水中桩悬臂箱梁施工方案

水中桩悬臂箱梁施工方案一、工程概况本工程是某国道改线段的重要组成部分，桥梁全长1116.004M，采用一级公路技术标准并结合城市快速路功能。该桥工主线设计车速80KM/1h，主线路基宽度50M，桥梁设计荷载公路Ⅰ级，主线桥梁宽度：2×净12.25M，桥梁主线结构型式有普通现浇箱梁，预应力现浇箱梁，预应力悬臂现浇箱梁和预应力小箱梁，匝道预应力小箱梁几种结构形式。二、工程所在位置的地形、地貌、水文、地质项目所经地区属南亚热带季风气候带粤中湿润气候区，区域内冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，春秋季短，夏季时间长，日照较多，热量充足，雨量丰润，年平均气温21.7℃，冬季平均气温（1月份）12.9℃（年最低气温），雨量少，属粤中干枯季节，夏季平均气温（7月份）28.8℃（年最高气温），极端最高气温38.5℃，极端最低气温-1.9℃，无霜期353天，年平均日照时数为1890小时，年平均降雨量1622.8㎜，春夏雨季量最多，最大降雨量达2000㎜，雨季一般从每年三月下旬开始，在九月底结束，长达半年，雨季降雨量占全年的79.5%，年蒸发量1400-1600㎜，潮湿系数大于1，年内暴雨较集中时间为5-9月，平均每月有一次暴雨发生，沿线受洪水影响，洪峰一般出现在7~9月份。每年夏秋台风活动频繁，最大风速为33m/s。区域内水位地质条件较好，主要河流某西起佛山的沙口大闸，东行贯穿佛山北部，最终汇入珠江，砂泥质河床，河面宽50~70M，最宽100M，其中桥址范围内河宽达75M，水深3~4M，航道等级V级，可通行小型机动船和小木船，偶见大型货船通过，区域内水位冬季少雨季节受潮汐水位影响较大，多雨季节是泄洪的主要通道。桥址范围内系第四海陆交互相冲淤积层（Qmc），分布广泛，主要有亚粘土、淤泥质土、粉细砂等，层位不稳定，水平方向分布连续，下伏岩为第三系始新统华涌组（E2h）泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粗砂岩，局部地段夹含砾泥质砂岩、玄武岩等，岩石风化程度差异较大，软硬相间，垂直分布不明显。某市政工程设计院提供的《岩土工程勘察报告》述明桥址范围内AK1+488.3、AK1+563.3钻孔桩状图分析，进入微风化层深度达23m左右，本桥17#、18#桩基里程中心桩号K1+487.866和K1+562.866属勘察范围，地质结构应与勘察报告述明桥址范围地质相符。三、本工程17#—18#跨设计上部为悬臂梁施工，单跨75M，下部结构墩柱群桩基础，其中17#左右共24根，18#左右共16根位于某河中。某河枯水季节水位4M左右，雨水季节平均5—6M左右，由于某河是多雨季节泄洪的主要通道，高潮时水深达6M以上。四、水中桩总体施工方案某河正常情况下水位4M左右，桥址范围内17#、18#墩位位于岸边枯水季节落潮时可见桩位河床，涨潮时桩位河床埋入水下，多雨节桩位均埋入水下，河堤岸边水泄痕迹证明多雨季节平均岸边水位在1.5M左右，根据桩位与河流水的关系，为了不影响河流的通航要求，同时不因大面积筑岛对河流断面产生影响，考虑到17—18跨挂监施工0#块墩旁托架及0#块临时支撑固结的需要，我们计划在17#、18#墩采用搭设钢平台方法施工，搭设钢平台与岸边铺道相连接，其中17#墩钢平台深入河道范围不小于10M，18#墩钢平台深入河道范围内不小于4M，在17#—18#墩间留出净宽不小于60M的航道满足通航要求。五、钢平台施工方案1、总体设计：17#号墩施工平台面尺寸设计为35.5×10M，17#号左右施工平台相连为一整体，平台上考虑四台桩机同时施工，18#号墩施工平台尺寸设计为35.5×4M，18#号左右施工平台相连为一整体，平台上考虑四台桩机同时施工。