深水基礎施工技術總結(jié)

1、三門口跨海大橋工程深水基礎施工技術總結(jié)吳志杰摘要：本文介紹了三門口跨海大橋南門橋水下鉆孔灌注樁、承臺施工的要點和 保證工程質(zhì)量的措施。Abstract: This ailicle introduced the main point and the guarantee of the Namnen Bridge undeiwater dull hole and the platfbnn constiiictionjhat is a part of project of Saiunen cross-river Budge關鍵詞：三門口大橋 鉆孔樁 承臺 鋼吊箱 施工1工程概況三門口跨海大橋位于浙江省

2、東部地區(qū)一寧波市象山縣境內(nèi)，跨越 石浦港，是浙江省重點基礎設施建設項目，是象山縣環(huán)石浦港陸島交 通“關鍵”工程。大橋工程由北門、中門和南門三座跨海大橋組成， 總長1210米。北門和中門橋為主跨270米中承式鋼管佐拱橋，橋長 各為352米和368米,南門橋為主跨60+2X110+60米連續(xù)剛構(gòu) 組合梁橋，橋長500. 17米。大橋按雙車道設計，橋面寬12. 5米。 橋下通航凈高24米，可通三千噸級海輪。大橋的施工難點在于 鋼管佐拱和南門橋深水基礎的施工。南門橋下部基礎由鉆孔灌注樁、承臺、墩柱組成，主橋上部采用(60+2x110+60)米四跨一聯(lián)預應力混凝土變高度連續(xù)剛構(gòu)。本橋鉆 孔灌注樁共有26

3、根，樁徑為1.8m2.5m,最長樁達97.5m,水深最深 達42.58m。主橋主墩結(jié)構(gòu)采用高承臺樁基，19號墩采用4根樁，鋼護 筒段樁徑為。2.1米，鉆孔段樁徑為6 1.8米。20、21號墩采用6根樁， 鋼護筒段樁徑為。2.8米，鉆孔段樁徑為6 2.5米。22、23號墩采用2 根樁，鋼護筒段樁徑為62.8米，鉆孔段樁徑為。2.5米。24號墩采用2 根樁，鋼護筒段樁徑為。2.5米，鉆孔段樁徑為62.2米。25、26號墩 采用2根樁，鋼護筒段樁徑為。2.1米，鉆孔段樁徑為。1.8米。由于基 礎所處海域水深、流急、潮差大，特別是20號墩和21號墩水中基礎的 施工難度為國內(nèi)所罕見，很難借鑒其它經(jīng)驗，因

4、此給施工帶來了極大 的難度。南門橋下部基礎自2004年5月25日開工，至2006年5月15日完成， 歷時 個月零天。2工程水文、地質(zhì)條件2.1地質(zhì)橋位區(qū)主要為海積相的淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土、粘土，沖洪積粘 土和坡殘積土，基巖為晚侏羅世的含角礫晶玻屑凝灰?guī)r，局部有安山 玲巖巖脈。20號墩和21號墩為主墩。20號墩位于距南岸120130米的水域中，水下地形為緩坡，局 部起伏較大，地面高程-37.0-42.0米。墩位區(qū)為橋址區(qū)南門水深地段, 水流較急，具紊流性質(zhì)，水文條件較復雜。墩位區(qū)覆蓋層主要為海積 淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土、粘土，和坡殘積亞粘土、粘土，最厚達25 米。下伏基巖為含角礫晶玻屑凝灰?guī)r，巖面

5、起伏較大，巖面高程 -49.28-59.48米，整體上為西高東低（右高左低）之勢?；鶐r局部高 角度裂隙發(fā)育，巖石完整性尚好，強度較高。21號墩位于南門水域中間，水下地形較平緩，地面高程.27.48.28.58米，水流較急。墩位區(qū)覆蓋層與20號墩一致。基巖為含 角礫晶玻屑凝灰?guī)r，巖面高程.65.65.67.18米，強風化層厚8.425.75 米，巖石高角度裂隙極度發(fā)育，巖石風化加劇，風化層加厚；微風化 基巖巖面高程-82.03-93.83米，起伏較大，整體上為西高東低（右高 左低）之勢。巖石較完整，強度高。2.2水文石浦港屬半封閉式海港，潮汐基本屬正規(guī)半日潮，每日兩次高潮, 兩次低潮，高、低潮差

