水上桩基础施工.docx

水上桩基础施工
本桥14#-17#墩桩基础施工都在水上进行，需要搭设施工平台和栈桥。
13# —16#墩位于仙村涌中，根据现场情况可知，河上有船只通过，故栈桥搭设分两段，在15#和16#墩中间保留水道通航，以便船只通过。第一段栈桥由岸边12#墩桩位置至15#墩桩位置，第二段栈桥由岸边17#墩桩位置至16#墩桩位置。栈桥和施工平台采用钢管桩、型钢、钢板等架设而成，具体见一一图3.3:水上栈桥和施工平台示意图。
A15#、A16#墩的16根桩拟安排在11月中至1月初的一个半月内完成，工作量较大，时间很紧，准备安排2台GDJ-15旋转式钻机,4台JK10（D18）冲桩钻机同时进驻主桥施工。A15#、A16#墩的桩基完工后，即将桩机转至A14#、A17# 边墩。
桩基础具体施工工艺流程见——图3.4：主桥水上钻孔桩施工工艺流程图。
1、栈桥和施工平台搭设
1 ）、钢管桩沉放
沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在岸上针对各墩分别布置一条平行于墩轴线的基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程；然后计算出每个墩中每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测沉桩使用。沉放时在正面设置一台全站仪观测定位，侧面设置二台经纬仪校核。
钢管桩沉放使用我公司45KW 振动沉桩机（振动锤）可以满足本工程的要求。起吊设备采用吊船。钢管桩上部先用吊船吊住，然后依靠钢管桩重力插入淤泥质泥质粉砂层中，待桩身有一定稳定性后，再利用吊船吊住振动锤夹住钢管桩,开动振动锤振动下沉钢管桩到位。钢管桩逐跨沉放，一跨沉放到位后在钢管桩中灌砂至管以下约1m处，以增强钢管桩的刚度和稳定性。
钢管桩沉放应注意：振动锤重心和桩中心轴应尽量保持在同一直线上；每一根桩的下沉应连续，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难；沉放过程加强观测，钢管桩偏位不得大于10cm ,垂直度不得低于1%。
钢管桩每天施打完毕后，马上用［14a焊接钢管桩纵、横向联系，以防水流
冲击倾斜，保证平台
的抗扭能力。 图3.4:主桥水上钻孔桩施工工艺流程图。

2）、栈桥和施工平台搭设
一跨钢管桩沉放完毕后，采用型钢和钢板焊接铺设栈桥，吊船配合，该跨栈桥完成后再进行下一跨的施工。平台的搭设也一样。
施工平台采用中6 x aOmm 钢管桩作为平台竖向受力杆件，钢管桩上架设I45a作为平台的承重横梁，I36a作荷载分配梁，铺以［10和木板或钢板形成桩基工作平台。钢管桩按每根摆放一台冲机来验算其单桩承载力，其长度要综合考虑桩位处水深、洪水冲刷及平台钢管桩和桩钢护筒阻水引起局部冲刷的影响，其桩底标高进入覆盖层8.0m。
其施工步骤为：
各钢管桩在顺水流向适当位置开，割平钢管桩头t安装已拼接好的工字
钢横梁，与钢管桩（开）壁点焊t浇筑各钢管桩桩头C20砼，使工字钢横

