水中大直徑鉆孔樁施工工法

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多水上大型橋梁工程得以興建，而目前大部分橋梁工程均采用鉆孔灌注樁形式，鉆孔樁也向著大直徑方向發(fā)展。

2   工法特點(diǎn)

2.1 在裸露巖石的河床以及水深較深的淤泥質(zhì)河床上搭設(shè)鉆孔樁施工平臺(tái)。

2.2 解決在潮汐影響較大情況下，樁基礎(chǔ)的施工。

2.3 在有特殊環(huán)保要求的水中做好環(huán)保、水保工作。

3   適用范圍

橋梁樁基礎(chǔ)工程以及沿海臨近房建、港口工程樁基礎(chǔ)施工

4、工藝原理

采用水中插打鋼管樁的方法修筑平臺(tái)，在平臺(tái)上利用大扭矩鉆機(jī)進(jìn)行大直徑成孔，下放鋼筋籠、導(dǎo)管法水下灌注砼。

5  施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1施工工藝流程

修筑棧橋→平臺(tái)施工→埋設(shè)鋼護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔→成孔→第一次清孔→安裝鋼筋籠和導(dǎo)管→第二次清孔→灌注水下砼

5.2操作要點(diǎn)

5.2.1棧橋的修筑

      由于在晉江中修筑橋梁基礎(chǔ)，且橋梁結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，線路較長(zhǎng)，水中又是該工程的關(guān)鍵控制工程，因此需要修建一座棧橋。該棧橋作為施工通道，只能通過(guò)輕型車輛和施工人員

5.2.1.1、棧橋鋼管樁基礎(chǔ)施工

       棧橋位于橋址上游，寬度為3m，長(zhǎng)為288m。采用φ529mm鋼管樁基礎(chǔ)，主梁為I40a和I36a工字鋼，橋面為8mm厚鋼板，兩側(cè)焊護(hù)欄加裝安全網(wǎng)。在施工時(shí)對(duì)每根鋼管樁進(jìn)行測(cè)量放樣，邊放樣，邊打樁，打樁過(guò)程人為控制鋼管最后偏差，保證其誤差在±20cm之內(nèi)。根據(jù)晉江水文地質(zhì)資料以及承載力要求，鋼管需伸入卵石土2m，但在個(gè)別地段樁位周圍存在孤石或者樁位下面為裸露巖石的河床，導(dǎo)致鋼管無(wú)法下沉至設(shè)計(jì)樁位，對(duì)于此種情況，我們將在靠近原樁位、同排樁進(jìn)行加密，一般情況所打鋼管樁均能滿足要求。

        在棧橋鋼管樁施工時(shí)，對(duì)于所有需加長(zhǎng)的鋼管樁，選用同規(guī)格型號(hào)的鋼管進(jìn)行焊接，焊接時(shí)先將兩鋼管接縫處滿焊。待滿焊結(jié)束后，再焊接搭接板，搭接板選用25cm×15cm,8mm厚4塊鋼板。焊接完成后必須將焊渣清除，保證焊縫無(wú)明顯殘留焊渣，無(wú)蜂窩。避免在棧橋使用中由于橋上通過(guò)車輛或平臺(tái)打樁時(shí)的沖擊力，對(duì)焊縫造成剪性破壞，同時(shí)保證工程結(jié)束后鋼管可以順利拔出，利于材料回收。

5.2.1.2、棧橋橋面施工

鋼管樁施工完畢后，需在兩鋼管樁內(nèi)側(cè)焊接剪力板，對(duì)角剪力板焊接【14槽鋼作為剪刀撐，首先在鋼管上割槽口，進(jìn)行I36a工字鋼架設(shè)，I36a架設(shè)時(shí)應(yīng)注意工字鋼與鋼管的連接，用小鋼板將工字鋼卡住焊接，然后進(jìn)行縱向I40a工字鋼架設(shè)，在工字鋼架設(shè)時(shí)應(yīng)注意兩工字鋼的連接焊縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置，避免出現(xiàn)在同一截面上，連接時(shí)用40cm×35cm搭接板兩側(cè)焊接，先將兩個(gè)工字鋼接縫處滿焊，隨后用鋼板搭接。在架設(shè)工字鋼時(shí)應(yīng)用水平管將所有的工字鋼找平，保證上部水平。在棧橋施工完成后，在棧橋兩側(cè)焊接護(hù)欄和加裝安全網(wǎng)。

5.2.2平臺(tái)的修建

在對(duì)圖紙上承臺(tái)及樁基尺寸分析后，綜合鉆機(jī)尺寸，在經(jīng)濟(jì)實(shí)用的前提下，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行施工，以下是施工時(shí)對(duì)平臺(tái)的主要要求：

