G541桩基水中施工专项方案.docx

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G541桩基水中施工专项方案

水中桩施工技术方案

一、工程概况

我公司承建G541紫阳汉王至洞河LJ-1合同段的施工，路线全长19.888公里，其中新建大桥760米/6座，中桥1300.41米/23座，经过对全线桥梁分布状况进行现场实地调查勘探，钻孔灌注桩共168根，桩基直径类别达6种，分别为φ1.20米424m/32根，φ1.30米796m/66根，φ1.40米442m/34根φ1.50米324m/24根，φ1.60米92m/6根，φ1.80米116m/6根，；其中沙坪河大桥1#、2#、3#墩6根桩基，庙沟中桥2#墩2根桩基，马桑沟中桥2#墩2根桩基，大沟大桥3#、4#墩4根桩基，田湾沟中桥2#墩2根桩基，窑厂沟中桥2#台2根桩基，沔浴河大桥2#、3#墩4根桩基及K74+223.9大桥3#墩2根桩基，共计24根桩基均位于汉江库区，水深位置约3-12米左右，其中沙坪河大桥和沔浴河大桥共10根桩基至江底最深处分别达12-14米左右；

二、钻孔桩施工方案

针对这7座桥梁现场实地调查情况，24根钻孔灌注桩均位于汉江库区边沿，桩顶至水面高度最浅处3米，最深处12米，必须根据不同桩基特点，采取不同的施工工艺，以求达到施工进展快、质量优、效果好的目的。

为此制定两种切实可行的施工方案，第一种，针对3-5米水深的桩基，共14根；采用筑岛围堰的方式进行施工。

第二种，针对5-12米水深的桩基，共10根，采用搭设钢便桥及打设钢管桩施工平台进行钻孔桩施工。

方案一：

筑岛围堰施工方案

1.1施工平面规划及施工顺序

我部施工的庙沟中桥2#墩、马桑沟中桥2#墩，大沟大桥3#、4#墩，田湾沟中桥2#墩,窑厂沟中桥2#台,合计14根桩基；其中桩顶至水面平均在水深3-5米左右，由于上游汉江库区不定期放水加近日阴雨不定，河面水位涨跌频繁，因此我部采用的筑岛围堰施工方法尽量考虑高水位，首先沿临时施工便道至桥墩位置最近处，从线路左侧至右侧（汉江边）进行施工。

1.2围堰筑岛的设计方案

施工时考虑围堰筑岛连成一体，围堰边界以系梁外5m为准，顶面按常水位加1m，即319m。

1.3围堰筑岛的施工方案

筑岛围堰从路基左侧距河岸最近位置开始填筑，为确保水流畅通可在桥墩至汉江边缘埋两排∮1.2m的加强型水泥管，填料可就地取挖泥浆池的土方加外运砂卵石进行混合改良，将填料运至筑岛河堤附近用挖机将混合料同弃土按照3:

1的比例混合，用装载机装运，由河边开始逐渐向前推挤，避免直接倒入河中被水洗去泥土，填筑宽度上游迎水面应超出系梁边缘不小于5m，负水面也不宜小于3m，以便后期施工。

首层填筑高度应比河面高出50cm,首层填筑完成后用压路机压实，压路机应不小于18T，压实处理时应注意观察围堰顶面距河面高度不得低于河面。

压实作业完成后，将筑岛外围用双层彩条布包裹，用装载机铲运卵石及人工装砂袋压住彩条布下边，使其紧贴河床，人工砂袋不少于3层，可在迎水面间距50cm打一排木桩稳定砂袋，彩条布的上边压在已填筑的筑岛的平面上，此时方可进行二次填筑。

二次填筑高度每层不超过50cm，分层压实，直至设计高程。

由于由于冲击钻施工作业需泥土造浆，泥浆池选在两墩之间，距围堰边缘不小于3m，为防止其渗漏水，底部可铺设彩条布，灌注水下砼时采用水泵抽到泥浆车内，禁止直接排放到汉江污染周边环境。

