桥梁深水基础施工方案及施工工艺

5.2.1.某桥梁深水基础施工方案及施工工艺5.2.1.1.概况大桥位于巴中侵蚀低山区，在曾口场下游约3km跨越某河，桥位处航道等级为Ⅶ级，航道尺度（航深×航宽×回旋半径）0.9×12×249m，桥位处河面宽约110m。本桥采用大跨混凝土连续梁桥，中心里程为D1K24+610，桥跨布置：8×32+（48+80+48）+7×3。桥位处轨底至河底高50m。两座桥梁下部结构均采用T形桥台，圆端形桥墩及圆端形空心墩，基础采用钻（挖）孔桩基础。水中墩基础采用双壁钢围堰施工，需搭设水中栈桥及钻孔平台。5.2.1.2.施工方案见“表5.2.1-1”。5.2.1.3.施工方法及工艺本桥陆地桩基、浅水桩基、墩台、现浇连续梁施工法同“3.5.桥梁工程”，不再详述。重点主要是深水基础施工，施工方法及措施如下：表5.2.1-1深水基础施工方案表水上运输、砼供应、保证通航方案采用通岸短栈桥和驳船运输相结合的水上运输方案，通岸短栈桥仅用于岸边浅水区墩的施工，并可用作辅助码头。在岸上设置砼拌和站，用于桥梁下部及上部砼的施工，砼水平运采用砼运输、运输船运送，垂直运输采用泵送。本方案不影响航道的正常通航，为了保证通航的安全，在江上设置航标、导航塔等设施，并安排专人昼夜值班。钻孔桩基础施工方案陆地钻孔桩在桩基施工作业场地范围内用推土机平整碾压，采用钢护筒进行孔口段护壁，挖埋法埋入护筒，根据地质情况选用冲击钻机、循环钻成孔，泥浆护壁，桩体砼采用导管法进行水下砼灌注。浅水中钻孔桩采用草袋围堰然后填土（抽水）筑岛作为钻孔桩施工平台，桥两端搭设通岸栈桥，利用吊车安装钻机，采用冲击钻、循环钻成孔。深水中钻孔桩深水中利用浮运双壁钢围堰搭设钻孔平台，利用浮吊安装钻机，采用冲击钻、循环钻成孔。承台施工方案陆地承台开挖采用明挖，并采取支护措施确保坑壁成型，绑扎钢筋，立模后按常规法浇注砼。水深3m左右的水中承台采用钢板桩围堰进行围护挡水。深水承台利用双壁钢围堰，在双壁钢围堰内进行承台开挖和模筑施工。墩台施工方案墩台身采用大块整体钢模板拼装组合，起重机吊装就位；钢筋集中制作现场整体吊装；砼泵送入模，人工振捣。15m以下的墩一次浇筑，15m以上的墩分多次浇筑。连续梁悬灌施工方案先施工0#梁段，根据具体情况选择落地支架或墩顶托架进行施工，落地支架采用钢管或制式器材搭设，托架采用制式杆件或型钢，立模、布设钢筋、钢绞线，泵送砼一次浇筑成型，张拉、压浆完成后，在0#块上安装挂蓝。悬灌采用对称、同步浇筑施工。边跨直线段，采用支架法现浇。合拢时，先合拢边跨合拢段，拆除临时支墩进行第一次体系转换，然后合拢中跨合拢段。合拢时采取临时固结刚性锁定，两端进行均衡压重。悬灌梁的标高、线形控制采用铁科院开发的软件随时进行信息反馈和调整。简支T梁施工方案采用预制架设法施工，T梁在制梁场预制，架桥机逐孔架设。5.2.1.3.1.施工栈桥施工分别从两岸浅水区修建便道，再分别搭设栈桥，栈桥宽6m，栈桥为15m一跨，每个临时墩布置3根Φ80cm钢管桩、桩间设置横向剪刀撑连接系，桩顶设置钢结构分配梁，栈桥梁部采用贝雷梁拼装、铺设桥面板，栈桥与桥墩基础施工平台连接，以保证吊机到墩位作业。具体见施工栈桥示意图5.2.1-1。栈桥基础采用打入钢管桩，钢管桩顶部设型钢承台，承台上设钢支座，沿线路纵向架设贝雷梁，贝雷梁上部沿栈桥横纵向架设工字钢作桥面分配梁，与贝雷梁之间联结采用勾头螺栓连接，上部铺设钢板，与工字梁焊接。贝雷梁横向之间设剪刀撑，确保施工栈桥整体稳定。钢管桩直径采用Φ60cm，钢板壁厚12mm，长度根据设计荷载及地质状况综合考虑布设要求经计算确定。(1)钢管桩施工履带吊停放在已施工完成的施工便道，吊装悬臂导向定位支架，悬臂导向定位支架精确就位后，运输钢管桩就位。履带吊机起吊底节钢管桩吊至设计桩位并插桩，让钢管桩自沉入土，待一组全部钢管桩就位后，用履带吊将振动锤与液压夹钳吊至钢管桩顶口，用液压夹钳将钢管桩顶口夹住检查桩的垂直度满足要求后，开动振动锤振动，每次振动持续时间不宜超过10～15min，过长则振动锤易遭到破坏，太短则难以下沉。