1、鋼管樁傾斜率在1%以內(nèi)；

2、平臺(tái)高出最高潮水位至少2m。

3、平臺(tái)所鋪方木要連接緊密，縫隙不得超過(guò)10cm。

4、平臺(tái)必須平整，各連接處必須牢固，各鋼管樁之間焊接剪力板，用剪刀撐連接，增強(qiáng)整體性。

5.2.2.1鋼護(hù)筒的沉放

鋼護(hù)筒直徑為2800mm， 采用8mm厚鋼板現(xiàn)場(chǎng)卷制焊接而成，鋼護(hù)筒每4節(jié)焊接為一個(gè)整體，焊接時(shí)采用雙面焊，焊接完畢后，用煤油在焊縫處進(jìn)行滲透性試驗(yàn)，以避免鉆孔中鋼護(hù)筒漏漿，對(duì)于有滲漏處應(yīng)重新加焊。

所加工的鋼護(hù)筒要滿足施工要求，即護(hù)筒直順，不變形，護(hù)筒須保持一定強(qiáng)度，能滿足護(hù)筒在轉(zhuǎn)運(yùn)，及吊裝過(guò)程中的變形要求，其變形量應(yīng)控制在5cm之內(nèi)。鋼護(hù)筒在沉入河床后孔的傾斜度應(yīng)保證小于1﹪。

護(hù)筒沉放時(shí)要豎直，中心位置偏移要滿足規(guī)范要求，同時(shí)護(hù)筒沉放時(shí)要綜合考慮樁基設(shè)計(jì)嵌巖要求，，并根據(jù)樁頂標(biāo)高及晉江水文及地質(zhì)資料控制護(hù)筒沉放深度；沉放過(guò)程當(dāng)中應(yīng)注意鋼護(hù)筒的變形值，在鋼護(hù)筒沉放過(guò)程中樁錘避免在同一處將護(hù)筒震動(dòng)，應(yīng)及時(shí)對(duì)稱、交替沉放。在鋼護(hù)筒打至最后一節(jié)時(shí)，若錘擊10分鐘之內(nèi)，無(wú)明顯下降，應(yīng)停止沉放。對(duì)于裸露巖石的河床，我們先將鋼護(hù)筒沉放至距河床20cm左右,然后待鉆機(jī)就位后，在鉆進(jìn)過(guò)程中逐步將鋼護(hù)筒打入要求深度。晉江中鋼護(hù)筒深入河床以下大都在10m以上，由于河床地質(zhì)較為特別，而且環(huán)保要求高，所以鋼護(hù)筒打入深度較為保守。

5.2.2.2 平臺(tái)承載力試驗(yàn)

在第一個(gè)平臺(tái)施工完畢后，必須對(duì)其進(jìn)行靜載沉降觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)我們將大約50t鋼板和鋼管依次作用于平臺(tái)上，并在平臺(tái)上取6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測(cè)，剛開(kāi)始我們將10t鋼材吊放在上面，進(jìn)行12小時(shí)觀測(cè)，每?jī)尚�時(shí)觀測(cè)一次，發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯沉降；待12小時(shí)之后，我們每12小時(shí)加吊裝10t鋼材，隨后每4小時(shí)觀測(cè)一次，再共計(jì)36小時(shí)之內(nèi)將所有材料吊裝到位，然后每六小時(shí)觀測(cè)一次，共計(jì)觀測(cè)72小時(shí)。在最后觀測(cè)36小時(shí)內(nèi)平臺(tái)上6個(gè)點(diǎn)，平均沉降10mm,經(jīng)過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析說(shuō)明我們?cè)O(shè)計(jì)平臺(tái)達(dá)到施工要求。

5.2.3鉆機(jī)就位

采用JK-80型沖擊鉆機(jī)進(jìn)行沖孔，鉆機(jī)性能良好，鉆錘重量不得輕于8噸，鉆錘直徑不得小于設(shè)計(jì)樁徑。鉆機(jī)安裝后的底座和頂端要平穩(wěn)，在鉆進(jìn)中不得產(chǎn)生位移，鋼絲應(yīng)與樁中心線要重合（允許誤差2cm）。

5.2.4鉆孔

在平臺(tái)修建好以后，進(jìn)行水中樁基礎(chǔ)施工，我們?cè)O(shè)計(jì)的平臺(tái)中，同時(shí)可以容納兩臺(tái)鉆機(jī)作業(yè)，由于本橋所處地段位飲用水源地，所以在施工中我們盡量減少泥漿的泄漏，主要的辦法是把要打的樁基周圍的鋼護(hù)筒用溜槽連接起來(lái)，泥漿在兩個(gè)或兩個(gè)以上護(hù)筒之間進(jìn)行循環(huán)；在水上由于平臺(tái)尺寸限制，采用泥漿過(guò)濾器，及時(shí)用泥漿清運(yùn)船運(yùn)至指定地點(diǎn)，在鉆孔過(guò)程中每次提錘時(shí)，應(yīng)用清水將樁錘清洗，以免泥漿流落到江中。

