高坝特大桥深水墩施工方案(钢管桩平台)

一、编制依据
（1）高坝特大桥施工设计图
（2）《桥涵施工技术规范》
（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025—86
（4）《公路桥涵工程施工质量验收标准》TB 10203-2002
（5）《钢结构设计规范》GB 50017—2003
（6）其它参考资料
二、工程概况
高坝特大桥是安康至毛坝高速公路的重点工程，横跨渚河、任河,大桥全长2060m，主桥为跨渚河的67。

5+125+67.5m，跨任河的80+150+80m 连续刚构桥。

大桥由44墩2台组成,其中左幅24＃、25＃墩，右幅25＃、26＃墩为深水墩钻孔桩承台基础。

左幅24＃、25#墩，右幅25＃、26#墩位于河面中央靠两侧,基础为水上钻孔桩基础，每承台4根φ2。

8m钻孔灌注桩，单根长25～35m。

施工常水位为325m，墩位处河床标高为307。

5 m,水深达18米。

墩位处河床比较平坦,河床底下约10米左右为河卵石,再下为板岩；孔桩采用搭设钢管桩平台，冲击钻钻孔施工方法。

承台平面尺寸为12.2m（宽）x10.6m（长)x4m（高），体积为517.28 m3，为钢筋混凝土承台，混凝土设计强度为C30,根据任河水流情况及承台在水中的埋深采用单壁钢吊箱进行施工，钢吊箱净空尺寸
12.4m*10.8m。

根据承台的高度情况考虑采用分两层进行施工，层与层
之间布置接茬钢筋。

底层混凝土浇筑完成达到80％强度后方可进行顶层混凝土施工。

三、施工工艺
一)深水墩孔桩施工
1、深水墩钢管桩平台修建桩基施工工艺
深水墩钢管桩平台施工工艺流程
钢管桩平台施工工艺流程图
1）定位架制作及定位
为了方便进行钢管桩和钢护筒的定位,采用焊制定位架进行定位施工，定位架由油筒、角钢和钢管组成，油筒直径为68cm,长度为90cm，并排安置两个油筒，四个油筒组成一个小单元，经由∠50x50x5等边角钢焊接制成，最后由φ121mm，σ=5mm钢管骨架连接组成浮箱框架形式，定位架外框架为13。

2mx11。

6m(其框架各边中心为承台各边中心）。

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，在定位架四周下放砼锚，定位时通过控制锚索的长度来确定定位架.
2)围笼钢管桩打入与连接
在浮吊就位后即可进行钢管桩打入，钢管桩采用浮吊配振动锤沉桩施工，采取整根（单根长为25m)分别打入。

钢管桩直径φ325mm，壁厚10mm，围笼由13根钢管和I18b工字钢及∠75*7角钢等连接组成，为单壁钢围笼。

围笼钢管的打入要求保证其垂直度，并嵌入岩层一定深度，先用船只运到指定位置，浮吊逐根起吊插桩,下放依靠自重自动下沉，然后利用30t振动锤配合进行打入，振动过程中随时观察其垂直度并及时纠正，以利于其稳定受力。

钢管桩的打入岩层深度视具体情况而定.
钢管桩分根下沉完毕后及时进行桩间横纵向连接件焊接与固接,连接采用角钢与钢筋进行，组成剪刀撑排架形式。

由于钢管桩采用单根下沉后连接形式，故钢管桩连接底部和中部主要采用铰接，上部固接的形式，为了增加整体稳定性，在其上部横向增强固接.
3）钻孔桩平台搭设
钻孔桩平台由两层型钢组成，底层横梁分别由3根2Ι40b工字钢并排而成，工字钢单根长12.5m；纵梁分别由4根2Ι40b工字钢并排而成，工字钢单根长14.5m。