6、別不很明顯，平均漲、落潮歷時大致相等。3工程特點本工程雖然規(guī)模不大，但施工難度和技術要求與國內(nèi)大型橋梁相 比毫不遜色。20號和21號墩12根鉆孔灌注樁均為大直徑、超長型、 入水深。樁位所處水域復雜的水文和地質(zhì)情況，對樁基施工時的定位、 鋼筋籠的吊裝、承臺鋼吊箱施工都帶來很大的難度。工程指揮部提出 “確保優(yōu)良，爭創(chuàng)精品”的目標，要求工程必須達到100%的優(yōu)良率, 更不容許有任何的質(zhì)量事故。4施工工藝流程及施工方法4.1施工工藝流程（水中基礎施工）（見圖2）南門跨海大橋共9跨8個橋墩,18號及27號橋臺在島上陸地上, 為明挖基礎；19號墩至26號墩在海中，均為鉆孔灌注樁基礎，樁長（至承臺底）最長達

7、93. 5米；水深最深達42. 58米（勘測水位時）。 根據(jù)橋址處的水文、地質(zhì)及周圍環(huán)境情況，在主橋的高塘側(cè)布置棧橋, 棧橋上主要安放電纜、混凝土輸送管。在兩岸各設一座上岸碼頭，通 過碼頭將材料、設備等轉(zhuǎn)至船上，送到水上施工平臺。本橋鉆孔樁施 工均采用水上平臺法作業(yè)。20至25號承臺采用鋼吊箱，19號、26 號墩采用鋼套箱，整體下沉到位封底后抽水施工。圖2：施工工藝流程4.2主要項目施工情況鋼棧橋的施工從高塘岸向21號墩修建棧橋，棧橋支墩借用水上平臺鋼管樁貝 雷片做梁。最大跨度為50米。鋼棧橋布置如圖圖3：鋼棧橋布置圖在21至26號墩施工平臺右側(cè)作牛腿，牛腿寬2. 5米，牛腿用兩根 32的工字

8、鋼并到一起做橫梁與斜撐。在臺后組拼貝雷片，組拼成跨 后用海吊架設，貝雷片架設完后在貝雷片上鋪設橋面。貝雷梁根據(jù)跨 度不同，進行不同布置，30米跨為加強的雙排單層，50米跨為加強 的雙排雙層。牛腿布置及棧橋斷面見圖4：雙排雙層棧橋牛腿雙排單層棧橋牛腿1 51加強的雙排雙層加強的雙排單層圖4：牛腿布置及棧橋斷面圖水上施工平臺施工用打樁船將鋼管樁打入粘土中，鋼管樁入土深度根據(jù)平臺承載 力通過計算確定，單樁平均承載力為120噸。19號墩施工平臺采用 9根01000X10鋼管樁，20、21號墩施工平臺采用12根C1200X 12鋼管樁，22、23、24號墩施工平臺采用8根01200X 12鋼管樁, 25

9、、26號墩施工平臺采用8根01000X 10鋼管樁。鋼管樁承載力計算：F=3. 14XDX (LXU+KXU+LXL)F鋼管樁承載力KND鋼管樁直徑m1第i層樁周土極限摩阻力KPaW鋼管樁進入第i層土深度m鋼管樁低潮位以上部分用型鋼做連接系，鋼管樁頂用貝雷片做縱 橫梁，上搭20的工字鋼及5cm厚木板。水上平臺平面布置如圖5水上平臺平面布改圖沖.R 訴31帥ng圖5 :水上平臺布置圖鉆孔樁施工由于本海域潮差大，海水較深，漲落潮時水流速度大，鋼護筒定 位極其困難。根據(jù)調(diào)查及水文測定：平潮時水流速度接近于零，低平 潮持續(xù)時間為3小時。鋼管樁間的連接鋼護筒與鋼管樁間的連接圖6：鋼管樁與護筒連接圖本橋鋼