某河水位枯水季节受潮汐影响，多雨季节岸边水深1.5~2M之间，采用φ50㎝钢管（壁厚8㎜）桩间距为2~3M，为保证钢平台的稳定性，顺桥向平台大桩号横桥向侧设2排钢管桩，小桩号横桥向设1排钢管桩，总共设计33根钢管桩，单桩入土深度计划18M，振动沉桩时根据实际情况确定打入深度，纵向采用双排贝雷片做主梁，河道中钢管桩上部采用I56a工字钢焊接（设加劲板）加固相联，作为贝雷片大桩号侧支撑横梁，大桩号侧的两排钢管桩采用I40槽钢组成斜撑组件相联，小桩号钢管在河堤岸边，采用I56a工字钢焊接（设加劲板）加固相联，作为贝雷片小桩号侧支撑点，贝雷片与工字钢采用U型螺栓固定，双排贝雷片采用支撑架（配套）相联固定，贝雷架之间采用横桥向I36a按2~3M间隔布设，顺桥向采用I40槽钢铺设，加焊在工字钢上，保障施工时钻机通行，钢平台的构造具体见附图，为17#墩钢平台布置，18#墩根据实际情况缩短贝雷架，贝雷架总长度按6米考虑。2、钢管桩沉放钢管桩在沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在河岸大堤上针对各桩分别布置一条基线，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，沉桩时在正面布置一台全站仪测定位，侧面设置两台经纬仪校核。钢管桩沉放使用45KW振动锤，能提供额定振动力45t，可满足本工程要求，起吊设备采用50t吊车在岸边起吊钢管桩，钢管桩先期依靠钢管桩重力插入覆盖层中，上部用缆绳绑在岸边锚定位上，待桩身有一定稳定性后，再利用吊车吊上振动沉桩机夹住钢管桩，开始振动沉桩机振动下沉钢管桩到位，钢管桩逐排沉放，一排桩沉放完后再移动吊车沉放另一排。钢管桩在沉放过程中振动锤中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10㎝，垂直倾斜度不得大于1%。3、钢平台搭设钢管桩沉放完毕后，开始进行钻孔平台搭设，其具体步骤如下：租用小船对水中两排钢管桩进行简支联接，保证钢管桩稳定性，割平钢管桩头，安装已拼接好的I56a工字钢横梁，与钢管桩（开口）壁点焊，设加劲板使I56a横梁嵌固在桩头中安装已拼好的贝雷片根据贝雷片间距用槽钢相联稳固采用U型螺栓将贝雷片与横梁相固定贝雷片上用I36a工字钢横桥向用U型螺栓间距相联顺桥向铺设I40槽钢与工字钢焊接钢平台完成。六、钻孔灌注桩施工1、桩基钢护管设计内径为φ150㎝，钢护筒采用厚度为14㎜的A3钢板卷制而成，护筒成形采用定位器，设制台座接长，由专门的生产厂家加工完成，确保卷筒园，接缝严，为加强护筒的整体刚度，在焊接接头焊缝处加设厚10㎜宽20㎝的钢带，护筒底脚处加设厚14㎜宽30㎝的钢带作为刃脚，钢护筒每节加工长度为6M，焊接采用坡口双面焊，所有焊接必须连续，以保证不漏水，钢护筒在加工厂制作完成后，经检查合格后用汽车运至主钻孔平台。护筒埋入不透水粘土层不小于1米，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，用50T吊车将钢护筒吊入导向架中，导向架可设在贝雷片上、下位置，护筒底脚进入淤泥层后自然下沉稳定后，吊装90KW振动锤与护筒上口连接牢固，开动振动锤振动下沉，使护筒埋入不透水层2~3M。钢护筒埋设首先在平台上，精确放出护筒位置，利用钻孔平台上纵横工字钢安设护筒沉放导向架，导向架比护筒外径大5㎝，采用槽钢在纵横工字钢上焊接十字形状四处定位，在某河水位落潮时或某河水停止流动的时候，由50T吊车吊起钢护筒通过导向定位架缓慢下放直到其刃脚自然下沉到河床面为止，在校正护筒垂直度（小于0.5%）和护筒平面位置偏差（小于3㎝）后，采用90KW振动锤振动下沉，振动锤振动下沉直至护筒底部到达设计标高，即进入河床面以下2~3M。若护筒不能沉放到所需深度，可利用φ300㎜空气吸泥机，按先中部后四周再中部的顺序吸砂，必要时可在护筒外壁辅以高压射水下沉。