梁嵌固在桩头中t安装工字钢分配纵梁，并与横梁焊接（设加劲板）T相
邻分配梁用槽钢焊接使各纵梁形成“井”字架 t在“井，，字梁上铺设g=6mm厚花纹钢板，加设安全栏杆。
平台施工开始时即设置航标，悬挂夜间红灯示警等通航导向标志，以策安全
O
2、桩基护筒的制作与埋设
水上部分的桩基础直径均为①180cm ,采用直径为①2cm 的桩基钢护筒,采用A3钢板卷制而成。钢护筒制作委托专业的加工厂家加工，用汽车运至工地。护筒成形采用定位器，设置台座接长，确保护筒圆、接逢严。护筒底脚处在外边加设等厚30cm宽的钢带作为加强刃脚。钢护筒加工成一节，长2~4.5m。焊接采用坡双面焊，所有焊缝必须连续饱满，以保证不漏水，沿焊缝四周布设8道20cm x20cm x10mm 加强板，以保证焊缝质量。钢护筒加工过程须设“△”或“米”字型内支撑，每隔5m设置一道，以保证钢护筒在储存、起吊、运输过程中不因自重发生变形。钢护筒在下放前再次准确检查直径及其椭圆度，其直径误差不超过5cm ,否则矫正或重新加工。
钢护筒下沉采用90KW 振动锤振动配以护筒内用空气吸泥机吸泥下沉，必要时可在护筒外壁辅以高压射水下沉。钢护筒下沉步骤如下：
在平台桩位处焊设护筒下沉定位架一t安装第一节钢护筒对准第一节护筒，校正后将两节护筒连接处焊牢并加强一t割除第一节护筒与导向架焊接处，用吊车下放第一、二节护筒一t吊装45KW振动锤与护筒上连接牢固一t开动振动锤振动下沉一t利用①3mm 空气吸泥机，按先中部后四周再中部的顺序吸砂，吸到桩底下四周约10cm ,中部约50~1cm 为止一t利用振动锤振动，再接长第三节钢护筒，如此反复直至钢护筒振动不下去为止。
钢护筒沉放应注意：桥墩钢护筒沉放前将桩位处清理干净，不得有影响钢护筒下沉和钻孔施工的杂物如大块石、钢材等；钢护筒焊接接长时应保证护筒顺直，焊缝饱满；振动锤重心和护筒中心轴尽量保持在同一直线上；开动空气吸泥机同时须往钢护筒内加水，护筒内水位不能低于江面水位；在护筒下沉过程中，当护筒沉入土中一定深度后，要及时撤除护筒导向架，以免影响护筒下沉；钢护筒沉放必须全过程测量，保证护筒偏位和倾斜度在容许范围内。
3、钻孔灌注桩施工
（1）设备配置
考虑到场地条件及工期要求，15#与16#墩各安排1台GJD - 18型回旋钻机和2台JK10（ 22）冲机同时进行施工，分别完成15#与16#墩桩基施工后再进行14#与17#墩的桩基施工。每台桩机配备2台3 PNL泥浆泵（1台作为备用），设备用驳船运往现场浮吊装卸。具体施工时，要考虑到减少两台钻机施工时的相互影响，方便钻机移位，两相邻孔不同时施工及保证刚浇注混凝土的桩的成桩质量。
（2）泥浆循环系统
本工程桩基础施工部分使用优质膨润土泥浆（用膨润土、工业碱、聚丙烯酰胺按适当的比例配制而成）护壁，以保证施工安全和质量。
施工过程中，泥桨循环主要在平台上的桩基护筒之间进行，将钢护筒顶用40 x60cm泥浆槽分区分片连通，泥浆循环采用正循环。为保证泥浆的储备及便于多余泥浆外运，每个墩配置一艘泥浆船。为保护环境严禁把泥浆及废渣直接排入河道，应由泥浆船运往指定的弃土区排放。施工完成后，护筒内的泥浆由泥浆船清理运走至指定的地方排放。
泥浆循环系统详见图3.5:水上钻桩泥浆循环系统示意图。
泥浆船
沉淀池
沉淀池

图3.5:水上钻桩泥浆循环系统示水图。桩泥浆循环系统
桩孔中的泥浆指标将严格控制，好的泥浆不但有利于保证孔壁稳定，而且有利于悬浮起岩渣加快施工进度。在钻进过程中定期每班检测桩孔中泥浆的各项指标。在成孔后清孔时在孔底注入优质泥浆，以保证孔底干净。
净泥浆性能指标如表3.5：
表3.5:净泥浆性能指标表
泥浆配比
净泥浆性能
水：膨润土(
重量比)
比重
(r)
粘度
(s)
静切力
(Pa)
含砂率
(%)
胶体率
(%)
失水率
(ml/30min)
酸碱度
PH
6 1
1.06
5
17.8
1.342
1
99
21.6
9.2

