玉溪二桥深水孔桩施工方案钢护筒平台.docx

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玉溪二桥深水孔桩施工方案钢护筒平台

玉溪二桥深水主墩初步施工方案

一、编制依据

（1）玉溪二桥施工设计图

（2）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004

（3）《公路桥梁施工技术规范》JTG/TF50-2011

（4）《公路桥涵工程施工质量验收标准》

（5）《钢结构设计规范》GB50017-2003

（6）其它参考资料

二、工程概况

玉溪二桥是忠县县城滨江路至移民新城大道的重点工程，桥梁起止桩号K1+736.700～K2+069.300，横跨玉溪河，大桥全长332.6m，主桥为85+150+85m连续刚构桥。

大桥由2墩2台组成，其中左右幅1#、2#墩为深水墩钻孔桩承台基础，基础为水上钻孔桩基础，每承台5根φ2.5m钻孔灌注桩，单根长30～55m。

施工最高水位为173.4m,墩位处河床标高为137.4m,水深达36米。

墩位处河床比较平坦，河床底下约14米左右为淤泥或粉砂质粘土,再下为板岩；孔桩采用搭设钢护筒平台，冲击钻钻孔施工方法。

造价人才网承台平面尺寸为14.2m（宽）x14.2m（长）x1.5m（高按173.4水位计）。

三、施工工艺

一）深水墩孔桩施工

1、深水墩钢护筒平台修建桩基施工工艺

深水墩钢护筒平台施工工艺流程

定位架制作

钢护筒平台施工工艺流程图

1）定位架制作及定位

为了方便进行钢护筒的定位，采用45T浮吊上加工定位架进行定位施工，定位架由2Ι40b、槽钢箍、楔木组成，伸入浮吊3m长的2Ι40b与45T浮吊通过螺栓连接监理工程师论坛，悬臂长4m，定位架内框架为4mx3.5m，具体见定位架图。

定位架的定位采用两台全站仪交叉放样互相复核完成，两台仪器分别置于大桥所处的任河的两岸，通过固定上下游两条边的准确位置，再复核其它两条边的位置，直至准确定位为止。

定位前，在45T浮吊四周下放砼锚（砼锚标号为C20，1.5m3/个）,定位时通过控制锚索的长度来确定浮吊和定位架。

2）钢护筒打入

钢护筒的定位采用两台全站仪交叉放样互相复核完成，两台仪器分别置于任河的两岸，放样完成后进行钢护筒埋设打入。

钢护筒最长为36m，由16mm厚钢板卷制而成，因桩径为2.5m，故钢护筒直径确定为2.8m，分节制作，单节长度为2.2m，单节卷制完成后进行节与节之间的焊接，由4节焊接成长8.8m的钢护筒串，逐串用船运至施工现场，用45T浮吊起吊，分别先将第一节钢护筒下放，到一定深度后逐节接长再下放再接长，如此反复直至钢护筒长度足够下放至河床面。