在平臺(tái)樁基礎(chǔ)鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中，一般都按照陸地上鉆孔樁施工進(jìn)行，但是由于河床地質(zhì)復(fù)雜，在鉆孔過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些新的施工技術(shù)難題。比如，在打樁過(guò)程中護(hù)筒角泥漿泄露，都采用增加鋼護(hù)筒的方法。

在鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)在鋼護(hù)筒以下的砂層發(fā)生坍塌，但孔內(nèi)泥漿未發(fā)生泄漏，在處理此項(xiàng)問(wèn)題時(shí)我們主要采取以下幾點(diǎn)：①首先必須使泥漿比重在1.4以上。（終孔清孔前）②采取低沖程慢速?zèng)_進(jìn)，進(jìn)尺一定要慢，以防止大面積塌孔而造成更多的泥漿泄漏。③在不漏漿時(shí)，塌孔以后也可以加入一定數(shù)量水泥，按正常速度沖進(jìn)。

   在鉆孔過(guò)程中很容易出現(xiàn)掉錘、卡錘現(xiàn)象，給施工帶來(lái)了極大的困難，為了防止出現(xiàn)這種現(xiàn)象，節(jié)省開(kāi)支，爭(zhēng)取時(shí)間，須對(duì)樁錘進(jìn)行防護(hù)：①在沖錘底部點(diǎn)焊鋼筋箍（至少φ25），通過(guò)判斷鋼筋箍是否變形可以判斷孔壁是否光滑，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決。②為防止掉錘打撈得困難，在錘的中部還需要用鋼絲繩予以固定，這樣一旦掉錘或卡錘對(duì)于打撈與提出有幫助。

在鉆孔過(guò)程中，應(yīng)將泥漿比重控制在1.25以上，由于河床以下砂層較厚，所以泥漿不能太稀而造成塌孔，如果塌孔可以加入一定量水泥進(jìn)行護(hù)壁。

5.2.5成孔

5.2.5.1開(kāi)孔時(shí)位置要準(zhǔn)確，在整個(gè)鉆孔過(guò)程中保證鋼絲繩與樁中心重合（要求每次交接班時(shí)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行對(duì)中校核，誤差2cm）。

   5.2.5.2鉆進(jìn)作業(yè)要連續(xù)進(jìn)行，鉆孔記錄要及時(shí)填寫(xiě)（正常鉆進(jìn)時(shí)時(shí)間間隔最多不超過(guò)4小時(shí)），還要隨時(shí)控制泥漿稠度，要注意地層變化，在地層變化處均要撈取渣樣（撈取渣樣要求：地質(zhì)變化處必須取樣；正常鉆進(jìn)每2m取一次。對(duì)于嵌巖樁，接近微風(fēng)化層時(shí)每0.5m取一次）。渣樣提取后存放在小塑料袋中，并標(biāo)明取渣時(shí)間、標(biāo)高和渣樣名稱，以便查看，判明后記入記錄表中并繪制地質(zhì)柱狀圖。

   5.2.5.3鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后（對(duì)于摩檫樁，孔深不得小于設(shè)計(jì)孔深；對(duì)于嵌巖樁，孔深至少超深設(shè)計(jì)孔深5cm，并要嵌入巖層設(shè)計(jì)深度），采用檢孔器（直徑2m，要求箍筋在外，豎筋在內(nèi)，長(zhǎng)度大于8m）對(duì)孔深、孔位進(jìn)行檢查，要求滿足以下規(guī)范要求：孔位允許偏差50mm；孔徑不小于設(shè)計(jì)值；傾斜度小于1%，符合要求后方可成孔。

   5.2.6、第一次清孔

在鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后，進(jìn)行清孔，由于孔內(nèi)泥漿普遍存在含砂率較高，而無(wú)法進(jìn)行加水清孔，我們可以加入一定數(shù)量的膨潤(rùn)土，然后加入膨潤(rùn)土量5%的純堿進(jìn)行清孔。

5.2.7安裝鋼筋籠和導(dǎo)管

 鋼筋籠的制作尺寸按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，摩檫樁的鋼筋籠長(zhǎng)度按照設(shè)計(jì)圖紙制作，嵌巖樁的鋼筋籠長(zhǎng)度按照實(shí)際孔深制作。由于鋼筋籠較長(zhǎng)，采用分段加工，鋼筋籠經(jīng)檢查合格后方可允許安裝，鋼筋籠的接頭采用單面搭接焊。