10、護筒及鋼管樁定于低平潮時打入。施工順序為：先打鋼管 樁，為防止單根鋼管樁在潮水作用下傾斜，第一根打入的鋼管樁頂端 用四個鋼錨定位，第二、第三根鋼管樁與第一根相連，形成穩(wěn)固整體 后再順序打入其他鋼管樁及鋼護筒（鋼管樁與護筒連接見圖6）o后 打入的鋼管樁與護筒要注意及時與先打入的護筒及平臺鋼管樁用型 鋼相連，形成整體，保證護筒的穩(wěn)定。護筒在加工場加工，從水路運 至墩位處，利用打樁船將鋼護筒打至設計標高。此橋采用沖擊鉆成孔，20、21#主墩鉆孔樁由于為深水樁，孔徑 大，地質(zhì)復雜，覆蓋層較厚，護筒下沉不到巖層，成孔時間長，在鉆 孔過程中，應采取各種有效措施避免塌孔。鉆進中，孔外潮水漲落會 影響到孔內(nèi)水

11、頭，可利用內(nèi)、外水泵控制水頭，孔內(nèi)水頭始終保持高 于孔外1.5m；適當控制進尺速度，在鉆至護筒底口時，反復拋加片石, 加強護壁（每次鉆至護筒底口下2m時拋加片石至護筒口上2m,繼續(xù) 鉆孔，反復3次），確保護筒底區(qū)段不塌孔，同時使用海底淤泥做鉆孔 泥漿，此泥漿的特點是不分散、底固相、高粘度，可有效地避免塌孔。鉆孔鉆至設計標高后進行清孔，清孔達標后，應立即吊放鋼筋籠。 鋼筋籠在現(xiàn)場預先制作，20#、21#主墩樁基鋼筋籠長度為90m左右， 重量在90t左右，主筋直徑為32mm, 一個斷面最多達168根（在護筒 底以上4m處變徑，上段鋼筋籠為96根，下段為雙層鋼筋籠168根主 筋），制作時，分為4段制

12、作，為保證鋼筋籠吊裝時不變形，順鋼筋籠 長度方向每2m距離布置加勁圈，同時布置了Z字形加勁鋼筋；在施工 中鋼筋分段制作，吊至孔口接長，由于單節(jié)鋼筋籠的尺寸和重量相當 大，吊起時容易變形，為避免吊起過程中鋼筋籠變形（起吊鋼筋籠仍 采用100T海吊船，起吊時為保證安全，使海吊船發(fā)揮最大起重量，應 盡量將海吊船移近孔位），吊起時采用四吊點（其中主吊點在鋼筋籠 上端頭，吊點應設在鋼筋籠最上端處的加勁圈上，另三個輔助吊點分 別布置在距鋼筋籠上端1/3,中間，及距下端1/3處，利用海吊的輔助 吊鉤（25t起重力）用三根輔助鋼絲繩水平吊起轉(zhuǎn)至海面，起主鉤， 同時將輔助吊鉤慢慢松開，鋼筋籠下端插入海中，此方法

13、可順利吊直 鋼筋籠，吊至孔口，入孔時應對準孔位輕放、慢放，入孔后徐徐下放; 如遇阻力，應停止下放，查明原因并進行處理后方可繼續(xù)，嚴禁高起 猛落、碰撞和強行放下；對接時，上節(jié)鋼筋籠下放至頂端加勁圈處， 利用工字鋼將鋼筋籠搪掛固定在鋼護筒上，接著吊起下一節(jié)鋼筋籠至 孔位上方，使上、下兩層鋼筋籠主筋對準，將鋼筋籠中布置的6根探 測管進行直螺紋套筒連接（接長探測管時，要保證探測管的密閉性）， 連接好所有鋼筋接頭后，纏繞螺旋筋，吊起鋼筋籠取下搪掛工字鋼， 下落鋼筋籠入孔，同時焊上保護層塊；鋼筋籠下落時同樣使用兩臺全 站儀保證鋼筋籠的豎直度，下落過程中要保證鋼筋籠中心位置，防止 鋼筋籠碰撞孔壁，將孔壁上的