接长时注意接头严密，利用加劲钢板进行接头加劲满焊，焊接时要特别注意钢护筒的垂直度控制。

当钢护筒下放到河床面后利用30t振动锤振动入岩，直至护筒再无明显进尺为止。

护筒在水面以上部分利用[18槽字钢焊成井字架连成整体进行定位。

3）、钢护筒上支撑牛腿的焊接

采用2Ι40b工字钢焊接于钢护筒上，利用焊缝受力。

支撑牛腿2I40b工字钢，上部长40cm，下部长10cm。

4）钻孔桩平台搭设

钻孔桩平台由两层型钢组成，底层横梁由4根2Ι40b工字钢组成，分别布置在钢护筒牛腿上，工字钢单根长12m；纵梁5根Ι36b工字钢并排而成，工字钢单根长14m。

两排型钢组成井字结构，它们之间采用满焊连接。

钻孔桩平台底部较任河施工水位325m高1.64m，钢护筒顶面较钻孔桩平台顶面高20cm。

具体结构见钻孔平台图。

2、深水墩灌注桩施工工艺

施工工艺流程

制作导管

钻孔灌注桩工艺流程图

1）钻机选型

根据水中主墩实际情况，采用CZ-30型钻机冲击成孔，每个墩配置2台钻机，钻机自重170kN/台，钻头自重70kN/台。

2）护筒施工

钢护筒采用16mm厚钢板分节卷制，内直径为2.8m，每节长为8.8m，加工好用船运到现场。

利用浮吊起吊，将分节护筒接高、下沉。

在护筒快要落入河床时，调好垂直度，自然下放切入河床。

利用振动锤振动下沉，下沉深度根据实际情况确定。

为减少护筒下沉阻力，可利用空气吸泥机辅助下沉。

在护筒下沉过程中采取导向槽钢箍住措施确保护筒垂直度。

埋设护筒结构示意图

3）泥浆制备

钻孔采用泥浆护壁钻进，并用钢箱作为泥浆池和沉淀池，泥浆机械搅拌成浆，将泥浆置于储浆池。

钻孔过程中排除的泥浆通过泥浆净化设备将泥浆过滤后重新使用，过滤出来的废渣运到弃渣场处理。

4）成孔钻进

钻进过程中，随时取碴观测地层的变化情况，并与设计图对照比较，如出入较大，与设计单位联系处理，根据地质情况调整钻进参数，并做好施工记录。

CZ-30钻机冲击成孔：

开孔时在护筒内按比例投入一定量的粘土并加满清水，采用低锤密击，使孔内泥浆面保持稳定；钻至刃脚下1米后可按地层情况以正常速度钻进，钻孔过程中如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300～500毫米处，然后重新冲孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁；每钻进4～5米深度验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔；进入基岩后，每钻进一定深度应清孔取样一次，以备终孔验收。

钻孔过程中必需保持孔内泥浆面比孔外水面高，以保证钻孔质量，防止塌孔等现象的发生。

5）制作安装钢筋笼

钻孔同时，钢筋笼的制作在岸上进行，制作时根据设计图纸要求进行，20T浮吊配合运输船运至平台孔口处，利用20T浮吊吊起，下放钢筋笼，根据桩中心进行定位，定位时利用钢筋或型钢进行。

为防止钢筋笼变形太大，在加工时，多加十字撑，同时在吊装位置加焊两道箍筋，在运输到平台上时，采用浮吊把平放钢筋笼在空中垂直吊置，以避免把钢筋笼下部拖拉挤压变形。

因孔桩较长，采取分2～3节制作吊运至现场在孔口进行帮条焊接长成为整体，在此过程中应注意钢筋笼的垂直连接，同时焊接操作严格按照相关规范要求进行。

6）终孔及清孔

（1）终孔

当钻孔到达设计标高后，对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查确认后，填写成孔检查资料，并及时通知监理工程师现场检查，合格后方可进行清孔施工。

（2）清孔

清孔采用换浆法，因为冲击钻孔，故清孔采用掏碴筒进行掏渣换浆,经检查沉淀厚度和泥浆指标合格后，方可下放钢筋笼。

在清孔排渣时，保持孔内水头，防止坍孔。

清孔应达到以下标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3毫米颗粒，泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17～20s;因本桥桩基属嵌岩支承桩,故孔底沉渣厚度不大于5厘米。

由于桩长较大时钢筋笼分2～3节制作，在孔口进行接长，钢筋笼下放时间相对较长，故必须重新测定泥浆沉淀厚度，如泥浆沉淀厚度超标采用以下方法进行清孔：

方案一、孔底射风法

钻孔在钢筋笼安装完毕后，下放安装灌注导管及漏斗，然后将空压机风管前端加配重，顺导管内放到孔底，风管内送风喷射3～5分钟，使孔底沉渣悬浮于孔底泥浆中，沉渣符合要求后提出风管，把漏斗安装好后，预先准备好混凝土，立即灌注混凝土。

