特大橋水中樁施工方案

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一、工程概況：

    廣州南部地區(qū)快速路（魚窩頭~黃閣）支線位于番禺區(qū)魚窩頭鎮(zhèn)長莫村，起訖里程為K5+106.80—K5+942.84，全長836.04m。上部結構為50 m簡支T梁和30m、25 m簡支箱梁，下部結構為柱式橋墩、樁基礎，本橋跨越騮崗涌。其中20、21、22和23號墩位于騮崗涌中。騮崗涌正常水深3.4米，高潮水深4.6米。     二、水中樁總體施工方案：     騮崗涌正常情況下水最深處4.6 m(22號墩),其次4.1 m(23號墩),20、21號墩位于岸邊水深只有0.2 m。根據(jù)樁位與河流水深關系，為了不影響河流通航要求，同時不因大面積筑島對河流斷面產生影響。我們計劃在20、21號墩和23號墩采用鋼板樁配合土袋圍堰施工，對22號墩采用搭設鋼平臺方法施工，在21墩與22號墩間用2.5m寬的鋼便橋連接,便于施工人員往來和運送小型材料及灌注砼鋪設泵管用，在22號墩23號間留出凈寬不小于35 m的航道解決臨時通航事宜。詳細設計見水中樁施工平面置圖。     三、圍堰和鋼平臺施工：     土石圍堰：場地為淺水時，采用圍堰筑島。根據(jù)水文地質資料及實測結果反映，騮崗涌特大橋20、21號樁位在河灘邊，退潮位時，原地標高在水面以下0.3 m以內，高潮位時水不深且流速不大。根據(jù)技術經濟比較，宜采取圍堰筑島，島面比在施工期間可能出現(xiàn)的最高水位高出1.0~1.5m。     圍堰筑島的施工順序：圍堰施工從上游開始進行，圍堰外側用土袋堆碼1~1.5 m高；然后進行填土。填土原則為：沿河堤向河中間逐步推進，將填筑料倒在露出水面的堰頭上，順坡送入水中，以免離析，造成滲漏，每層填地高度不超過2m。初步填土完成后用PC200勾機壓打鋼板樁，鋼板樁打入深度根據(jù)河床地質情況確定，保證圍堰穩(wěn)定，但是最小不小于7米；二次進行土袋堆碼至堰頂，堆碼時上下左右應錯開，堆碼整齊；再進行圍堰填土直至設計標高。填土時中間部分填片石及粘土，島底涌床淤泥和軟土應先挖除或用吸泥機具排除，以免筑島圍堰沉陷。為防止河水浸入堰堤而造成圍堰坍塌，土袋內2m范圍用優(yōu)質粘土加片石夯實。圍堰工作平臺寬7 m，長度為32 m。20、21號墩間用一條4.5 m寬的土石路連接，21、22號墩位用2.5 m寬鋼便棧連接，23號墩與東岸用一條4.5m寬土石路連接。     騮崗涌水位受潮水影響，最大水深在3~5 m間。采用Ф50cm鋼管(壁厚8mm)樁間距為5~6m，其中最中間兩排樁間距5.5m。順橋向布設2排鋼管樁，總共設計14根鋼管樁。單樁入土深度計劃8m，振動沉樁時根據(jù)實際情況確定打入深度，上部固定在平臺梁上。順橋向用I36b工字鋼作主梁，橫橋向I28b工字鋼作分配橫梁，I28b工字鋼間距為60cm沿橫橋向布置。其上鋪設1cm厚鋼板做面板。     樁基礎施工期間正好為枯水季節(jié)，鋼棧橋及鋼平臺頂面標高為：施工水位（4.6）+1.5m=+6.1m。鋼棧橋鋼管樁用Ф30cm鋼管做基礎，振動沉樁時根據(jù)實際情況確定打入深度，橫橋向設兩排，縱向用I25b字鋼做主梁，橫向用I20b工字鋼做次梁，間距0.8m.。棧橋只做安裝泵管和運送小型機具用。鋼平臺的構造具體見附圖：主橋水上鉆樁施工平臺結構示意圖。平臺及棧橋施工前我們已報航道、海事、水利等有關部門審批，發(fā)布施工通告，設立相應通航、助航標志。施工時及完成后在適當位置設立夜間警示燈，以引導過往船舶通行，確保過往船只的通航安全和施工安全。     a、鋼管樁運輸、堆放     我們將由專業(yè)廠家加工的10米-20米長的Φ50cm的鋼管樁，直接用船運至工地即可，根據(jù)現(xiàn)場施工進度組織分批運送至工地，避免鋼管樁壓船。