两排型钢组成井字结构，它们之间及与钢围笼之间采用满焊连接。

钻孔桩平台底部较任河施工水位325m高1。

24m。

具体结构见钻孔平台图。

4）定位架拆除
钢管桩打入岩层完成后，方可将定位架拆除。

5）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。

钢护筒由14mm厚钢板卷制而成，因桩径为2。

8m，故钢护筒直径确定为3。

0m，分节制作，单节长度为1.5m,单节卷制完成后进行节与节之间的焊接，由4节焊接成长6m的钢护筒串，逐串用船运至施工现场，用浮吊起吊，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及法兰盘接头连接,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[14工字钢焊成井字架连成整体进行定位.
6）钢围笼清基
钢围笼初步稳定后，为保证钻孔桩平台及孔桩护筒的稳定性,同时为防止在进行孔桩开钻时塌孔现象的发生，在围笼钢管桩及钢护筒四周先抛填沙袋或部分块石护脚进行封堵，然后采用空压机开始进行围笼清基，清基的目的：是为了避免出现夹砂层，防止钻孔时产生漏砂进而导致塌孔等现象发生。

2、深水墩灌注桩施工工艺
埋设护筒结构示意图
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170 kN/台,钻头自重70 kN/台。

2）护筒施工
护筒采用14mm 钢板分节卷制,直径为3。

0m ，每节长为6m ，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。

泥机辅助下沉.
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，浮吊配合运输船运至平台孔口处，利用浮吊吊起，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，采用吊车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
深水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。

二）钢吊箱施工工艺
1、钢吊箱施工工艺流程图
2、钢吊箱加工及安装
1）钢吊箱加工
（1）钢吊箱各预制件的加工
A、支承承重柱预制:
支承承重柱采用φ530mm，σ=10mm的钢管进行施工.由于考虑到承重柱必须嵌入孔桩桩顶设计标高以下2m：再加外伸长度约17m，承重柱单根长共19m。

支承承重柱在厂家购买后加工：在灌注深水墩各孔桩时，待桩基灌注完未初凝前立即将已预制加工好的承重柱进行预埋安装。

B、上承重梁加工
钢吊箱上承重梁底层为2Ⅰ40工字钢横梁,单根长10。

7m,共加工2根，单层两根工字钢连接成整体;顶层为2Ⅰ40工字钢上承重纵梁,单根长12.3m,共加工4根，采用两根Ⅰ40工字钢并排立放组成整体，纵梁两根工字钢两侧通过10mm钢板焊接成封闭式整体，两根工字钢之间预留50mm间隙,以便吊杆穿入，相邻两个吊杆孔中间位置在工字钢上下两侧采用□338*150*10钢板进行加强连接，工字钢与钢板之间采用满焊.因单根承重梁长度较长，故需进行对接焊接连接，连接时一定保持整根的顺直及焊接处的良好,焊接采用贴10mm厚钢板45双面满焊，焊缝高度10mm，另外,在钢板上布置焊接工艺孔进行塞焊（详见“深水墩型钢平台工字钢大梁加工图”）。

C、底大梁预制
底大梁为钢筋混凝土预制梁,根据计算底梁截面为20cm*65cm＊1260cm,混凝土设计强度为C30，底大梁预制主要考虑各吊杆位置的预留孔，孔底的预埋钢板，其吊箱下放过程中挂钢丝绳的预留环(吊环预埋在距两端0。

22L处)，各种预埋件必须按照设计尺寸对中布置,顺梁向尺寸偏位不得超过10mm，横梁向不得超过5mm。

并且底大梁在运到平台安装必须先到孔底预埋钢板上固定螺母,以便吊杆安装。

D、内撑的加工
钢吊箱内撑由内撑腰梁和内撑架（抽水前为内撑钢管)组成，内撑腰梁由两根Ⅰ36b槽钢背对背焊接成整体组成腰梁,因腰梁长度较长，需进行连接，连接采用钢板进行焊接，腰梁要保持顺直布置于侧模连接处，吊箱下沉就位前利用钢管进行内撑，内撑钢管采用对向支撑形式，吊箱下沉就位抽水后转换成内撑架支撑在承重柱上,内撑架由角钢组成，内撑架在承重柱侧预制时为开口状，完成转换后进行封闭。

(2)钢吊箱模板的加工
钢吊箱模板由底模和侧模组成。

底模：钢吊箱底模总体尺寸为12.3m＊10。

7m。

面板采用δ=8mm钢板，背肋由［18b槽钢、∠140×12角钢和∠50×6角钢组成，槽钢和角钢均按50cm间距进行布置，底模采用分块预制，预制时注意吊杆孔位置的准确预留。

为了底模吊装方便及防止变形，分块底模与背肋先焊接成整体,单块最大重量控制在1t左右，分块预制完成后先进行预拼装，合格后分批运至现场拼装.
侧模：钢吊箱侧模大面尺寸为12.3m（宽）＊13.6m（高），小面尺寸为10。