每根桩的的下沉一气呵成，不可中途停顿或较长时间的间隙，以免桩周土恢复造成继续下沉困难。单根桩节按起吊高度和重量控制最大为15m，单根桩长超过15m分为2节，底节钢管桩入土至导向架施工平台上0.5～1.0m高度时，移去振动锤进行接桩。用履带吊将顶节钢管桩就位后，逐根就位，钢管桩就位后进行两节桩的焊接，同时履带吊换上桩锤和液压夹钳。桩与桩之间焊接质量经检查合格后重新进行打桩，直至将桩打到设计深度。贝雷梁剪力撑直径为600mm钢管桩栈桥制动墩栈桥制动墩剪力撑栈桥纵断面布置图600A--A断面AA说明：图中尺寸除注明以外，均以cm计。6*1500=9000图5.2.1-1施工栈桥结构示意图沉桩导向架设计：栈桥设计跨度为等跨15m，定位的思路考虑利用架桥机的原理，采用贝雷桁架与型钢加工形成一整体悬臂导向架，贝雷桁架长13m，导向架末端与已经铺设完成的栈桥前端贝雷梁销接，导向架前端按设计的桩位预留孔位并设置导向系统。先利用已经形成的栈桥作为待施工钢管桩的粗定位导向，再利用前端导向架上的微调系统完成钢管桩的精确定位。通过此导向架系统可以将水上定位转变为陆上定位，避免由于水流对定位的影响。施工中将导向架加工为整体结构。施工完一跨栈桥后，利用履带吊将导向架整体吊装与栈桥主梁连接，精确放出桩位，调整导向轮位置控制桩位后，履带吊配合振动锤沿测定孔位打桩。一排钢管桩振打完毕将导向架移开，铺设分配梁、主梁及桥面系，然后转入下一孔便桥施工。(2)栈桥架设打桩施工完成后，检查桩的偏斜及入土深度与设计无误后，在钢管桩之间安设型钢剪刀撑使其形成整体。同时在桩顶按设计尺寸气割槽口，并保证底面平整；标准跨先吊放2根Ⅰ32a横向型钢分配梁，与钢管桩焊接固定；每联接头桩位置先吊装纵向分配梁，并与钢管桩焊接固定，在其上再吊放横向分配梁。钢管桩施工完成以后，施工栈桥采用履带吊机架设贝雷桁架主桁纵梁，贝雷桁架在拼梁场分组拼装，汽车运至铺设位置，吊机起吊安装成主桁整体，并与分配梁连结。施工栈桥钢梁架设详见图5.2.1-2。桥面施工：在已架设好的贝雷桁架纵梁上安装桥面系，其中Ⅰ22a横梁与贝雷桁架纵梁的连接采用骑马螺栓连接，Ⅰ12.6a面板纵肋满焊在Ⅰ22a面板横肋上。标准化模块间设置1cm的缝隙，用于防止因温度变化而引起的桥面板翘曲起伏。栈桥栏杆立杆及横杆均采用Φ48×3.5mm普通钢管制作。栏杆采用在岸上加工区统一制作连接成片，运至栈桥吊装焊接。栈桥两侧均设置栏杆，在每联接头处断开。栏杆按设计图纸设置立柱，焊接在桥面系横梁上。栈桥栏杆通过粉刷不同颜色油漆以区分禁吊区和非禁吊区，并在栈桥上设置警示灯和夜间照明设施。履带吊贝雷桁架图5.2.1-2施工栈桥钢梁架设图5.2.1.3.2.深水桩基施工钻孔桩施工工艺流程：钻孔施工平台建立→插打钢护筒→安装钻机、钻孔→一次清孔→拆除钻具→检孔→安装钢筋笼、导管→二次清孔→浇筑水下混凝土→桩身混凝土质量检查。(1)主要施工设备及机具①水上浮吊水上高架浮吊主要由六七式铁路战备舟桥器材的标准舟节、分水节、公路栈桥箱形梁、托架、电动锚机及动臂吊机组成的水上起重设备，岸上到水中及水中的所有起重吊装作业全部由浮吊来完成。浮吊的性能：最大起重20吨，最大起重高度30米，起重幅度6—18米，起重臂旋转角度220度。其拼组形式见图5.2.1-3。900枕木垛270顶视图270120270270侧视图900地横梁底座16590012.55m栈桥梁295图5.2.1-3浮吊拼组形式图②运输船运输船由标准舟节、公路栈桥梁、电动锚机等拼组而成，由机动舟顶推，运送成孔钻机、钢护筒、钢筋笼、钢模板、混凝土或其它材料；根据现场施工的实际需要，可调整标准舟节的数量来改善运输能力，其拼组形式见图5.2.1-4。③浮运龙门船浮运龙门船由中—60浮箱、六五式军用墩和六四式军用梁、天车等拼组而成，在浮运船上设立两组龙门吊。