鋼管樁運輸過程堆放按沉樁順序可采用多層疊放，各層墊木位于同一垂直面上，船上管樁的疊放層數(shù)不易超過三層，以保證行船安全。鋼管樁起吊、運輸和堆存過程中須避免因碰撞等原因而造成管身變形的損傷。注意在鋼管樁沉放前再次檢查管節(jié)焊縫。     b、鋼管樁沉放     沉放前先計算出每條鋼管樁的坐標，在兩岸大堤上針對各樁分別布置一條基線，基線上的每一個觀測點用全站儀精確測量其坐標位置，并用水準儀測出其高程；然后計算出每一根樁上觀測點的坐標及交會角，并匯總成表供觀測沉樁使用。沉放時在正面布置一臺全站儀觀測定位，側面設置兩臺經緯儀校核。     鋼管樁沉放使用45KW振動錘，能提供額定振動力為45t，可以滿足本工程的要求。起吊設備采用30t起重船。起重船拋錨定位后，先期依靠鋼管樁重力插入覆蓋層中，上部用纜繩綁在吊船邊，待樁身有一定穩(wěn)定性后，再利用浮吊吊上振動沉樁機夾住鋼管樁，開始振動沉樁機振動下沉鋼管樁到位。鋼管樁逐排沉放，一排樁沉放完成后再移船至另一側。     鋼管樁沉放應注意：振動錘中心和樁中心軸應盡量保持在同一直線上；每一根樁的下沉應連續(xù)，不可中途停頓過久，以免土的摩阻力恢復，繼續(xù)下沉困難。沉放過程加強觀測，鋼管樁偏位不得大于10厘米，垂直度不得低于0.1%。     c、鋼平臺搭設     鋼管樁沉放完畢后，開始進行鉆孔平臺型鋼布設，其具體步驟如下：     各鋼管樁在順水流向適當位置開口，割平鋼管樁頭安裝已拼接好的I45工字鋼橫梁，與鋼管樁（開口）壁點焊→澆注各鋼管樁樁頭C15砼，使I45橫梁嵌固在樁頭中→安裝I36工字鋼分配縱梁，并與I45橫梁焊接（設加勁板）→在“井”字梁上鋪設δ=10mm厚鋼板，加設安全欄桿。     平臺施工開始時即設置航標，懸掛夜間紅燈示警等通航導向標志，并打設鋼管樁防撞墩，以策安全。     四、鉆孔灌注樁施工     1、樁基鋼護筒制作與埋設     樁基鋼護筒設計內徑為Φ270cm，鋼護筒采用厚度為14mm的A3鋼板卷制而成。護筒成形采用定位器，設制臺座接長，確保卷筒圓、接縫嚴。為加強護筒的整體剛度，在焊接接頭焊縫處加設厚10mm寬20cm的鋼帶，護筒底腳處加設厚14mm寬30cm的鋼帶作為刃腳。鋼護筒每節(jié)加工長度為10-15m（或按實際長度分節(jié)加工）。焊接采用坡口雙面焊，所有焊接必須連續(xù)，以保證不漏水。鋼護筒在加工廠進行分節(jié)制作，經檢查合格后由駁船運至主鉆孔平臺，現(xiàn)場焊接接長。     鋼護筒頂標高比平臺面高30cm，即6.8米。護筒埋入不透水粘土層不小于1米，鋼護筒下沉采用90KW振動錘振動配以護筒內用空氣吸泥機吸泥下沉，必要時可在護筒外壁輔以高壓射水下沉。鋼護筒下沉步驟如下： 在平臺樁位處焊設護筒下沉定位架→安裝第一節(jié)鋼護筒于導向架內并與導向架下口臨時焊連，使護筒固定→吊起第二節(jié)護筒對準第一節(jié)護筒，校正后將兩節(jié)護筒連接處焊牢并加強→割除第一節(jié)護筒與導向架焊接處，浮吊下放第一、二節(jié)護筒→吊裝90KW振動錘與護筒上口連接牢固→開動振動錘振動下沉，再接長下節(jié)鋼護筒，如此反復直至護筒至所需的深度。     鋼護筒埋設首先在每個平臺上，精確放出護筒位置，利用鉆孔平臺上縱橫工字鋼安設護筒沉放導向架，導向架比護筒外徑大5cm，在平潮江水停止流動的時候，由45t浮吊吊起鋼護筒通過導向架緩慢下放直到其刃腳自然下沉到河床面為止。在校正護筒垂直度（小于0.5%）和護筒平面位置偏差（小于3cm）后，采用90KW振動錘振動下沉，并按需要焊接接長護筒，在現(xiàn)場焊接鋼護筒時要采取有效措施保證鋼護筒的軸線順直度，振動錘振動下沉直至護筒底部到達設計標高。      