钢护筒沉放时应借某河落潮，河床底面漏出水面机会派人将桩位处清理干净，主要清理钢护筒下沉和钻孔施工的杂物如大块石，钢材等。钢护筒下沉时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，钢护筒沉放必须全过程测量，保证护筒偏位和倾斜度在允许范围之内。2、成孔施工eq\o\ac(○,1)设备配置：考虑到工期要求和平台搭设后对航道通航影响不大，计划在平台放置四台冲击钻桩机同时施工，并配备四台泥浆泵，在岸边设泥浆循环池，该处桩径为φ1.2M群桩，共24根，按5天4根桩计算桩基施工约需1个月。eq\o\ac(○,2)泥浆循环系统本工程桩基施工一律使用优质膨润土泥浆（用膨润土、工业碱、聚丙烯酰胺、木纤维素按适当的比例配制而成）护壁，以保证施工安全和质量，达到桩壁无泥浆套和桩底无沉渣的设计要求。施工过程中泥浆循环采用在岸边开挖泥浆池，用泥浆泵正循环换浆，为保护环境严禁把泥浆及废渣直接排入河道，专门组织泥浆运输队将泥浆运往指定的弃土区排放。3、成孔工艺eq\o\ac(○,1)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，换出原孔内的清水，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渣的作用，又不至于太浓而影响钻进速度。eq\o\ac(○,2)钻孔：钻机就位后，进行桩位校核，保证就位准确，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，整个冲击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。桩孔中的泥浆指标应严格控制，好的泥浆不但利于保证孔壁稳定，而且有利于悬浮起岩渣加快施工进度，在钻进过程中应定期每班测检桩孔中的泥浆的各项指标，在成孔后清孔时应在孔府注入优质泥浆，以保证孔底干净。如发现实际地质情况与设计提供的资料不等，则马上通知监理工程师汇同设计部门协商解决。eq\o\ac(○,3)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，采用换浆清孔法，当孔底基本无沉渣，泥浆沟上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。3、成孔检测eq\o\ac(○,1)冲孔在终孔后进行孔位，孔深检测。eq\o\ac(○,2)孔径、孔形和倾斜度采用直径为φ1.2M，长度5M的钢筋检孔器吊入钻孔检测。eq\o\ac(○,3)冲孔的成孔质量标准项目允许偏差孔的中心位置（㎜）100孔径不小于设计桩径倾斜度小于1%孔深支承桩比设计深度不小于50㎜沉渣厚度（㎜）支承桩小于50㎜清孔后泥浆指标相对密度1.03~1.10粘度17~20pa.s含砂率＜2%，胶体率＞98%4、钢筋的制作及下放eq\o\ac(○,1)钢筋笼制作钢筋笼在河堤岸边分节进行制作，采用加劲筋（间距2M）成型法，每节长度12~15米，制作时加劲筋点焊在主筋内侧，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，沿主筋圆周方向每2米均匀布焊接3个保护层耳环筋，焊接采用单面焊，焊接长不小于10d（d为钢筋直径）根据设计，小于1.5M的桩基20%~30%有超声波检测要求，检测管根据设计要求按监理、业主批复的桩位同时固定在钢筋笼上下放，检测管上端高出桩顶50㎝，下端用钢板或管帽封底焊接严密。