14、護壁刮落，甚至塌孔；接長完畢下落到 位后，將預先在鋼筋籠上由主筋接長的6根鋼筋焊到護筒內(nèi)壁，防止 鋼筋籠因自重下落或在灌注混凝土過程中上浮造成錯位。鋼筋籠下沉到位后，應進行二次清孔，清孔后立即開始灌注水下 混凝土。20#、21#主墩樁基混凝土方量在500擠左右，灌注時間約為25小 時，采用泵送混凝土，塌落度控制在18-22cm,由于灌注時間長，可 在混凝土中摻拌高效緩凝減水劑減緩混凝土初凝時間，對混凝土的質(zhì) 量也要嚴格控制；同時也要防止輸送泵管及導管堵塞，此樁施工時正 直炎夏，夏季施工時，溫度過高，對混凝土影響很大，應采取措施盡 量降低混凝土進入導管口時的溫度，原料上可在碎石及砂子上覆蓋防 曬

15、塑料布，攪拌用水可加入冰塊降低溫度，并在輸送泵管上覆蓋麻質(zhì) 編織袋，經(jīng)常反復淋水，防止泵管外壁溫度過高致使混凝土粘結(jié)輸送 泵管內(nèi)壁，導管上口漏斗上方可設一防曬罩。導管法灌注混凝土時，首灌封底混凝土方量要計算準確，利用等 方量的大漏斗封底，大漏斗內(nèi)初存量達到要求后，即可剪斷球膽擋板, 灌入首批混凝土，同時觀察孔內(nèi)返漿情況，測定埋管深度，檢查導管 內(nèi)是否有水，封底成功后（首灌后，導管埋深應在1. 8m2m）,應繼續(xù)利用大漏斗連續(xù)不斷的灌注混凝土至第一次拆除導管，拆除大漏斗后 換用小漏斗灌注，必須確保中途不中斷；灌注過程中應隨時用測錘探測混凝土灌注深度及埋管深度，埋管深度控制在4、6m,每次拆卸一節(jié)

16、 導管；要經(jīng)常上、下抖動導管，防止混凝土堵塞導管（可觀察孔內(nèi)的 返漿情況檢查導管內(nèi)混凝土是否正常下落，正確分析和判斷孔內(nèi)情 況），如若堵管，可慢慢拔高導管（導管埋深控制在不小于血），再慢 慢下落導管，反復操作，直至混凝土正常下落，拔高導管的力度要適 中；灌注接近樁頂部位時，為嚴格控制樁頂標高，應計算混凝土的需 要量，精確控制樁頂標高，灌注標高宜高出設計樁頂標高1. 5m2m, 確保鑿除后的樁頭強度達到設計要求，混凝土初凝后，用壓水沖洗探 測管，并封好管道上端口，以免管道堵死。（4）承臺施工本工程承臺施工除19號和26號墩采用鋼套箱施工外，其余均采 用鋼吊箱圍堰法施工。具體施工方法如下：1）用吊

17、箱圍堰修建承臺的施工工藝流程見圖在平臺上加 工吊箱底制作橫梁鋼管樁上加 扁擔梁拆除水上平臺一用扁擔梁吊 起鋼吊箱下凱首節(jié)鋼 吊箱吊箱白一節(jié)吊箱 位、沉到鋼管樁上加 焊倒牛腿平臺鋼首樁 接長用牛腿和I局擔 梁固定吊箱加設拉壓桿鋼護商上加 扁擔梁制作扁擔梁圖7：鋼吊箱施工流程圖2）鋼吊箱加工及安裝由于最高潮時吊箱入水較深，最深達9米。設計時采用雙壁吊箱, 吊箱壁板采用6毫米厚鋼板，吊箱內(nèi)徑根據(jù)承臺尺寸確定，為施工方 便壁間距1米，壁間用角鋼做桁架支撐。吊箱底用32的工字鋼做網(wǎng) 片，上鋪8毫米厚的鋼板。吊箱設計見圖8：匕75/50I l/l 1Z I 1/1 iz I iz I iz fll截而.7

