水中钻孔桩专项施工方案.docx

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水中钻孔桩专项施工方案

水中钻孔桩专项施工方案

一、编制的依据

1、国家、交通部现行的技术标准、施工规范和工程质量检验评定标准。

2、国家、交通部、地方政府有关安全、环境保护、水土保持的法律、规程、规则、条例。

3、公司现有的施工队伍、技术装备能力、机械设备、劳动力、管理水平及同类工程施工经验。

4、国道234焦作至荥阳黄河特大桥地质资料及水文观测资料。

7、结合公司多年总结的施工工法。

二、编制的要求

1、内容详实、技术全面、安排超前。

2、工序组织得当，确保成孔质量。

3、施工过程中各种应急预案措施得当，具有可操作性。

三、工程概况

国道234焦作至荥阳黄河特大桥上部结构采用：

3*（5*30米）预应力混凝土先简支后连续箱梁+（65+110+65米预应力混凝土连续箱梁+3*（3*50米）+17*（4*50米）预应力混凝土先简支后连续T梁+5*（80+5*120+80米）预应力混凝土连续箱梁+10*（4*50米）+2*（3*50米）预应力混凝土先简支后连续T梁。

主桥及跨大堤桥下部结构采用箱型墩，承台+钻孔灌注群桩基础；引桥下部结构采用柱式墩、肋板台柱式台，钻孔桩灌注桩基础。

本标段为主桥，上部构造为5*（80+5*120+80）米预应力混凝土连续箱梁；下部结构采用箱型墩，承台+钻孔灌注桩。

桥梁桩基95#—130#，共计612棵，直径2.0m。

施工中采用搭设栈桥及钻孔平台辅助施工。

四、施工准备

1、根据施工便桥和钻孔平台专项施工方案要求进行便桥及钻孔平台施工，在钻孔平台位置预留出钻孔桩位置。

2、钢护筒进场，并按照相关要求制作成型。

3、钢护筒安装的吊装设备、下沉设备和其他施工机械。

4、选择合理的钻机型号，配置一定容量的泥浆池进行沉渣及掏渣。

5、测量每个钻孔平台处水深情况，为水中钻孔桩施工提供可靠水文依据。

五、施工方案

水中钻孔桩根据水深情况制定不同的施工方法，墩台采用搭设钻孔平台，利用钢便桥进行材料及其他设备的运输。

运输到现场后立即进行钻孔平台施工，钻孔平台搭设完成，埋设钢护筒，利用振动锤将钢护筒振动到设计深度后进行钻孔桩基础的施工，钻机采用汽车反循环钻机。

根据不同重量分别采用汽车吊、履带吊、龙门吊进行钢筋笼的吊装就位，采用300mm的导管进行水下砼灌注。

养护14天后进行桩基的检测工作。

六、具体的施工方法

1、便桥及钻孔平台施工

便桥及钻孔平台施工在《便桥及钻孔平台施工专项施工方案》已详细叙述，在此不再重复叙述。

2、钢护筒制作安装

在钻孔平台上铺设纵横梁和考虑预留好钻孔桩钢护筒位置，平台搭设完成后用全站仪在面板上进行精确定位，进行导向架施工，导向架采用I32b加工长6米的活动导向架与固定导向架两个相结合使用，安装钢护筒前先进行固定导向架的施工，安装钢护筒入土满足要求后固定好钢护筒。

用50吨履带吊将导向架吊装至设计孔位，垫平，保持导向架垂直并固定好，履带吊吊起第一节钢护筒至导向架内用I32b型钢作临时固定支腿，支腿不小于4道。

然后起吊第二节护筒至第一节上，调整位置及轴线，然后满焊连接，确认无漏焊后，利用90Kw振动锤双夹具将钢护筒钳住提起，用氧气割去临时固定支腿，启动振动锤将钢护筒振动下沉至设计标高，当钢护筒长度不够时在钻孔平台上对接；当钢护筒长度过长，高出平台40cm以上时，切除多余钢护筒，并将钢护筒上口与井字架靠近位置用工字钢焊成牛腿固定在钻孔平台上。

详见:

“钢护筒及平台施工示意图”、“钢护筒井字架布置图”。

1）施工工艺流程

钻孔桩钢护筒施工工艺流程见“钻孔桩钢护筒施工工艺流程图”2）主要施工机械设备配置

12m长运输车一辆，每个主墩采用塔吊一台，90吨激振力振动锤一台。

3）钢护筒加工制作

钢护筒采用钢板卷制，钻孔桩直径2.0m时设置钢护筒2.4m，壁厚1.0mm。

钢护筒的基本节在加工厂制作成1.8米~2.0米一小节，并将其采用颇口焊接，确保焊缝有一定的强度并不漏水。

钢护筒采用现场卷制，卷制好后将各节钢护筒按照吊装重量、吊装高度和在保证不变形的条件下进行联接。

每一个孔钢护筒第一节长度为9到12米，以后根据水深和入土深度增加不同长度的调整节。

能一次焊到钢护筒埋设长度要求的尽量一次在陆地上制作成型，以减少在平台进行的立焊，同时在每一条焊缝的周围用20×10×1cm厚的钢板每间隔0.5米焊一个连接片，确保钢护筒在下沉过程中和钻孔过程中不会出现焊缝脱焊断开。

同时考虑到钢护筒在下沉过程中可能会遇到孤石使护筒底部变形，从而出现卡锤等难以处理的事故，因此在每一个钢护筒底端50～100cm范围，外贴1cm厚同样弧度的加强钢板，防止振动沉入时卷边变形。

钻孔桩钢护筒施工工艺流程图

4）钢护筒埋设前导向架的制作及安装

钢护筒的竖直度直接关系到成孔的质量和工期。

为了保证钢护筒的埋设符合要求必须设置导向架。

导向架的设置采用[14槽钢做成双层井字架形成一个简易的导向架。

顶层井字架借助钻孔平台上的2根横梁再加2根[10槽钢相联，底层导向架焊在距钢管桩顶向下5.5米位置，与钻孔平台相同位置处平撑相联。

同时考虑到入土瞬间钢护筒的竖直度，再在平台上设置一导向架，形成三点一线能有效地控制竖直度，通过导向架上的倒链收放速度和高度调整钢护筒顶面高程，如果在同一高程，认为钢护筒竖直，否则进行纠正。

（详见：

钢护筒井字架布置图）

5）钢护筒深度的确定

钢护筒深度的确定根据（人民交通出版社的《桥涵》）中的计算公式求得。

计算公式如下：

L=[（h+H）γω－Hγo]÷（γd－γω）

式中：

L--护筒埋置深度（m）

H--施工水位至河床表面深度（m）

H--护筒内水头，即护筒内水位与施工水位之差（m）

γω--护筒内泥浆容重（KN/m3）

γo--水的容重（KN/m3）

γd--护筒外河床土的饱和容重（KN/m3）

其中γd=（△+e）γo/（1+e）

在γd式中：

△--土粒的相对密度，砂土平均取2.65，粘性土取平均取2.70，e--饱和土的孔隙比，砂土为0.33~1.0,粘性土为0.7~0.43，软土为1~2.3。

对于护筒穿过几种不相同的土质时，护筒外河床土的饱和容重取平均值，即γd=（ΣγidLi/ΣLi）

式中γd---几种不同土的平均饱和容重（KN/m3）

γid---每个不同土的饱和容重（KN/m3）

Li---每种不同土的层厚（m）

在考虑到潮汐的影响，计算入土深度时取安全系数为1.6，则实际深度为计算深度的1.6陪。

具体如下：

水中护筒采用20m,陆上护筒采用6m.

6）钢护筒安装

在导向架安装完成后，再一次复核桩位中心，确定桩中心与导向架中心在同一位置后进行钢护筒的安装。

钢护筒安装采用履带吊施工，第一节安装时高出便桥80～100cm，用工字钢焊四个支撑点固定在钻孔平台的工字钢上，再起吊下节进行安装，为了使对接吻合，在对接时应四周转动，寻找最佳位置。

在对接口处两节护筒端部凸、凹处各平焊具有一定厚度带栓孔的钢板，将撬棍穿过栓孔伸到凸出部位，用力撬动，使端部凸凹对齐进行焊接。

对于变形较小部位首先用氧气烤红，然后用大锤敲打使之吻合对接。

对接完成后在焊缝周围竖向打6～8块20×10×1cm的连接片。

当钢护筒对接长度满足平台至河床高度要求后，利用活动导向架上的倒链提起护筒，保持护筒顶面高度在同一水平位置，缓缓放松倒链使护筒落至河床，检查护筒的平面位置和垂直度，保证钢护筒准确就位。