eq\o\ac(○,2)钢筋笼吊装加工好的钢筋采用25T吊车下放就位，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，进入孔口时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋边下放边拆除内撑，钢筋笼连接采用单面焊，焊接长度10d的搭接，并保证各节钢筋笼在同一竖直轴线上，钢筋笼下放到设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊接在护筒上，以防骨架在浇注砼时上浮及移位，浇注混凝土前在检测管内灌满水，上口用塞子塞住，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、水下砼灌注桩基础由混凝土搅拌车供应，采取在岸边泵送砼至桩位灌注。eq\o\ac(○,1)灌注前准备灌注前进行二次清孔，当二次清孔的泥浆性能指标和沉渣厚度达到设计和规范要求，并经监理工程师检查合格后，尽快进行水下混凝土灌注，桩基混凝土采用导管法灌注，导管用内径φ280㎜的刚性导管，在第一次使用前和使用一定时间后均应按规范对其进行水密性和承压试验、检查，防止胶垫老化，以保证导管接头良好，不漏气。eq\o\ac(○,2)砼配合比基本要求砼拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析，泌水现象灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180㎜—220㎜。eq\o\ac(○,3)砼浇注当二次清孔的沉渣厚度及泥浆比重达到设计和规范要求，并经监理工程师检查合格后，即可进行水下砼灌注。开始浇注砼要满足首批砼量的要求，保证首批砼灌注后导管埋深1M以上，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，砼浇注面上升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，浇注速度适当放缓，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，在砼灌注过程中，后续砼要沿导管壁徐徐灌入，避免在导管内形成高压气囊，同时要定时抽插振动导管，以保证桩基础的密实，达到振捣效果。eq\o\ac(○,4)为确保桩顶质量，砼浇注标高应比设计桩顶标高高出80㎝，在浇注完成后挖除多余砼，但应留出30㎝左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高，多余砼挖除用人工在护筒内完成。eq\o\ac(○,5)桩基检测水下砼浇注结束后砼达到一定强度后才能进行桩基检测，检测合格可立即进行桩顶部结构承台及柱的施工。eq\o\ac(○,6)承台施工：承台施工考虑采用吊箱施工，吊箱根据现场实际设计成拼装钢板，底部采用井字框架梁承力，由侧板、底板、内支撑、吊挂系统四部分组成悬挂在钢平台上，底板由多根吊杆挂于钢平台上，设计时考虑主受力梁为贝雷片纵梁，底模板在钻孔桩孔位处开孔，开孔尺寸较钻孔桩钢护筒外径大100㎜，钢筋绑扎前，采取水下灌注砼的办法进行封底，封底砼浇注阶段为最不利受力工况，井字框架梁受荷载有封底砼自重、钢吊箱围堰自重、围堰内外水头差引起的浮力。封底时要注意钢护筒周围的密封，在围堰精定位后，用φ150㎜左右的内装粘土的蛇形编织袋，构成内径与钻孔桩钢护筒外径大致相同的环形结构，套于钢护筒上顺势下效，以达到围堰底板与钢护筒外壁间堵漏效果，封底完毕用水泵抽掉吊箱中水，检查是否有漏水现象，必要时采用高标号早凝砼堵封，然后切割钢护筒，进行钻孔桩桩头处理，绑扎钢筋埋设预埋件，浇注承台砼。七、安全防护措施在通航口上、下游均设置醒目施工导航标志浮标4个，以策来往船舶航行安全，施工航标标志的设立须符合《内河助航标志》的规定，由航道部门，海事部门设立同时在钢平台伸向河道最前端的贝雷片上设航行指示标志（灯），由海事部门维持航道通