若鋼護筒不能沉放到所需深度，則利用Φ300mm空氣吸泥機，按先中部后四周再中部的順序吸砂，必要時可在護筒外壁輔以高壓射水下沉。     鋼護筒沉放應注意：鋼護筒沉放前派遣潛水隊員將樁位處清理干凈，不得有影響鋼護筒下沉和鉆孔施工的雜物如大塊石、鋼材等；鋼護筒焊接接長時應保證護筒順直，焊縫飽滿；振動錘重心和護筒中心軸盡量保持在同一直線上；開動空氣吸泥機同時須往鋼護筒內加水，護筒內水位不能低于江面水位；在護筒下沉過程中，當護筒沉入土中一定深度后，要及時撤除護筒導向架，以免影響護筒下沉；鋼護筒沉放必須全過程測量，保證護筒偏位和傾斜度在容許范圍內。     2、成孔施工     ① 設備配置：考慮工期要求并綜合考慮不能長時間占用航道，我們計劃每個墩位兩臺樁機同時施工。并配器兩臺泥漿泵和一條泥漿船。     ②泥漿循環(huán)系統(tǒng)     本工程樁基礎施工一律使用優(yōu)質膨潤土泥漿（用膨潤土、工業(yè)堿、聚丙烯酰胺、木纖維素按適當?shù)谋壤渲贫桑┳o壁，以保證施工安全和質量，達到樁壁無泥漿套和樁底無沉渣的設計要求。     施工過程中泥漿循環(huán)主墩采用泥漿船，泥漿船用300t運輸船改裝，容量150-200m³,每個墩配置一艘泥漿船和一艘運泥船，以保證泥漿的儲備及便于外運多余泥漿；泥漿循環(huán)采用氣舉反循環(huán)。為保護環(huán)境嚴禁把泥漿及廢渣直接排入河道，應由運泥船運往指定的棄土區(qū)排放。     3、成孔工藝     a、造漿：正式鉆進前，往要施工的樁及循環(huán)用的護筒孔底供泥漿，換出原孔內清水。泥漿制備采用優(yōu)質膨潤土，鉆進過程中，要根據(jù)不同的土層制備不同濃度的泥漿，使泥漿既起到護壁及清渣的作用，又不致于太濃而影響鉆進速度。     b、鉆孔：鉆機就位后，進行樁位校核，保證就位準確。造漿完畢后低速開鉆，待整個鉆頭進入土層后進入正常鉆進。在護筒腳部位必須慢速鉆進。當回旋鉆機鉆進至巖層面后換下刮刀鉆頭，改用牙輪鉆頭鉆進。整個成孔過程中分班連續(xù)作業(yè)，專人負責做好記錄并觀察孔內泥漿面和孔外水位情況，發(fā)現(xiàn)異常馬上采取措施，泥漿比重控制在1.2~1.25，粘度控制在18~22s。     樁孔中的泥漿指標應嚴格控制，好的泥漿不但利于保證孔壁穩(wěn)定，而且有利于懸浮起巖渣加快施工進度。在鉆進過程中應定期每班檢測樁孔中的泥漿的各項指標。在成孔后清孔時應在孔底注入優(yōu)質泥漿，以保證孔底干凈。     凈泥漿性能指標如下表：     凈泥漿性能指標表 泥漿配比 凈泥漿性能 水：膨潤土 （重量比） 比重 ( r ) 粘度 ( s ) 靜切力 ( Pa ) 含砂率 ( % ) 膠體率 ( % ) 失水率 (ml/30min) 酸堿度 PH 600：100 1.065 17.8 1.342 <1 99 21.6 9.2     施工工程泥漿性能指標如下表3-2。     表3-2：工程施工泥漿性能指標表 施工過程泥漿性能 比重 ( r ) 粘度 ( s ) 靜切力 ( Pa ) 含砂率 ( % ) 膠體率 ( % ) 失水率 (ml/30min) 酸堿度 PH 1.1~1.45 18~28 1.342 <8 ≥95 ≤20 8~11       如果發(fā)現(xiàn)實際地質情況與設計提供的資料不符，則馬上通知監(jiān)理工程師匯同設計部門協(xié)商解決。     C、清孔：孔深達到設計標高后，對孔徑、深度、垂直度和孔底嵌巖情況進行全面檢查合格后，采用換漿清孔法，當孔底基本無沉渣，泥漿溝只排出濁水而無泥漿廢渣時，即可停止第一次清孔，移機準備鋼筋籠下放。     4、成孔的檢測     a、鉆、沖孔在終孔后應進行孔位、孔深檢測。     B、孔徑、孔形和傾斜度可采用外徑為鉆孔鋼筋籠直徑加100mm，長度為4~6倍孔徑的鋼筋檢孔器吊入鉆孔檢測。     