为了减少孔内泥浆中固体物沉淀，应尽量缩短清孔与灌注混凝土时间。

方案二、二次清孔法

钻孔在钢筋笼安装完毕后，用空压机加专用洗孔管吸浆洗孔，将洗孔管放到孔底，送风到洗孔底部，将沉渣喷射出管外，在洗孔时，要加水以保持水头高度，直至孔底符合要求。

方案一简单易操作，安全可靠，若清孔前沉淀厚度较薄，则采用此法；

方案二清洗彻底但易于出现坍孔事故，因下钢筋笼时易破坏部分孔壁，沉淀厚度较厚时采用；

根据沉淀厚度等各项指标情况确定采取以上哪种方法清孔。

7）灌注水下混凝土

（1）方法

水中主墩桩基混凝土灌注采用泵送及导管法进行。

（2）顺序

钻孔桩灌注前施工顺序为：

清孔合格后下放钢筋笼定位；安放导管；测量泥浆层厚度用上述清孔方法进行二次清孔；混凝土灌注。

（3）导管要求

导管采用φ30cm刚性导管施工，导管使用前要进行水密性和承压实验，并检查防水胶垫是否完好，有无老化现象并对其规格、质量和拼接构造进行认真检查。

如导管和法兰面有粘附灰浆和泥砂应擦试干净。

导管冲水试验要求试验15分钟不漏水，导管内应畅通，在符合要求后应在导管外壁用明显标记逐节编号并标明尺度。

（4）其它准备工作

灌注前复测孔深与孔底沉碴，超标时，再次清孔，达标后进行水下砼灌注。

灌注时，保证首批砼能把导管埋入砼的深度不小于1m，灌注过程中提升导管时保证导管埋入砼的深度在2～4m之间。

为保证灌注过程中钢筋笼不上浮，除在顶面固定钢筋笼外，还要控制砼的灌注速度，不宜太快。

灌注设备（包括搅拌设备和混凝土输送设备）在灌注前进行试运转，导管进行水密试验。

承台施工前，按要求对桩进行无损检测。

（5）混凝土灌注

剪球法灌注混凝土：

由于钢筋笼下放时间较长，因此在导管下放好后应进行二次清孔（清孔方法采用上述两种之一），使孔内沉淀厚度控制在5cm以内。

预制Φ29cm，长30cm的混凝土圆形柱，用胶垫使其与导管壁密合，放置在导管上口，用铁线吊住，导管底离孔底50cm左右。

在孔口用型钢搭设井字架供安装漏斗用，使用泵机输送混凝土，当泵满漏斗时，马上剪球，保证第一批混凝土灌注导管后导管埋管1m以上，灌注过程中随时将翻起的泥浆抽入泥浆罐或其它相邻护筒备用。

（漏斗要求：

漏斗容量必须大于或等于封底混凝土数量，封底混凝土计算，桩基直径按3.0米，导管底离孔底50cm左右，导管埋管1.0m考虑，漏斗容量必须大于7m3左右）。

水下混凝土灌注必须严格按施工规范规定保证混凝土的温度、含气量及和易性等指标，保证混凝土的连续供应。

在混凝土灌注过程中，设专人测量孔深并记录，应随时测量导管埋入混凝土深度，以此作为提升导管的依据，必须注意导管埋入混凝土的深度应控制在2～4米为宜，应准确掌握混凝土面上升高度，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空的事件发生。

探测时，落锤、提锤应缓慢进行，接近混凝土面应仔细鉴定泥浆层和混凝土的区别，并以通过导管的混凝土数量相核对来控制浇注情况，以探测数据来指挥导管。

8）泼浆

混凝土面灌注至高出设计桩顶面标高0.5～1.0m后，停止灌注，拆去导管和漏斗等设备，然后在承台底部清除桩顶沉碴和混凝土至设计桩顶面以上10cm，高出部分用人工凿除，确保桩头质量良好。

3、特殊工艺施工计算书

1）、计算参数取值

钻机自重170kN，钻头自重70kN

冲击系数0.3

临时结构支架承载力可扩大1.3倍

2、钻孔平台计算

1）纵向大梁计算

纵向大梁为I36b工字钢，直接承受钻机荷载。

钻机辊轴纵向间距为3m，单根大梁受力如图所示。

I=165740000mm4W=920800mm3S=541200mm3D=12mm

kN

kN·m

kN

MPa<1.3×[

]=188.5MPa

MPa<1.3×[

]=110.5MPa

2）横向大梁计算

横向大梁为2I40b工字钢，计算时按同时有2台钻机在同一排大梁上工作。

受力如图所示，图中型钢受力已考虑上部型钢自重。

I=455620000mm4W=2278000mm3

S=671200mm3D=12.5mm

kN·m

kN

最大支反力F=166.6kN

MPa<1.3×[

]=188.5MPa

MPa<1.3×[

]=110.5MPa

3）支撑牛腿的计算

采用2Ι40b工字钢焊接于钢护筒上，利用焊缝受力。

支撑牛腿2I40b工字钢，上部长40cm，下部长10cm。

I40b工字钢截面特性为：

I=455620000mm4W=2278000mm3

S=671200mm3D=12.5mm

kN

kN·m

kN

MPa<1.3×[

]=188.5MPa

MPa<1.3×[

]=110.5MPa

换算应力计算：

σ=（σ2+3τ2）1/2

=21.54MPa<1.3×[

]=188.5MPa