施工工程泥浆性能指标如表3.6：
表3.6:施工过程泥浆性能
比重
粘度
静切力
含砂率
胶体率
失水率
酸碱度
-5

(r)
(s)
(Pa)
)
(%)
(ml/30min)
PH
1.1~1.45
18~28
1.342
8
>95
<20
8~11

（3）成孔工艺
A、造浆：正式钻进前，往要施工的桩及循环用的护筒孔底供泥浆，换出原孔内清水。泥浆制备采用优质膨润土，钻进过程中，要根据不同的土层制备不同浓度的泥浆，使泥浆既起到护壁及清洁的作用，又不至于太浓而影响钻（冲）进速度。
B、钻（冲）孔：钻（冲）机就位后，进行桩位校核，复测纵、横间距以及跨度，保证就位准确无误，钻进前尚应探明桩孔深度范围是否有地下管线，探桩深度为2-3米。造浆完毕后低速开钻，待整个钻头进入土层后进入正常钻进。在护筒脚部位必须慢速钻进。当回旋钻机钻进至岩层面后移位改用冲机冲孔。整个成孔过程中分班连续作业，专人负责做好记录并观察孔内泥浆面和孔外水位情况，发现异常马上采取措施。泥浆比重控制在1.2〜1.25，粘度控制在18〜22s。如果发现实际地质情况与设计提供的资料不符，则马上通知监理工程师汇同设计部门协商解决。
C、清孔：孔深达到设计标高后，对孔径、深度、垂直度和孔底嵌岩情况进行全面检查合格后，采用换浆法清孔。当孔底基本无沉渣，泥浆沟只排出浊水而无泥浆废渣时，即可停止第一次清孔，移机准备钢筋笼下放。
（4）钢筋的制作及下放
A、钢筋笼制作：钢筋笼在码头平台上分节进行制作，采用加劲筋（间距2m
）成型法。加劲筋点焊在主筋内侧，制作时校正好加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊牢固，布好螺旋筋并点焊于主筋上。按设计在主筋上沿圆周方向每5米均匀分布焊接4个保护层耳环。焊接加工要确保主筋在搭接区断面内接头不大于50%；焊接采用双面焊，焊缝长不小于5D（D为钢筋直径）。
B、钢筋笼安装：加工好的钢筋笼由驳船运往现场采用船吊下放就位。安装时采用两点起吊，以防止骨架变形；钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋笼边下放边拆除内撑。钢筋笼的连接采用单面焊或长度不小于35d（d为主筋直径）的搭接，并且保证各节钢筋笼在同一竖直轴线上。钢筋笼下到设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊接在护筒上，以防骨架在浇注混凝土时上浮及移位。如果有要求，检测管同时固定在钢筋笼上下放，基上下两端要用钢板封墙，以免漏进泥浆。钢筋笼下放完成后，马上下放导管进行二次清孔，并做好水下混凝土灌注工作。
（5）水下混凝土灌注
A、灌注前准备：当二次清孔的泥浆性能指标和沉渣厚度达到要求（泥浆相对密度为1.05〜1.2,粘度为17〜20，含砂率小于4%，孔底沉渣厚度小于5cm
），并经监理工程师检查合格后，即可进行水下混凝土灌注。主桥桩基混凝土强度等级为C25，采用导管法灌注。导管采用内径Wmm 的刚性导管，在第一次使用前和使用一定时间后均按规范对其进行水密和承压试验、检查，防止胶垫老化，以保证导管接头良好、不漏气。
B、砼配合比基本要求
桩基础砼标号为C25，考虑到水下砼浇筑的各种因素，在进行砼配合比设计时要满足以下要求：
坍落度：18~22cm ;坍落度降至15cm的最小时间：2h ;
砼初凝时间：＞15h ;最大粗骨料直径：30mm ;
同时砼应适合泵送要求。
砼采用泵送砼，用搅拌车运至钢栈桥边用砼泵送施工。砼浇筑进度按》30m3/h控制，应满足设计要求。
C、导管
导管选用壁厚9mm ，直径30cm的无缝钢管。导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、外观质量和拼缝构造进行认真地检查外，还需做拼接、过球、承压及水密性试验。
导管分节加工，分节长段应便于拆装和搬运，并小于提升设备的提升高度，每节长度以2~4m ，适当加工两节1米为宜。
导管在开始浇筑砼前离开孔底面20~40cm 左右。
D、灌注方法：桩基混凝土由拌和站统一供应，全部采用混凝土泵输送到施工现场，利用栈桥布设混凝土管道将混凝土输送到要浇注砼的墩上。桩基混凝土中掺入缓凝型外加剂以确保初凝时间不少于12个小时，坍落度控制在16〜
20cm。
