水中墩桩基施工方案.pdf

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1、温福铁路(浙江段) 标段垂杨特大桥水中墩桩基施工方案水中墩桩基施工方案中铁十一局集团温福中铁十一局集团温福铁路工程指挥部三分部铁路工程指挥部三分部二六年八月水中墩桩基施工方案水中墩桩基施工方案一一、工工程程概概况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 5776m。桩基钢筋笼设计为级钢筋。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。二二、总总体体施施工工方方案案水中墩桩基的施

2、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。三三、施施工工工工艺艺及及流流程程1 1、施工工艺、施工工艺水中墩桩基的施工工艺具体见下图：水水中中墩墩桩桩基基施施工工工工艺艺流流程程框框图图搭设钻机平台制备泥浆桩位放样安放护筒钻机就位、对中钻进导管使用前试拼装、 做水密性试验钢筋笼制作移至孔位成孔检查清孔下放钢筋笼安装导管、二次清孔制备混凝土浇筑水下混凝土输送混凝土2 2、施工准备、施工准备2.12.1 钻

3、机平台搭设钻机平台搭设拔除护筒木桩钻孔平台位臵依据水中墩桩基位臵确定，尺寸与承台形状大致相同（168.4m），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 34 m， 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 810 m）。木桩直径为1820cm，间距为 0.4 m，木桩排距为 2.8 m，两排木桩间 （在水面以上）用 20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 2 5 圆木分配梁。钻孔平台施工前，测量班测放出墩位位臵，并用竹竿做好标志（以保证木桩插打位臵），木桩采用船上简易打桩机插打

4、，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臵错开，以保证钢护筒插打。水中墩桩基钻机平台示意图320.51.532.8直径0.20木桩?1.25直径0.25木桩注 : 1.本图尺寸单位为m， 2.竖向木桩设计长度为810m， 3.四排竖向木桩采用20cm木桩横向连接和25cm木桩纵向连接成整体， 4.纵向木桩打入土层

5、应保持在5m，木桩露出水面在1.5m左右。直径0.16木桩52.22.2 桩位测量放样桩位测量放样根据布设的控制点坐标及桩位平面布臵关系， 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 处分别设臵十字护桩，供随时校核桩位中心。2.32.3 造浆池、沉淀池、泥浆池布臵造浆池、沉淀池、泥浆池布臵水中桩基的造浆池、沉淀池、泥浆池设臵在岸上，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

6、地点，不得污染施工便道和沿线农田。2.42.4 埋设护筒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 6 mm，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。2.52.5 泥浆制备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。

7、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 1.051.15。B、黏度：一般地层为 1622S，松散易塌地层为 1928S。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。2.62.6 钻孔设备及布臵钻孔设备及布臵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

8、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，每墩位处设臵 1 台钻机，集中突击单个墩台钻孔桩。3 3、钻孔、钻孔3.13.1 钻机安装及定位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。3.23.2 钻进钻进3.2.13.2.1 冲击钻机钻孔冲击钻机钻孔钻机就位前，对主要

9、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

10、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。3.2.23.2.2 旋转钻机钻孔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

11、，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臵 （一般 0.52m） ， 并

12、送气 1015min，让砂石完全排出钻杆，再钻进时先送气 1015min，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 4、清孔、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 12cm，以 22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 515min左右，使孔

13、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 5、钢筋笼骨架的制作、安装及声测管安装、钢筋笼骨架的制作、安装及声测管安装5.15.1 骨架制作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臵，将主筋摆放在平整的工作台上，并标出加劲箍的位臵。焊接时，使加劲筋上任一主筋的标记对准

14、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，按设计位臵布好 8 箍筋，点焊牢固。5.25.2 骨架保护层设臵骨架保护层设臵根据设计要求， 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，每道沿圆周对称设臵 4 块。5.35.3 声测管加工及安装声测管加工及安装根据设计要求，水中墩桩基均设臵声测管

15、，每桩布臵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，将声测管布臵在笼内侧，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 16 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。5.45.4、骨架起吊及安装、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

16、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16 筋为吊筋，准确控制好吊筋长度，固定在钻孔平台上。6 6、导管安装、导管安装选择直径 30cm、壁厚不小于 6 mm 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

17、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 7、二次清孔、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 30 cm。8 8、水下混凝土灌注、水下混凝土灌注8.18.1 漏斗及储料斗的选取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

18、混凝土柱的高度的需要。一般漏斗容积不小于 0.81.2m3，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 3.5 m3。8.28.2 隔水栓设臵隔水栓设臵为保证首批砼能够顺利下至孔底，需在漏斗口下、导管顶部设臵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 22.5cm，开始灌注前，将球臵于孔内水面以上 0.3m 左右导管内， 再于漏斗口放臵一比漏斗口直径大 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

19、，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。8.38.3 砼配制及运输砼配制及运输8.3.18.3.1 砼配制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 23cm；细骨料宜采用河砂；C、砼坍落度 1822cm；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。8.3.28.3.2 砼的搅拌及运输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

20、1 台 1000 L 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。8.48.4 灌注砼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臵， 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，精确计算出导管埋臵深度，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

21、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 45m 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

22、。9 9、拔护筒、拔护筒砼灌注完成后，即可拔出钢护筒。四、钻孔质量标准四、钻孔质量标准表表 4.14.1水中墩桩基成孔质量标准水中墩桩基成孔质量标准项项目目孔中心位臵（mm）孔径（mm）倾斜度孔深沉淀厚度允允 许许 偏偏 差差不大于 10cm不小于设计规定不超过 1%不小于设计值, 嵌岩桩符合嵌岩深度摩擦桩不大于 30cm,嵌岩桩不大于 5cm五、质量保证措施五、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

23、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、安全保证措施六、安全保证措施1 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、各种泥浆地边设臵安全标志及防护网，防止人

24、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：首批砼计算示意图七、附：首批砼计算示意图首批混凝土数量计算公式：VD2/4（H1+H2）+d2/4h1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导管初次埋臵深度（m），一般为 1.0m，d导管内径（m），h1桩孔内混凝土达到埋臵深度 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=Hww/c，Hw桩孔内水或泥浆的深度（m），w桩孔内水或泥浆的容重（kN/m3），c混凝土的容重（kN/m3），一般为 24 kN/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（80.91.51.00.4）11.22437.8m；V1.252（0.41.0）40.25237.843.5m3。