C、鉆、沖孔的成孔質量標準為： 項     目 允許偏差 孔的中心位置 單排樁：3cm 孔徑 不小于設計樁徑 傾斜度 小于0.5% 孔深 支承樁比設計深度超深不小于50mm 沉渣厚度 設計規(guī)定：小于5cm 清孔后泥漿指標 相對密度：1.03~1.10 粘度：17~20s 含砂率：<2% 膠體率：>98%       5、鋼筋的制作及下放     ①鋼筋籠制作：     鋼筋籠在岸上分節(jié)進行制作，采用加勁筋（間距2m）成型法，每節(jié)長度9~12米。制作時加勁筋點焊在主筋內側，校正好加勁筋與主筋的垂直度，然后點焊牢固，布好螺旋筋并點焊于主筋上，按設計在主筋上沿圓周方向每5米均勻分布焊接4個保護層耳環(huán)。焊接加工要確保主筋在搭接區(qū)斷面內接頭不大于50%；焊接采用單面焊，焊縫長不小于10d（d為鋼筋直徑）。     根據(jù)設計，每條樁基有超聲波檢測要求，檢測管每樁放4根同時固定在鋼筋籠上下放。檢測管標準長為8m，外徑57mm，接頭焊接Ф70mm鋼管，上端應高出樁頂50cm，下端用鋼板封底焊接嚴密。     ②鋼筋籠吊裝：     加工好的鋼筋籠由駁船運往現(xiàn)場采用45t船吊下放就位。安裝時采用兩點起吊，以防止骨架變形；鋼筋籠豎直后，檢查其豎直度，進入孔口時扶正緩慢下放，嚴禁擺動碰撞孔壁。鋼筋籠邊下放邊拆除內撐。鋼筋籠連接采用單面焊，焊接長度10d的搭接，并且保證各節(jié)鋼筋籠在同一豎直軸線上，鋼筋籠下到設計標高后，定位于孔中心，將主筋或其延伸鋼筋焊接在護筒上，以防骨架在澆注混凝土時上浮及移位。澆注混凝土前在檢測管內灌滿水，上口用塞子塞住。鋼筋籠下放完成后，馬上下放導管進行二次清孔，并做好水下混凝土灌注工作。     6、水下混凝土灌注     樁基混凝土由設在兩岸的混凝土攪拌車供應，砼輸送泵通過鋼棧橋送至澆注點直接灌注。     ①灌注前準備     灌注前進行二次清孔，采用氣舉法清孔。擬用一上端密封的管，插入一空壓管和出漿管，插至離孔底20cm，外側伸入進漿孔。空壓機用大功率空壓機，宜用20m³/h。當二次清孔的泥漿性能指標和沉渣厚度達到設計和規(guī)范要求，并經監(jiān)理工程師檢查合格后，盡快進行水下混凝土灌注。主橋樁基混凝土澆注施工采用導管法灌注。導管采用內徑Ф300mm的剛性導管，在第一次使用前和使用一定時間后均按規(guī)范對其進行水密性和承壓試驗、檢查，防止膠墊老化，以保證導管接頭良好，不漏氣。     ②砼配合比基本要求     樁基礎砼標號為C30，考慮到水下砼澆注的各種因素，在進行配合比設計的時候要滿足以下要求：     坍落度：18~22cm；     坍落度降至15cm的最小時間：3h；     砼初凝時間：≥12h；     最大粗骨料直徑：30mm。     3、導管     導管選用壁厚5mm，直徑30cm的無縫鋼管。導管在使用前和使用一個時期后，除應對其規(guī)格、外觀質量和拼縫構造進行認真地檢查外，還需做拼接、過球、承壓及水密性試驗。     導管分節(jié)加工，分節(jié)長度應便于拆裝和搬運，并小于提升設備的提升高度，每節(jié)長度以2~4m，還需加工兩節(jié)1m長作為高度調節(jié)。     導管在開始澆注砼前離開孔底面25~40cm左右。     3.6.4砼澆注     當二次清孔的沉渣厚度及泥漿比重達到設計和規(guī)范要求，并經監(jiān)理工程師檢查合格后，即可進行水下砼灌注。     開始澆注混凝土要滿足首批砼需要量要求，保證首批砼灌注后導管埋深1m以上。     