同时平台上要确保混凝土运输车能够通行。

1.施工流程

现场勘察→材料准备→测量放样→土袋毛石码堆投放→筑土压实→围堰加固。

2.施工方法

1）进行现场勘察、看现场水文地质情况、选择准备好合适材料。

2）根据图纸、围堰设计等进行施工放样、确定围堰位置。

3）投放装袋量为1/3、1/2的土袋，袋口应用麻绳或细铁丝绑扎、并进行抛投或码堆、不宜抛投的应采用顺坡滑落的方式，并要求上下层互相错缝、当位于河道中心可采用袋装小卵石或粗砂以免离析。

必要时用木桩、钢板打入河床进行加固。

根据要求堰顶需高出水面1.5m，堰筑仰水面边坡为1：

2.5，背面边坡采用1：

2。

岛面以上0.5m用硬塑性粘土填筑，为钻孔施工创造良好环境。

4）水面上的填土要分层碾压密实。

待围堰围至预定位置时进行边坡加固防护，为避免冲刷可用毛石码砌，土袋码堆等方法。

3.注意事项

1）填筑堰体的材料必须采用抗渗性能较好的粘土以利阻水避免漏水渗水。

2）为应对紧急情况应备好相应土袋、料车、石料、木桩等。

3）做好施工前的各项准备工作，防止筑岛围堰顶面和平台上的断裂形象。

如有发现情况及时采取处理措施，确保施工安全。

方案二：

搭设水上施工平台方案

我部施工的沙坪河大桥和沔浴河大桥共10根桩基至江底最深处分别达到12米左右；由于上游汉江库区不定期放水加近日阴雨不定，河面水位涨跌频繁，采用搭设钢便桥及打设钢管桩施工平台进行钻孔桩施工。

（1）施工安排 

根据工期安排和每台钻机的成桩进度，在沙坪河大桥布置2台钻机，沔浴河大桥布置1台钻机，按照钻孔桩的施工进度安排分区段进行施工，施工过程中随时根据各区段施工进度和工期要求对钻机数量和钻孔顺序进行调配，对控制工期地段和具备施工条件的钻孔桩优先进行施工。

（2）施工平台的建设 

水中桩施工必须根据实际情况综合考虑，进行筑岛及搭设稳定的水中平台，我部根据实际情况准备对本合同段水中桩进行如下处理施工。

沙坪河大桥1#、2#、3#墩6根桩基，沔浴河大桥2#、3#墩4根桩基，均位于汉江库区，水深在7-14m左右，我部拟采用搭设钢便桥及打设钢管桩施工平台进行钻孔桩施工。

先测量放样确定桩位，留出桩位，在桩位周围用打桩船带5T振拔锤打设长度16米的φ430×8mm的钢管桩，钢管桩倾斜度≤1%，钢管桩入土深度不小于3米，在钢管桩顶端焊接500×500×10cm的钢板，钢板上焊接32#工字钢，在工字钢顶面铺设防滑钢板链接成整体作为施工平台，并在相邻两根钢管桩之间用20#槽钢焊两道剪刀撑，使整个平台连接成一个整体，不但具有足够的承载力而且牢固不晃动，定期测量钢管桩周围河床面高程，为防止船只的碰撞，在河道的上、下游设置航标与夜间警示灯，并在外侧拉防护网进行防护，保证钢管桩平台高度大于最高水位不少于1.0米，施工便桥至桥墩附近，方便钢筋笼运输到位和砼浇注，平台打设好后，打设直径2.0米壁厚10mm的钢护筒，护筒入土深度不小于3米，护筒顶端高出水位1.5m，防止钻孔过程中因水的压力过大出现串孔现象，采用浮吊船吊放钻机和下设钢筋笼，采用汽车泵、地泵浇注砼，泥浆排放到泥浆船中，从泥浆船抽到运输车中运到当地征用的指定排放地点。