7m（宽）*13。

6m（高）.面板采用δ=8mm钢板,竖肋采用[14b槽钢，间距40cm，水平肋采用[8槽钢，间距45cm，侧模采用分块预制,为了防止钢吊箱封底后发生漏水现象，采取减少接头数量,本钢吊箱施工考虑分四层加工，单侧并排三块布置（详见钢吊箱侧模图），因侧模安装受到限制相对底模较小，故单块重量大,单块最大重量控制在2。

8t，采用运输船运至现场，浮吊起吊现场拼装，分块之间连接采用螺栓连接,各块模板缝中间贴3mm厚遇水膨胀橡胶止水带（静水膨胀率250％）。

需要说明的是：侧模与底模采用∠90*10等边角钢连接；侧模与侧模连接处在小面侧模竖肋上直接
背对背满焊角钢，角钢上设置螺栓孔。

2）钢吊箱拼装
钢吊箱安装采取后场预制分部分拼装，然后运输至现场拼装.
（1）安装顺序
A、承重柱是在灌注孔桩混凝土完后立即进行预埋。

B、待孔桩施工完成承重柱预埋好后首先进行上承重系统的安装，先安装底层横梁，横梁由2Ⅰ40组成,采用两根工字钢并排连接；在安装上承系统时一定注意承重工字钢梁和相应底梁位置要处于同一垂直面，应注意保证工字钢间连接钢板的焊接良好。

C、安装完上承重大梁后先安装底大梁，底大梁安装完成后通过吊杆与上承重结构连接，接着铺底板（从下到上的顺序进行）。

D、然后再在下面安装侧板、内撑梁，侧板第一层安装完成后安装内撑梁和第二层侧模,第二层安装完成后安装内撑梁和第三层侧模。

E、钢吊箱侧模安装完成后进行加固，然后进行封底混凝土施工.
（2）安装操作
A、承重柱安设
本钢吊箱共设承重柱4根，预埋于孔桩中心位置。

承重柱为φ530mm，σ=10mm的钢管，在灌注孔桩混凝土完成后混凝土初凝前立即进行预埋,预埋位置为孔桩中心，预埋时要求承重柱位置准确，埋入孔桩设计顶面标高以下2m,同时必须保证承重柱的垂直度.预埋完成后，在承重柱里面灌注C30混凝土，确保承重柱有一定的自重，保证稳定性。

承重柱埋设完成后通过调整顶面标高进行找平，然后再在承重柱顶面施焊600x276x10mm的钢板作为盖板，盖板与承重柱用三角钢板进行加劲(详见另图),要求满焊施工。

承重柱中心位置立于桩中心位置，以方便吊装承重柱。

待所有的承重柱均预埋完成后在里面灌注C30混凝土。

需要注意的是：1、预制承重柱时注意在承重柱顶部焊吊环，以方便吊装；2、若承重柱预埋后露出钢管桩平台部分影响钻机移位,则可以进行适当割取承重柱上露部分，但要求做到烧割面必须平整，且进行编号以便后续焊接工作对号施工，焊接时采用10mm厚钢板进行,钢板两端与承重柱必须满焊，焊缝厚度σ≥6mm，并在靠近钢管桩接头部位采取筛焊.
B、上承重梁安装
承重钢管安装完成后即可进行上承重系统的安装。

首先，安装底层2根上承重横梁,横梁为2Ⅰ40工字钢组成,两根工字钢为并排立放,上承重梁顶层为2Ⅰ40工字钢，其连接方式同单层横梁，在进行上承重纵横梁加工时应注意吊杆位置的预留,位置准确。

承重梁安装时注意检查其焊接质量，不合格则进行补焊等操作直至检查合格为止.
C、底大梁安装
钢吊箱底大梁为钢筋混凝土预制大梁，需待大梁强度达到设计强度方可进行吊装作业，大梁在安装前可以预先放在钢护筒上，再用钢丝绳传力于上承重梁然后就位，底大梁安装就位后安装上承重吊杆，吊杆为Φ32精轧螺纹钢，吊杆在底板底部和上承重纵梁顶部均设置垫板和螺帽。

