玉溪二桥深水孔桩施工方案钢护筒平台费下载.docx

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》GB 50017-2003
（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。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
钢护筒制作

定位架定位

钢护筒清基

钻孔桩平台搭设（先纵梁，后横梁）
钢护筒上支撑牛腿的加工、焊接
钻孔桩施工

钻孔桩平台型钢加工
打钢护筒（振动锤配合进行）

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，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

桩位放样
制作钢护筒
下沉钢护筒
制作钻头
钻机就位
设立钻架和其他设备
制作钻架
钻进
向钻孔注清水或泥浆
泥浆沉淀池
掏渣卸土焊钻头
供水
泥浆池
设立泥浆泵
泥浆备料
测量钻孔深度、斜度、直径
设立钢筋骨架
必要时设立吊装骨架和导管的设备
运输吊装钢筋骨架
钻孔完成后必要时移走钻架
混凝土检验
制备混凝土
设立拌和站
混凝土备料
灌注水下混凝土
测量混凝土面高度
输送混凝土

制作钢筋骨架
清孔
设立导管
设立清孔设备
测量淤泥厚度
设置隔水栓猫头鹰
试拼装检验导管
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170 kN/台，钻头自重70 kN/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170 kN，钻头自重70 kN
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=165740000 mm4 W=920800 mm3 S=541200 mm3 D=12mm
kN
kN·m kN
MPa < 1.3×[]=188.5 MPa
MPa < 1.3×[]=110.5 MPa
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=455620000 mm4 W=2278000 mm3
S=671200 mm3 D=12.5mm
kN·m kN
最大支反力F=166.6 kN
MPa < 1.3×[]=188.5 MPa
MPa < 1.3×[]=110.5 MPa
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=455620000 mm4 W=2278000 mm3
S=671200 mm3 D=12.5mm
kN
kN·m kN
MPa < 1.3×[]=188.5 MPa
MPa < 1.3×[]=110.5 MPa
换算应力计算：
σ=（σ2+3τ2）1/2
=21.54 MPa < 1.3×[]=188.5 MPa