7）护筒的振动下沉

钢护筒准确就位后，利用振动力为900KN的振动锤通过液压钳将钢护筒紧紧夹住，振动锤通过液压钳直接将力传递给钢护筒。

振动锤用50吨履带吊起吊至护筒顶部就位，振动时履带吊根据护筒下

沉情况逐渐放松钢丝绳，将其振动到根据地质资料确定的深度或最

终贯入度达到5㎝/min。

对于一次振动达不到深度和贯入度达不到要求的再接钢护筒进行下沉。

在夹有粗砂的孔位，钢护筒很难一次振动下沉到位，采用先开孔钻进至护筒底端3米后，再接护筒，用振动锤施打跟进，直到护筒沉入不透水层3米为止。

护筒安装结束后不能高出平台过高也不能过低，一般高出平台40cm为宜，对于过高或过低的部位要求切割或焊接，并在钢护筒上用工字钢焊四个支撑点固定在平台上，以防坍孔时护筒沉落或偏斜。

7）施工注意事项

（1）钢护筒插打顺序

先插打上游再插打下游。

（2）护筒中心与垂直度控制。

在钢平台施工完毕后，利用1台全站仪在钢平台面板上精确定出钻孔桩桩位十字线，以钻孔桩桩位为中心设置导向架，进行钢护筒施工。

在钢护筒插打过程中，使用2台全站仪交会控制护筒垂直度，护筒垂直度控制在规范允许范围内。

（3）钢护筒的埋深

钢护筒的埋深应根据桥位处的地质情况来确定，在深水河床为软土、淤泥、砂土处，护筒埋设不小于3m，当软土层较厚时，应尽可能将钢护筒深入不透水层1.0～1.5m。

护筒顶端应高出平台面0.40m。

插打钢护筒时，应严格执行将护筒底端地质情况与最终入土速度相符合的规范要求，确保钢护筒在施工中不发生允许范围以外的沉降。

钢护筒振入设计地层后，与贯入速度符合，确认满足要求后，完成单桩钢护筒施工；若钢护筒未振入设计地层，但钢护筒贯入速度小于5cm/min时，重新拔起50厘米，复振至原标高后，贯入速度仍小于5cm/min时，停止振入，完成单根护筒施工。

3、水中钻孔桩施工

1）水中钻孔桩造浆

水中钻孔桩施工，是在搭设的水中平台上安设钻机，打入护筒，进行钻进作业。

护筒上方与平台联结牢固，底部深入河床深度不小于规范的要求。

水中钻孔桩施工不穿孔是保证成孔率的关键，为保证钻孔桩不穿孔，一要保证钢护筒埋设满足要求，二是要保证有足够的造浆材料、造浆空间和造浆的质量。

造浆材料选用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm颗粒含量多于总量50%的粘土制浆，当缺少适宜的粘土时，用略差的粘土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘土；采用粘质土时其塑性指数不宜小于15，大于0.1mm的颗粒不宜超过6%。

在较差的粘土和含砂低液限粘土调制泥浆时，在泥浆中加入碳酸钠、氢氧化钠或膨胀土粉末，以提高泥浆的性能，一般掺量为孔中泥浆的0.3%～0.5%。

对于主墩采用高级泥浆，用粘土、膨胀土和羧甲基纤维根据试验进行调配，确保钻孔桩护壁的稳定。

为保证泥浆在循环过程中有足够的空间，造浆利用相邻已安装好的钢护筒进行造浆。

施工时先将粘土打碎放入泥浆池内，加入适量的膨胀土、羧甲基纤维和水按照1000：

1：

12500配比拌制均匀后用泥浆泵抽入需要钻孔的钢护筒内进行钻孔。

钻孔过程中派专人进行水头观测，对可能出现的穿孔现象进行预防，为保证护筒底不穿孔，在出护筒1.5米至2.0米左右投入适量的水泥，用钻锤冲击均匀后，每隔半小时左右上下往复提升一次锤，24小时后即可正常钻进，目的是防止护筒底脚穿孔。