④钢围堰拼组浮平台钢围堰拼组浮平台由中—60浮箱、箱形栈桥梁、电动锚机等组成，用于双壁钢围堰底节部分拼组时的作业平台。⑤机动舟机动舟（300马力）是水上运输的主要动力设备，用来顶推浮吊、浮运龙门船、浮平台及运输船到位作业。60003000200030006000中—60浮箱栈桥梁说明：图中尺寸均以毫米计。复核制图设计运输船示意图图号比例日期3000200030002000图5.2.1-4运输船拼组形式图⑥钻机钻孔采用ZSD2500型气举反循环旋转钻机(每个主墩上二台)，在砂性土及淤泥层采用三翼钻头钻进，在基岩中换成牙轮钻头钻进。⑦泥浆机每台钻机配置ZX-500型泥浆制备分离系统一套，并将护筒间用泥浆槽(用钢板焊接而成)连接用于泥浆循环，墩旁配备泥浆船，满足钻孔废浆、废渣排放需要，采用膨润土按比例掺入CMC、PHP、Na2CO3配制的优质泥浆。(2)钻孔平台深水中各墩桩基础均采用固定式水上平台法进行钻孔施工，栈桥施工完毕后，然后将履带吊机移动并固定在栈桥端头，同时用浮箱拼装水上导向架平台，定位。利用拼装吊机及60T电动振动锤插打平台支撑钢管桩和拼装钻孔平台，配合导向架插打钢护筒。平台以打入Φ600mm钢管作支撑，平台顶面标高高于施工水位以上1.0m，平台由钢管桩、工字钢梁、牛腿及木板组成。各桩位置除了考虑工字钢梁的受力外，也要考虑到下护筒、钢套箱时方便导向、定位等因素。为防止涨退潮对钢管桩的冲击，需加大钢管桩的壁厚及增加钢管桩之间的横向连接系。经初步计算，钢管桩单根承载力按20t考虑，打入深度视不同位置的地质情况以满足承载力要求经计算确定。为了保证平台基础钢管桩的垂直度，避免基础钢管桩侵入桥墩桩基后造成后续施工困难，平台钢管桩施工前采用全站仪进行精确定位，施工过程中采用2台经纬仪来控制钢管桩的倾斜度。位于主航道上的桥墩基础，运输、拼组、布设双壁钢围堰作业，主要由水上施工设备来完成。(3)钻孔①钢护筒制作桩护筒采用厚度12mm的钢板螺旋形卷制而成，在工厂整体加工焊接好后运至工地，直径误差一般小于1cm，所有焊缝要求采用坡口双面焊，钢护筒进场后有专人检查焊缝以保证不漏水。②护筒埋设平台搭设时将钢护筒的位置预留出来，护筒埋设前在平台上精确测放出钢护筒的中心十字线，并安装导向框架。导向框架用工字钢焊接而成，平台顶面以上1.5m,平台以下1.5m，高度3m，平台以下用导链拉结固定于钢管桩基础上，框架与平台工字钢焊接为整体，钢护筒采用浮吊、吊车起吊，靠自重自然下沉至河床面，然后用DZ90振动锤振动下沉，边振打边采用经纬仪纠偏，直至达到要求的护筒底标高。护筒埋设垂直度要求小于0.5%,平面中心偏差±2cm。护筒击打到位后，采用角钢与平台钢管焊接成为整体，以防止水流冲击倾斜和增加平台的稳定和抗扭能力。③泥浆拌制、泥浆循环及排渣主墩钻进时主要利用相邻的3～4个护筒和平台上的滤渣筒作为泥浆循环用。泥浆拌制是本桥桩基施工的重点之一，钻进速度和成孔质量与泥浆及泥浆循环系统有密切关系。钻孔时由相邻的几个护筒相通并和泥浆船、泥浆净化器构成循环系统，钻孔前运浆船将岸上拌制的泥浆运到墩位，由输送管将泥浆泵送供应到各钻孔桩护筒内。钻进过程中泥浆及钻渣的混合物进入泥浆净化器，进行泥浆净化，分离出的钻渣用运渣船运到岸上处理，净化后的泥浆再输送回各钻孔护筒内使用。泥浆按墩位处地质情况进行反复试配，钻孔泥浆选用优质粘土或膨润土，经试验室配比试验确定，在生产区用拌浆机拌制。钻孔时泥浆比重选1.05～1.15左右，清孔时选1.10左右，粘度22s，新制泥浆含砂率小于3%，胶体率大于95%，PH值大于8.5。④钻孔顺序由于承台下桩基数量较多，间距较小，为防止两相邻钻机作业时由于振动或相互间水头作用影响，使下部的地层因扰动而发生塌孔乃至串孔，按隔桩钻进的原则施工，严禁相邻两根桩同时开钻；对已灌混凝土的桩基至少静置24h后周围桩才可开钻。⑤成桩施工钢筋笼在岸上集中加工并按要求设声测管，通过栈桥、运输船运送至墩旁，吊机配合安装。混凝土由两岸混凝土拌合站生产，通过