要求吊杆位置准确且顺直，安装时吊杆加套胶管，以防止进行模板和型钢焊接施工时焊伤,另外因吊杆需要较长，需进行连接，采用连接器进行连接,同时要求在连接器两端的吊杆用红油漆做记号并在吊装过程中随时观察有无滑丝等现象。

D、底模安装
底大梁及吊杆安装完成后进行底模现场拼装，因底板单块最大约1t，故
采取人工配合浮吊进行拼装，拼装时注意避免大力撞击吊杆。

若吊杆预留孔和吊环位置有出入可进行适当烧割底板钢模,在此过程中尽量避免烧坏底板背肋,若局部地方难以避免则进行补强加焊。

在底板四周模板分块之间采用满焊连接，并且与底大梁预埋钢板之间焊接牢固，防止模板滑动。

为了加强支承柱的整体性作用，在底板安装完后，采用[14槽钢沿纵向排列把每排2根支承柱两侧焊连成一个整体。

E、侧模安装、下沉及内撑梁安装
侧模主要用于封水及承受水压力并作承台模板用.
侧模安装：侧模与底模采用螺栓连接，侧模与底模之间垫橡胶止水带。

侧模与侧模之间采用螺栓连接，侧模与侧模之间垫橡胶止水带。

侧模面板为δ=8mm钢板,背肋由［14b槽钢和［8槽钢组成，侧模采用分块预制,φ22螺栓连接，分块之间加垫橡胶止水带，防止水压力大而渗入钢吊箱内。

侧模竖向连接也采用螺栓进行.侧模安装分四层进行,每层高度均为4。

0m，侧模要求精度较高，直接在厂家预制并进行预拼装合格后运至现场进行拼装。

先安装底层侧模，待底层侧模安装检查合格后进行下沉，下沉前先进行测量放样，因侧模设计平面尺寸比承台尺寸单侧大10cm，故要求平面偏差控制在5cm以内,若不合格及时要求调整直至合格方可进行钢吊箱下沉施工。

侧模下沉：采用30个10t手拉葫芦（链条6m）进行下放，考虑到葫芦的行程分两次下放。

下放时必须有专人统一指挥，操作人员严格听从指挥人员的指挥安排。

a、首先，将手拉葫芦全部拉紧均衡受力并要求各个操作人员进行检查葫芦链条的拉紧程度,拧松吊杆顶部螺帽保证足够分次下放的
高度并严格进行检查；b、接着,由专人统一指挥开始下放，分次下放高度要求控制在1m以内，下放速度通过葫芦链条下放长度进行控制，下放过程中安排专门技术人员进行高度和平面位置的监控检查,此监控可通过预先在四个角点（或四边中线点）放样好的点位及高程控制点进行量距监控,要求起到及时纠偏的效果；c、另外，在钢吊箱下放过程中随时观察有无卡箱现象,为防止钢吊箱下沉时由于水流的作用而向下游移动导致钢护筒卡住底板而无法下沉，在上游侧钢围笼钢管桩上两侧各安装1个10t手拉葫芦，与下游侧模板连在一起随时纠偏，此两个葫芦注意及时上调挂在侧模的位置。

每下沉1m暂停10分钟以稳定钢吊箱并观察其下沉效果,通过调整四周链条葫芦下次的下放速度控制调整钢吊箱的平面及标高位置。

安装完底层模板后进行底层与上层之间的连接。

为了加强侧模水平连接处的侧向承水压力，在两层侧模之间布置内撑腰梁及内撑架.在连接底层侧模与第二层侧模调整好后进行内撑腰梁安装,内撑腰梁的作用主要为抵抗侧向水压对侧模连接处的侧压力及防止水压过大而容易在侧模连接处出现模板变形甚至出现严重渗水现象，内撑腰梁位置安装就位后，用φ168钢管进行对腰梁内支撑。

侧模连接好后调整就位,检查各个位置连接情况,合格后在侧模顶面测量放样调整合格后下沉就位，标高通过顶面标高控制,平面位置可通过量测钢吊箱与预先放样点的距离进行控制。

第二层下放同底层下放，但应注意加强纠偏工作及下放速度控制,不宜太快。

第三、四层侧模板的施工及下放同第二层模板施工.
钢吊箱下沉就位后进行承重系统及钢吊箱整体位置复核检查,合格后进行封底混凝土浇筑施工。