主要要求：

1、安裝鋼筋籠時(shí)含砂率不得大于10%，沉渣厚度不得大于20cm。

2、在骨架外側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚度的墊塊，其間距豎向?yàn)?m，橫向圓周不得少于4處。

3、焊接質(zhì)量：焊接長(zhǎng)度不小于10d，寬度不小于0.7d,厚度不小于0.3d，焊縫要飽滿，焊渣清理干凈，不得燒傷母材。同一截面的焊接接頭數(shù)量不得超過(guò)接頭總數(shù)的50%。焊條必須采用5字頭。

 4、鋼筋籠在吊裝的過(guò)程中不變形。

 5、接頭焊好經(jīng)報(bào)檢檢查合格后方可入孔。

 6、焊工必須持證上崗。

 7、鋼筋籠的定位：控制頂面高程采用吊筋（吊筋長(zhǎng)度=護(hù)筒頂標(biāo)高-樁頂標(biāo)高）。

    8、聲測(cè)管要求高出承臺(tái)底部50cm，采用四根聲測(cè)管對(duì)稱布置在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，并注滿清水，接頭出密封不漏水。

     鋼筋籠安裝完畢后安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑為300mm,導(dǎo)管事先必須要做水密試驗(yàn)，保證導(dǎo)管的水密性良好，在安裝導(dǎo)管時(shí)應(yīng)注意：絲扣處要刷洗干凈并涂抹黃油，檢查墊圈完好后擰緊，保證不漏水。安裝導(dǎo)管的過(guò)程中要記錄號(hào)安裝順序和長(zhǎng)度，作為灌樁拆管的依據(jù)。

5.2.8樁基砼灌注

由于棧橋在設(shè)計(jì)上未考慮砼灌車通行，所以我們?cè)诠嘧⑦^(guò)程當(dāng)中采用砼泵輸送，管道采用φ180mm進(jìn)行泵送。在泵送時(shí)，應(yīng)注意砼骨料的級(jí)配，應(yīng)根據(jù)設(shè)備上規(guī)定在符合規(guī)范的情況下選用級(jí)配合理的骨料進(jìn)行砼拌制。

本橋樁基砼設(shè)計(jì)為C30水下砼，灌注砼前所有的準(zhǔn)備工作必須完善，主要包括：人員、設(shè)備全部到位，首批砼滿足規(guī)范要求（不小于8m3），由試驗(yàn)室開(kāi)出施工配合比，具備應(yīng)急措施，原材料數(shù)量足夠并檢驗(yàn)合格等。以上的準(zhǔn)備工作完善和泥漿的性能指標(biāo)以及沉渣厚度達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求后方可開(kāi)盤。

    首批砼拌和物下落后，砼必須連續(xù)灌注。導(dǎo)管埋設(shè)控制在3～6m之間，拆除導(dǎo)管時(shí)必須先測(cè)孔深，與實(shí)灌數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)無(wú)誤后，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)技術(shù)人員的要求進(jìn)行拆除。灌注砼要作好原始記錄。

主要要求：

    1、首批灌注砼的數(shù)量要滿足導(dǎo)管首次埋置深度和填充導(dǎo)管底部的需要。導(dǎo)管提離底面0.2～0.4m，埋深1m，

混凝土初灌量按下式計(jì)算：

V=π/4D2（H1+H）+π/4d2h1

式中：V——初灌量（m3）；

D——實(shí)際樁孔直徑（m）；

H——導(dǎo)管埋深，初灌時(shí)不小于1—1.2m；

H1——導(dǎo)管底口至孔底高度（m）；

D——導(dǎo)管內(nèi)徑（m）；

h1——孔內(nèi)砼達(dá)到埋管高度時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)砼柱與導(dǎo)管外水柱壓力平衡所需的高度

即：

h1=Hwγw/γ0   故料斗的容積不小于初灌量。

2、砼的坍落度控制在18～22cm之間。

3、計(jì)量設(shè)備準(zhǔn)確，嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行計(jì)量。

4、在灌注砼的過(guò)程中，禁止隨意上下拉動(dòng)導(dǎo)管，拆除導(dǎo)管時(shí)，要慢慢提動(dòng)導(dǎo)管，導(dǎo)管的接頭處不得用水沖洗，拆除的導(dǎo)管要集中堆放。

5、整個(gè)樁的灌注要在砼的初凝時(shí)間前完成。

6、為了保證樁頭質(zhì)量，超灌50～100cm。

5.3勞動(dòng)力組織

7.3鉆孔樁泥漿性能指標(biāo)表