水中桩钢管桩平台的应力验算：

把整个钢管桩平台焊接成整体，不存在稳定性问题，只进行平台承载力计算，为保证钻机在整个施工过程中，水中平台有足够的承载力，根据容许承载力计算公式计算如下：

 a.计算依据：

《公路桥涵地基与基础设计规范》 b.按支撑桩计算：

φ430×10的钢管桩，入土深度为3m。

 单桩轴向允许承载力[P]计算公式为：

 [P]=0.5*（U∑aitili+aARa） 其中：

桩截面周长U=πd=1.351m 桩底面面积A=πr2/4=0.145m2  

对于钢管桩平台，根据地质资料，河床底以下10余米范围内为粘土，则可得：

 震动影响系数a、ai均取0.7 

支撑桩入土深度为3m，全部为粘土，即计算土层数i=1层，li=3m 

桩周土的极限摩阻力取软塑亚粘土最小值ti=25kPa 桩尖土的极限承载力取最小值Ra=1000kPa 将所有数值代入公式，得：

 [P]=0.5*（U∑aitili+aARa） 

=0.5*（1.351*0.7*25*3+0.7*0.145*1000） =86.21KN  即单根桩能承受8.6T左右的承载力。

冲击钻机自重14T，再加上导管、钢筋笼、人员等重量按20T考虑，而每根钻孔桩周围4根钢管桩承受一台钻机，所以每根钢管桩承载20/4=5＜8.6T，完全可以满足冲击钻的施工要求。

（3）桩位放样 

根据桥墩位各桩的坐标准确放出各桩的位置，通过护桩引到安全位置，打设钢管桩平台的护桩引到工字钢上，复核无误，经监理工程师检查批准后方准开钻施工。

（4）护筒埋设 

本合同段钻孔桩护筒采用壁厚8mm的钢护筒。

工作平台就位后，可埋设钢护筒。

围堰筑岛的施工平台上，护筒长度根据水文情况和入土深度不同而定，护筒入土深度一般为2.0～6.0m，护筒顶端应高出地面0.3m；钢管桩施工平台上，护筒应沉入河床冲刷线以下不小于2m，护筒顶端高出最高水位1.5m； 1.6m桩护筒直径取2.0m。

护筒平面位置的偏差应小于5cm，倾斜率小于1%。

在搭好的平台上，安装并调试钻机，调整钻机底盘处于水平状态，使钻机钻盘中心和桩位中心处于同一铅垂线上，钻机准确就位后，先将钻头放入护筒。

（5）泥浆控制指标及保证系统 

钻孔过程中采用泥浆护壁。

泥浆性能、泥浆循环系统景钻孔桩施工极为重要的一环，直接影响成孔安全、桩基质量、施工进度。

制备泥浆选用塑性指数IP>10的粘性土，不同土层泥浆比重的选用见下表。

钢管桩平台钻孔桩施工泥浆采用泥浆船循环，钻孔过程中经常进行泥浆指标的测定，并及时调整循环泥浆的指标。

在钻进砂层时，要在保持施工水头的同时，严格控制进尺，并调整泥浆浓度，以保证钻孔桩施工安全。

钻孔过程的弃浆应经过泥浆池反滤沉淀，弃碴堆放在指定地点，并及时清理运走。

 （6）钻孔 

钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修等。

钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，钻机和钢护筒中心的偏差不得大于2cm。

然后将钻机调平对准钻孔，把钻头吊起徐徐放入护筒内，对正桩位，启动泥浆泵，等泥浆输到孔内一定数量后，方可开始钻孔。

钻孔采用冲击钻机，钻机就位前，对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，检查孔内的杂物是否清理干净，尤其是掉下去的铁件，极易伤钻头、钻机。

 钻机安装就位后，整体应平稳牢固，确保施工中不产生位移和沉陷。

调整钻机钻盘中心应对准钢护筒中心。

 开始钻孔前，先启动泥浆泵和转盘（低速），使之空转一段时间备制泥浆，待泥浆输送到孔内一定数量后开始低速钻进，一定深度（大约在钻进2米）后，即可按不同的土质采用不同的转速和不同钻进速度进行钻孔。