如圖：首批砼的計算圖，首批砼需要量：     V≥(πd²h₁+πD²H_c)/4     首批砼用頂塞法澆注，首批砼灌入孔底后，立即探測孔內砼面高度，計算導管埋置深度，確信符合要求后即可正常灌注，砼澆注過程應注意以下事項：     a、灌注開始后，應緊湊連續(xù)進行，并注意觀察管內砼下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內砼面高度，正確指揮導管的提升和拆除。導管在砼內埋深控制在2m～6m左右。     B、砼澆注面上升到鋼筋骨架下端時，為防止鋼筋骨架被砼頂托上升，澆注速度適當放緩，而當砼進入鋼筋骨架4~5m以后，適當提升導管，減小導管在鋼筋骨架下的埋置深度。     C、在砼灌注過程中，后續(xù)砼要沿導管壁徐徐灌入，以免在導管內形成高壓氣囊。另外，為保證樁基礎的密實，要定時抽插振動導管，達到振搗效果。     D、為確保樁頂質量，砼澆注標高應比設計樁頂標高高出80cm，在澆注完成后挖除多余砼，但應留出30cm左右在樁基礎達到強度后用風鎬鑿除至設計標高。     E、砼澆注過程可能遇到的問題及其處理：     （1）首批砼灌注失?。河脦Ц邏荷渌魔?00mm空氣吸泥機將已灌注砼吸出，重新按要求灌注。     （2）導管進水：如因導管埋深不足而進水，則將導管插入砼中，用小型潛水泵抽干導管內的積水，再開始灌注；如因導管自身漏水或接頭不嚴而漏水，則應迅速更換已經拼接檢查好的備用導管，然后按前面做法處理；如上述兩種方法處理不能奏效，則應拆除灌注設備，用帶高壓射水的Ф300mm空氣吸泥機將已灌注砼吸出，清孔后再重新灌注砼。     （3）卡管：初灌時隔水拴卡管，或因砼自身卡管，可用長桿沖搗導管內砼，用吊繩抖動導管，或在導管上安裝附著式振搗器使隔水拴下落。如仍不能下落，則將導管連同其內砼提出鉆孔，另下導管重新開灌。如因機械發(fā)生故障或因其他原因使砼在導管內停留時間過長，孔內首批砼已初凝，宜將導管拔出，用吸泥機將孔內表層砼和泥渣吸出，重下新導管灌注。灌注結束后，此樁宜做斷樁予以補強。     （4）埋管：若埋管事故已發(fā)生，初時可用鏈滑車、千斤頂試拔。如仍拔不出，已灌表層砼尚未初凝時，可加下一根導管，按導管漏水事故處理后繼續(xù)開灌砼。當灌注事故發(fā)生在護筒底標高以上式，可考慮終止灌注砼，待護筒內抽水后按施工縫處理，接長樁柱。     7、樁基檢測     水下砼澆注結束后砼達到一定強度后才能進行樁基檢測。檢測合格可立即進行樁頂部結構系梁及柱施工。     安全防護措施：在通航口上、下游均設置醒目施工導航標志，以策來往船舶航行安全，施工航標志的設立須符合《內河助航標志》的規(guī)定。施工前精確測量、放線，當溝槽與堤岸較近時，及時采取有效的方案進行解決。合理布置施工走道，對施工總平面進行科學、周密、綜合分析和布置，盡量避免在棧橋邊堆放重型材料。施工過程中加強對堤岸的監(jiān)測，及時采取措施消除隱患，確保河堤安全。     五、防洪措施：     按照施工計劃安排，水中墩施工時間在2003年11月—2004年1月旱季期間，查水文資料《2003年水位預報表》，最高水位出現(xiàn)在農歷10月、11月、12月的初四，分別為143、148、139（以上為水利部門使用高程系統(tǒng)）；為確保工程施工安全及周邊群眾的生命、財產安全，我部將在水中墩施工間采取如下措施：     1、  建立全組織機構     A、險領導小組     組長：韓國強     副組長：林飛鵬、楊立華     組員：趙克輝、卓強發(fā)、趙賢武     指揮部設在經理部辦室     B、防洪搶險小分隊     由經理部在崗青年組成，在緊急情況下能迅速集合參與搶險。     C、建立定期報告制度及巡視制度     六、河堤破除     20、21、23號墩蓋梁施工完成后進行河堤的破除，根據(jù)施工時通車的要求考慮其破除寬度為6m。破除時應向兩邊放坡，并在破除范圍兩側打入木樁，確保河堤及施工車輛、人員安全。對于河堤不便清除的殘土等我們將用吸泥船清除。