18、5/ZIIIIII截面H-lKifn圖8：吊箱設計圖吊箱壁在場地內(nèi)分節(jié)分塊預制，頂節(jié)高度為5米，底節(jié)高度根據(jù) 承臺底標高確定:h二-H （H為承臺底標高），分塊大小根據(jù)浮吊起重能 力在預制場加工完成。吊箱水運到位后在施工平臺上采用浮吊逐塊組 裝成型。3）鋼吊箱的下沉首節(jié)鋼吊箱拼裝完成后，將護筒接長，護筒頂設橫梁，橫梁上掛 倒鏈將鋼吊箱整體提升，拆除水上平臺后，松倒鏈整體下沉鋼吊箱， 吊箱底板開口與鋼護筒對中并套進（底板開口直徑比鋼護筒直徑大 30cm，做成漏斗形），通過鋼管樁上的限位裝置調(diào)節(jié)吊箱的平面位置, 當其軸向偏移在規(guī)范允許范圍內(nèi)時，同時起動抽水機向箱內(nèi)對稱注水 使箱體均勻下沉。注水量的

19、多少，以使上節(jié)鋼圍堰接上后，便于施焊 為宜。底節(jié)下沉到位后接上節(jié)吊箱，上下節(jié)吊箱采用螺栓連接，以便 于上節(jié)吊箱拆卸倒用。上節(jié)吊箱連接好后采用上述方法下沉到位。4）吊箱的固定在吊箱四個面邊沿的鋼管樁上，在標高為-1處加焊限位裝置， 以固定吊箱下部橫向位置。在順橋向樁頂安裝兩個橫梁，橫梁靠端部 與吊箱聯(lián)接，每根橫梁中部做兩個拉壓桿與吊箱底部相連，另外把四 根樁頭鋼筋焊接加長并與橫梁連接，橫橋向兩根鋼管樁接長1米并作 兩個倒牛腿，牛腿與吊箱頂部連到一起，以上措施主要作用為：高潮 位時防止吊箱上浮，低潮位時防止吊箱下沉。吊箱施工圖如下：圖9：吊箱施工圖5）鋼吊箱封底封底混凝土灌注是吊箱圍堰施工成敗關鍵

20、之一，針對水位深、灌 注面積大等特點采取如下措施：用干水泥腸袋套在鋼護筒上，下沉到 吊箱底板開口位置擠壓密實；采用泵送混凝土導管多點快速灌注；坍 落度控制在1820cm，摻加粉煤灰和高效緩凝劑，以提高混凝土的 流動性和延長混凝土的初凝時間?；炷练獾缀穸炔捎?.0米。6）吊箱內(nèi)部支撐吊箱內(nèi)部長面上，布置兩列、兩層支撐牛腿，牛腿上安裝工字鋼 做內(nèi)支撐。內(nèi)支撐互相連接并與拉壓桿相連，以增加剛度。7）承臺施工待封底混凝土達到設計要求的強度后，即可把圍堰內(nèi)的水抽干， 進行承臺施工。吊箱內(nèi)清理割除多余鋼護筒，鑿除樁頭浮漿、浮渣以及封底混凝土過高部位, 并用清水清洗干凈。樁基檢測樁頭處理干凈后進行樁基檢測，檢測通過即進行下道工序。鋼筋工程基底清理干凈后，按要求調(diào)整好樁頭鋼筋，然后綁扎承臺鋼筋， 預埋墩柱鋼筋。承臺混凝土灌注混凝土在拌和站拌和，混凝土拌和嚴格按施工配合比配料，砂、 石、水泥、水及外加劑計量準確，保證拌和時間?；炷翝仓椒?層進行，每層厚度不超過30cm?；炷镣ㄟ^輸送管輸送，入模后及