由于本桥地质构造层主要为碎石粉质粘土，、粉细砂、中粗砂、强风化硅质板岩、中风化硅质板岩、微风化硅质板岩，由于钻孔进尺太快不利于泥浆护壁，钻进过程中采用低速慢档，进尺速度控制在10~30cm/h左右。

当钻到护筒下口上、下各2m范围及地层变化处时，进尺速度控制在0.5m/h左右，防止出现坍孔。

钻进过程中应经常注意土层变化，每进尺2m或在土层变化处应捞渣取样，判断土层，记入钻孔施工记录表，并与地质柱状图核对，不符时及时报告监理工程师与有关设计部门，以便及时采取应变措施，钻孔施工人员交接班时应详细说明本班钻进情况及下一班应注意的事项。

钻孔过程中要保持孔内的水头高度，并要防止扳手、管钳等金属工具或其它异物掉入孔内，影响钻孔的正常施工。

钻进作业必须保持连续性，应连续进行，不得间断，钻进过程中，应注意观测孔内泥浆的变化，确保泥浆水头高度，如有损失、漏失，应及时补充采取堵漏措施，升降钻头要平稳，不得碰撞护筒或孔壁。

拆除和加接钻杆时力求迅速。

钻桩孔钻至设计高程后，对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，满足设计要求后请监理工程师进行终孔检查，并填写终孔检查记录。

钻孔作业的劳动组织：

每台钻机配备施工人员5名，分两班施工，以确保钻孔工作连续施工需要。

 （7）清孔 

钻进时为减少弯孔和斜孔，采用吊锤法、减加泵量，加大泥浆稠度，终孔后，检查孔的中心偏位、孔径、倾斜度、孔深等，终孔检验合格后，立即进行清孔作业。

清孔采用换浆法。

清孔时钻机停止进尺，稍提钻锥在孔底空转 ，并保持泥浆正常循环，以中速压入比重1.1～1.25的较纯泥浆，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出，直到泥浆比重和含砂率满足要求。

清孔时注意保持孔内水头，以防止坍孔。

清孔后，从孔底提取泥浆试样，进行性能指标检验，试验结果应符合规范要求。

 提钻时避免碰孔壁，清孔后的泥浆性能指标、沉渣厚度应符合设计及规范要求。

（详见下表）清孔后用检孔器测量孔径和倾斜度，检孔器的焊接可在工地进行，检孔器外径D等于钢筋笼直径加100mm（但不得大于钻头直径），长度不小于4D～6D，如经检查发现钻孔有缺陷，应书面报告监理工程师，并采取适当措施，予以纠正，监理工程师检验合格后，即可进行钢筋笼的吊装工作。

（8）钢筋笼制作、安放 

钢筋笼分段制作成型：

根据钢筋笼的设计长度分节加工，钢筋笼两端及一个中部箍筋或加强箍筋内圈将主筋位置作上记号，依次将主筋与它们焊牢，然后再焊其它箍筋及加强箍筋。

钢筋笼之间接头单面焊，焊接长度≥5D，双面焊≥5D，焊接长度主筋错开搭接，错开长度大于35D，搭接处钢筋弯曲相同角度保证同一根主筋轴心在同一条直线上，最后在每段成型的钢筋笼上下端及中部每隔一定距离（2m左右）于同一横截面上对称设置四个混凝土垫块，以确保钢筋保护层厚度。