2）水中钻孔桩钻孔

桩基采用汽车反循环钻机进行钻孔，在钻孔过程中，应经常检测泥浆的各项指标，控制护筒内水头，确保孔内外压力差在0.02±0.01mpa之间，以防穿孔。

为保证钢护筒内水头差，采用两台泥浆泵同时施工，一台放入钻进的孔内，一台放入装有泥浆的孔内，始终保持孔内外压力差在0.02±0.01mpa之间。

根据钻孔进度测量孔深，检查施工原始记录，注意地质变化，在地质变化处捞渣取样，判明后进行记录，并绘制地质柱状图，与设计进行比较。

钻孔深度达到设计孔深，地质满足要求后，采用检孔器对孔深、孔径和竖直度进行检查，符合规范要求后成孔。

3、水中钻孔桩清孔

水中大直径钻孔桩清孔质量好坏直接关系到桩基的质量，为保证泥浆的比重和泥浆各项指标满足要求，采用泥浆分离器进行清孔。

确保清孔应达到以下标准：

孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2％，粘度17～20s。

同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度：

嵌岩桩≯3cm、摩擦桩≯10cm。

严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

4）水中钻孔桩钢筋笼安装

水中钻孔桩一般采用履带吊进行下设，钢筋笼在钢筋加工场根据孔深制成几节，由于受起吊高度影响除底节和顶节可以根据孔深适当调整外，中间每节长度为12米，节与节之间采用镦粗套筒连接，故主筋长度要一致，间距统一，接头断面平整，并且接头断面要与钢筋笼垂直。

制作时先将主筋用套筒接到孔深的长度，固定加强钢筋，保证加强筋与钢筋笼纵向垂直。

内径在同一直线上，将主筋与加强钢筋点焊。

完成后取下套筒将钢筋笼断开成几节，做好对接标记，随后将箍筋按设计间距环绕在主筋外侧点焊。

为防吊装时变形，在吊装端用Φ25钢筋制作“十字”撑焊在加强筋上，在下沉钢筋笼时切除。

同时为保证钢筋笼吊装过程中钢筋加劲筋能满足承重要求，在加劲筋两侧加焊一定长度的短钢筋头，将加劲筋卡住，随着钢筋笼的节数和重量的加大，将短钢筋头长度和根数加大，必要时设置双层加劲筋。

用履带吊吊起钢筋笼下设时，底节钢筋笼下沉后露出钻孔平台短筋不大于1米，长筋不大于2米。

同时为了保证重量较大的钢筋笼受力在钻孔平台上，而不是钢护筒上，在平台上用工字钢4根50a工字钢，分两侧并排摆放平稳，中间用4根32a工字钢通过加劲筋将钢筋笼固定，用履带吊起吊下一节钢筋笼，对准后进行钢筋笼主筋连接和箍筋绑扎。

随着最后一节钢筋笼连接完成后,用履带吊缓缓将整个钢筋笼吊起慢慢放入空内，同时为使钢筋笼居中，放入时四人在不同的方向对称的扶住钢筋笼，下到设计标高后设置吊筋将整个钢筋笼吊在钻孔平台上，吊筋采用四点吊，吊筋为Φ32mm螺纹钢与主筋焊接，每根焊接长度不小于40cm。