灌注首方混凝土时，导管下离孔底20〜40cm ,砼集料漏斗要满足首批砼
需要量要求，保证首批砼灌注后导管埋深1m以上后。
如图3.6:首批砼的数量计算图式，首批砼需要量:
图3.6:首批砼的数量计算图式
V》（旭2h1+ nD2Hc ） /4
式中：V首批砼所需数量，m3 ;
h1 —— w井孔砼面达到Hc时，导管内砼柱体平衡导管外泥浆压力所需的高度，即h1 >Hw w / c, m ;
Hc——灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度，Hc=h2+h3 , m ;
Hw ——井孔内砼面以上水或泥浆的深度，m ；
d——导管直径，取d=0.30m ;
D——桩孔直径（考虑1.1的扩孔系数
),m ;
w、c为水（或泥浆）、砼的容重，取w=1.1KN/m3,w=2.4KN/m3
;
h2 ——导管初次埋置深度（h2 >1.0m ）,m ;
h3——导管底端至钻孔底间隙，约0.4m, m ;
由上式计算可知，对①180cm孔径首批砼需要量为4.1m3左右。提前按该要求加工一个4.5m3的砼集料漏斗。
当吊灌内的混凝土满足首批灌注后导管埋深1m以上后，立刻进行剪球，开始灌注。首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算导管埋置深度，确信符合要求后即可正常灌注。砼浇注过程应注意以下事项：（a）、灌注开始后，应
紧凑连续进行，并注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面
高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管在砼内埋深控制在2m~6m 左右。混凝土灌注应连续进行，并保证在首批混凝土初凝前完成。（b）、砼浇筑面上升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，浇筑速度适当放缓，而当砼进入钢筋骨架4~5m以后，适当提升导管，减小导管在钢筋骨架下的埋置深度。（c）、在砼灌注过程中，后续砼要沿导管壁徐徐灌入，以免在导管内形成高压气襄。另外，为保证桩基础的密实，要定时抽插振动导管，达到振捣效果。（d）、为确保桩顶质量，砼浇筑标高应比设计桩顶标高高出1m，在浇筑完成后清理走泥浆、沉渣、挖除多余砼，但留出80cm左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高，以保证桩顶砼强度。
E、砼浇筑过程可能遇到的问题及其处理：
① 、首批砼灌注失败：用带高压射水的①3mm 吸泥机将已灌砼吸出，重新按要求浇筑。
② 、导管进水：如因导管埋深不足而进水，则将导管插入砼中，用小型潜水泵抽干导管内的积水，再开始灌注；如因导管自身漏水或接头不严而漏水，则应迅速更换已经拼接检查好的备用导管，然后按前面做法处理；如上述两种方法处理不能奏效，则应拆除灌注设备，用带高压射水的①3mm 空气吸泥机将已灌注砼吸出，清孔后再重新浇筑砼。
③ 、卡管：初灌时隔水栓卡管，或因砼自身卡管，可用长杆冲捣导管内砼，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器使隔水栓下落。如仍不能下落，则将导管连同其内砼提出钻孔，另下导管重新开灌。如因机械发生故障或因其它原因使砼在导管内停留时间过大，孔内首批砼已初凝，宜将导管拨出，用吸泥机将孔内表层砼和泥渣吸出，重下新导管灌注。灌注结束后，此桩宜作断桩予以补强。
④ 、埋管：若埋管事故已发生，初时可用链滑车、千斤顶试拨。如仍拨不出，已灌表层砼尚未初凝时，可加下一根导管，按导管漏水事故处理后继续开灌砼。当灌注事故发生处距桩顶砼面小于3m时，可考虑终止灌注砼，待护筒内抽水后按施工缝处理，接长桩柱。
(6 )、桩基检测
主桥所有桩基需预埋3①50mm的钢管，以备作超声波检测用。水下砼浇筑结束至少15天后才能进行桩基检测。检测合格可立即进行下部结构施工。若检测出桩基存在缺陷，视缺陷情况采取适当的处理办法。一般若有桩身砼夹泥、断桩、空洞、桩底沉渣等缺陷可以考虑在桩身用地质钻机钻孔、缺陷段高压水切割、气举排渣、缺陷段注压水泥浆的处理办法。待处理结束、水泥浆达到设计强度后再次对桩基进行检测。如此直到检测合格为止。