钢筋笼加工时必须确保钢筋笼的钢筋接头在同一截面内小于50% 。

环形箍筋与主筋的连接应采用点焊连接，螺旋箍筋与主筋的连接采用铁丝绑扎并间隔点焊固定。

钢筋笼焊接好后，按设计要求安装声测管,采用在主筋上面焊接φ10钢筋箍圈,把声测管用12号铁丝绑扎在主筋上，并安在φ10钢筋箍圈内,以防脱落。

每隔2m绑扎一道，绑扎下一节时，把上一节注满水，检查是否漏水，若漏水及时进行处理，下完后，顶部用木塞塞紧,防止漏浆堵塞声测管。

因本桩底有部分素砼，素砼段为方便固定声测管，采取延长三根主筋，并每隔2米增加一道加强筋。

钢筋笼利用吊车或浮吊船分节吊放，孔口现场拼焊接长（单面搭接焊）。

为减少焊接操作时间，采用4台电焊机同时焊接，接头按规范错开，两接头间距不小于1.3倍搭接长度，按1.5m控制。

在接头长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度区段内的受力钢筋，其接头的截面面积占总截面面积的百分率应符合下表规定。

吊放钢筋笼时，采取一定措施，防止钢筋笼变形，对准孔位轻放、慢放。

防止碰撞孔壁而引起孔壁坍塌。

下放过程中，注意观察孔内水位情况，如发现情况异常，立即停止，检查是否坍孔。

钢筋笼下到设计位置后，保证钢筋笼准确对中，用四根钢筋绑牢系于钻机底盘上，安放牢固，防止在灌注中被挤出、上浮或掉落，钢筋笼标高偏差不得超过５厘米。

待水下混凝土灌注完毕并初凝后，再解除钢筋笼的固定措施，以便使钢筋笼随同混凝土收缩，避免粘结力损失。

（9）吊装导管及储料斗 

采用内径为30cm的导管，使用前须进行水密承压和接头抗拉试验，合格后方可使用。

导管采用钢导管，导管接头采用套丝接头形式，以防导管升降时被钢筋笼卡住。

导管总长应根据桩底高程和钻孔平台高程精确计算，拼装好后编号，注明尺寸以便准确计算导管在砼内的埋深。

导管采用分节吊装，吊装应稳步沉放，以免触撞钢筋笼。

导管吊挂在钻机顶部的滑轮上，以钻机上的５吨电动卷扬机控制升降，导管底部距桩底的距离应符合规范要求，一般控制在0.2m～0.4m。

导管安装就位后，立即吊装漏斗和储料斗，储料斗内砼的储量必须满足首次灌注砼后导管端能埋入砼１米以上的要求, 即1.5m桩径V=∏*（1.5/2）2*（1+0.4）+ ∏*（0.3/2）2*（47*1.2/24）=2.64m3，1.6m桩径V= ∏*（1.6/2）2*（1+0.4）+∏*（0.3/2）*（47*1.2/24）=2.98m3。

 （10）灌注水下砼 

灌注混凝土前，重新探测孔底沉渣厚度，如大于设计规定值，应进行二次清孔，直到孔底沉渣厚度满足要求。

钢筋笼和导管安放好后立即灌注水下混凝土，灌注过程要连续进行，不得中断。

灌注水下混凝土的准备工作在尽可能短的时间内完成，防止坍孔和泥浆沉淀过厚。

开始灌注前再次核对钢筋笼标高、导管下端距孔底尺寸、孔深、泥浆沉淀厚度以及孔壁有无坍塌现象等，如不符合要求，经处理后再开始灌注。

满足条件后要及时浇注砼，灌注砼采用JS1000（JS1500）砼拌和楼拌和，施工时严格按配合比拌和，控制好砼和易性和坍落度。

用砼运输车运输，直接用运输车进行灌注，采用剪球法封堵储料斗，当储料斗注满砼时，拔出剪球，并连续向储料斗内灌注砼，保证首次灌注导管埋深必须大于１米，以后向导管内灌注的砼应徐徐进行，以防产生高压气囊，灌注应紧凑、连续进行，不得中断，随着砼的不断灌注，现场技术人员要及时测量砼顶面高度和埋入深度，及时提拔拆除导管，使导管埋置深度保持在２－６Ｍ之间，施工中负责人现场指挥，以保证施工的连续性和砼灌注质量的可靠性，控制每根桩的水下砼浇筑工作在首批砼初凝前完成，灌注结束时，桩顶实际砼灌注高程比设计高程高出150cm以上，以确保桩顶质量。

