可进行正常灌注。

灌注开始后，应紧凑地、连续进行，严禁中途停工，在灌注过程中应注意以下几点，确保灌注质量：

A、防止砼从漏斗顶口溢出或从漏斗外掉入孔内，影响孔内泥浆稠度，导致探测不准确；

B、注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量并记录砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除；

C、严格控制拆管时间，不宜超过15min，拆下的导管应立即冲洗干净，堆放整齐；

D、当导管内砼不满或含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管；

E、当砼面接近骨架底端时，为防止骨架上浮，可采取下列措施：

a、在砼中加入适量缓凝剂，增加砼的流动性；

b、加大导管埋深，控制砼下落速度；

c、当砼面进入骨架4～5m后，适当提升导管，减小导管埋深。

F、为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，以便灌注结束后，将该段砼清除，增加的高度控制在1.0m。

G、当砼接近设计标高时，估算砼用量，及时通知拌和站按需要拌制，以免造成浪费。

9、拔护筒

砼灌注完成后，即可拔出钢护筒。

四、钻孔质量标准

表4.1水中墩桩基成孔质量标准

项目

允许偏差

孔中心位置（mm）

不大于10cm

孔径（mm）

不小于设计规定

倾斜度

不超过1%

孔深

不小于设计值,嵌岩桩符合嵌岩深度

沉淀厚度

摩擦桩不大于30cm,嵌岩桩不大于5cm

五、质量保证措施

1、钻孔过程应连续进行，并随时注意地质变化，及时根据地质变化情况调整钻进工艺；

2、钻进过程中随时用全站仪校核桩位中心是否与钻杆、冲锤（钻锥）中心保持一致，发现偏移及时校正；

3、随时检测钻孔中泥浆指标，根据地质变化情况及时调整泥浆指标，保证钻孔顺利进行；

4、严格对成孔进行各项技术指标检查，确保成孔质量符合设计、验标及规范要求；

5、对骨架连接进行试焊抽检，确保焊接质量；

6、严把砼原材料关，选用合适的配比及外加剂，严格控制砼的初凝时间，由专人负责拌和站成品砼的监控；

7、做好钻孔原始记录和灌注记录，特别是灌注记录，保证灌注过程的全程监控；

8、钻孔及灌注操作过程由施工经验丰富、操作熟练的工人担当；

9、对钻进、成桩过程实施全程监控，严格作业交接班和值班制度。

六、安全保证措施

1、对进场钻孔及其配套设备进行全面检修，保证机械的正常运转，钻孔及灌注过程做到随时检查；

2、各种泥浆地边设置安全标志及防护网，防止人员落入其中；

3、钻进及灌注过程中配备专职安全员，全程监控施工安全；

4、规范现场施工用电，保证各种机械设备的用电安全，防止触电。

七、附：

首批砼计算示意图

首批混凝土数量计算公式：

V≥πD2/4（H1+H2）+πd2/4h1

式中：

V—灌注首批混凝土所需数量（m3），

D—桩孔直径（m），

H1—桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m，

H2—导管初次埋置深度（m），一般为1.0m，

d—导管内径（m），

h1—桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外或泥浆压力所需的高度（m），即h1=Hwγw/γc，

Hw—桩孔内水或泥浆的深度（m），

γw—桩孔内水或泥浆的容重（kN/m3），

γc—混凝土的容重（kN/m3），一般为24kN/m3。

垂杨特大桥水中桩基中以61#桩基为最不利状况，其计算如下：

h1＝（80.9＋1.5－1.0－0.4）×11.2÷24＝37.8m；

V＝π×1.252×（0.4＋1.0）÷4＋π×0.252×37.8÷4＝3.5m3。