将吊筋放入工字钢上，确保钢筋笼处于孔桩中心。

5）水中钻孔桩砼灌注

为保证大直径水中钻孔桩灌注的质量，首先对砼配合比进行优化设计。

为保证水泥砼的流动性和初凝时间，在砼内加入适量的粉煤灰和外加剂，确保砼初凝时间在10小时以上，坍落度控制在18～22cm。

砼通过栈桥运送到需要施工的孔位，罐车将料直接送入料斗。

考虑直径2.0米的钻孔桩首次灌注砼量大，初灌时采用料斗容量为10m3，由四个支腿支撑在钻孔平台上，将整个料斗放满料后再拔球，保证首盘灌注导管埋深不小于1.0m。

大直径钻孔桩采用直径为30cm的导管，整个灌注过程保证导管的埋深满足设计要求。

做到不超埋或埋深较少等现象，同时加强拌合站各种材料配比的称重，控制好砼搅拌时间，同时加大对砼的流动性、坍落度等指标进行检测，保证桩基砼质量。

为保证桩头质量，桩头超灌1m以上。

七、安全质量保证措施

1、认真做好钻孔平台尺寸的规划和验算，保证受力满足要求。

2、钢护筒制作加工过程中认真的检查好每个焊接位置的质量，保证钢护筒不会因为焊接质量出现漏水现象。

3、在钢护筒底节外围必须加焊一节50cm～100cm同弧度的钢板，防止在钻进过程中出现护筒底卷曲，或撕裂现象。

4、保持好护筒内泥浆比重、粘度和水头，为保证泥浆质量采用高级泥浆。

同时考虑到水头影响，泥浆池利用相邻已下设的钢护筒作为泥浆池，利用两个泥浆泵合理的控制水头。

始终保持空内外压力一致，防止塌孔现象发生。

5、认真做好钻孔桩原始记录、勤观察孔内水头和钻孔桩地质资料，认真进行地质分析。

6、仔细验算主墩钢筋笼吊装设备，吊筋的设置，确保吊装的安全和稳定。

7、在停电或需要进行桩基维修时，必须将钻头提高距孔底高度不得小于3m。

8、不定期的检查钢丝绳磨损情况，及时更换钢丝绳。

9、做好钻孔桩导管、计算初盘灌注料斗容积量，保证首盘砼能将导管埋深达到1.0米以上。

10、砼灌注过程中做好灌注记录，并仔细计算砼用量与孔内砼上升情况是否一致。

不一致时要注意保证导管的埋深取容许埋管的大值。

11、在进行砼灌注前，制定应急预案措施，当砼灌注出现问题时立即启用应急预案。

12、为保护环境，桩基灌注过程中，泥浆不得直接排入水中，用泥浆车将泥浆运到指定位置。

八、水下砼灌注应急预案

为了更好的预防砼灌注过程由于砼搅拌站、砼运输车出现机械事故无法正常作业或者因为桩长、桩径大、砼用量多时能及时有效保证砼灌注的连续性，同时缩短水下灌注时间，特制定本应急预案。

1、应急办法

（1）做好砼灌注前的准备工作，对施工机械进行认真检查，保证机械正常运行。

同时做好灌注前的技术交底工作，讲清出现相关问题所采取的措施，增强职工的质量意识。

（2）联系相邻标段，加强与相邻标段的沟通，在焦作方向指定一名副经理负责与三标联系，签订互保协议；荥阳方向指定一名副经理负责与五标联系，签订互保协议。

并在每次水下砼灌注前与对方取得联系，保证在我方施工出现砼供应不及时的情况下能有效地进行砼补给，保证砼灌注的连续性。

（3）制定相应的砼灌注应急方案。

2、应急预案

（1）成立应急联络小组

组长：

付组长：

组员：

（2）水下砼灌注桩灌注前，检查机械设备、人员、材料是否满足要求。

（3）同时为保证砼灌注时导管不出现埋管现象，不间断抽拔导管，抽拔速度不得过快，不得长时间抽拔以防砼密实后灌注砼困难。

在砼未到达施工现场这段期间要控制好导管埋深，如果导管埋深较深时可以借助拆除多余埋深导管的方法，并不得一次拆除到位，保证砼到来时孔内砼具有一定的流动性，导管有一定的埋深，水下砼灌注能顺利进行。

（4）当砼灌注导管出现堵塞时，将进料料斗更换较大一些的，通过砼的压力能将导管下部砼冲开，使得砼灌注得以连续进行。

九、防汛施工措施

1、防汛措施

1）认真贯彻《公路实施（中华人民共和国防汛条例）细则》，以“预防为主，以消为辅”为指导思想，结合本工程的实际情况，部署、落实好各施工项目的防汛安全工作，制定防汛计划，确保施工期间安全渡汛。

2）经理部成立防洪领导组，水中桩基施工队成立防洪抗洪抢险小分队，负责水中桩基施工的的防洪工作。

3）汛期之前,对水中桩基施工队驻地、工地、料库、料场进行全面检查,了解水情和排水情况，查看有无水害隐患。

4）在汛期中，施工用的机具、材料、设备等，尽量放置在岸上，对钻孔平台及施工便桥上的材料采用紧急转移，对不能转移的采取措施进行加固。

5）与当地气象部门加强联系，了解近期气象预报，掌握雨汛情况，做到心中有数，一旦遇有灾害性天气和水情，及时作出部署。

6）防汛期间,领导干部24小时轮流值班。

防汛重点施工项目设专用通讯工具，以便及时了解现场情况。

汛期准备充足的器材、运输工具及劳力等，以备应急抢险。