技术人员对钻孔灌注桩的整个施工过程须进行跟踪，并做好各项施工原始记录，及时进行整理签认，并按规范要求，试验人员制作一定数量的砼试块。

水下混凝土的坍落度控制在18～22cm之内，以保证砼的和易性，确保坍落度降低至15cm的时间不小于1.0h，且搅拌时间较一般混凝土延长1.5倍。

 （11）成桩验收 

钻孔灌注桩成孔质量允许偏差

三、施工顺序及工艺说明 

（1）施工顺序 

搭设工作平台→测量放线→埋设钢护筒→钻机就位→钻孔→检查孔深、孔径→清孔→下钢筋笼（含声测管）→下导管→二次清孔及复检→灌注水下砼→拆除导管→破桩头 

（2）工艺说明 

.1、测量定位：

搭设钻机平台，采用全站仪根据墩台轴线测放出各钻孔桩的中心位置，放设样桩，并在钻机平台上设立明显标志。

可随时利用交汇法交出桩中心位置。

2、埋设护筒：

水上灌注桩护筒利用灌注桩打桩架吊装，护筒外侧挂振动器振动法下沉，护筒四周采用黄泥密实。

护筒平面位置的偏差不大于5.0厘米，钢护筒顶面高出地下水位2.0米。

钻孔过程中采用泥浆护壁。

泥浆性能、泥浆循环系统是钻孔桩施工极为重要的一环，直接影响成孔安全、桩基质量、施工进度。

制备泥浆应选用塑性指数IP>10的粘性土或膨润土。

 .3、钻机就位：

钻机下部铺垫枕木，以传递机体重量。

接通水、电，安装夜间施工照明，检查钻具，对操作人员要进行工前教育。

.4、钻孔：

钻孔应连续进行，不得间断，视地质及钻进部位调整钻进速度。

在施钻过程中，若地质情况有变化，应及时报告监理工程师并提出处理意见，经监理工程师批准后实施。

桩的钻孔和开挖，应在中距5m内的任何砼灌注桩完成后24小时，才能开始，以避免干扰邻柱砼的凝固。

.5、终孔：

在达到钻孔设计深度或监理工程师确认能够终止钻进时，即可进行成孔检验。

检验孔位、孔深、孔径、孔形、竖直度等情况。

并填写终孔记录。

.6、清孔：

终孔后及时采用换浆法清除孔内沉渣和密度较大的泥浆，直至沉渣厚度及泥浆密度等指标符合规范质量要求。

（图纸说明为含沙率为4%，我部按照 

.7、放钢筋笼：

钢筋笼采用汽车吊或起重船吊入孔内，为使钢筋笼在吊运时，不散架、不变形，在每个起吊位置处加劲筋，内侧焊“冂”型吊装钢筋，钢筋笼外侧焊接定位钢筋，其大小按钢筋保护层厚度确定。

钢筋笼吊点设在上部二分之一和下部三分之二的位置，钢筋笼在安装前要经监理工程师检查签证。

灌注桩钢筋对接焊接。

钢筋笼安放后，下导管，再次检测沉渣厚度，如果不符合要求，必须进行二次清孔。

.8、灌注水下混凝土：

混凝土要先经过试拌，选择配合比，坍落度18～20厘米，导管法一次灌注完毕。

灌注中要始终保持混凝土导管埋深2.0～6.0m，灌注到设计标高再视情况超灌1.0米左右，并严格控制砼浇筑时间不超过4小时，在先浇砼中加缓凝剂，确保桩身混凝土质量。

在整个过程中按规定进行水下灌注测量和记录。

.9、截桩头及无损检测：

超灌混凝土采取人工凿除法，采用人工根据标高进行人工凿除超灌砼。