重庆长江大桥深水基础双壁吊箱钢围堰施工技术

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渝怀线长寿长江大桥项目经理部

发表人：盛焰华重庆长寿长江大桥深水基础施工技术2002五公司技术交流会【摘要】利用双壁吊箱钢围堰进行水上基础施工是一种缩短工期的有效方法，本文介绍了长寿长江大桥深水基础双壁吊箱钢围堰施工方法，施工过程及施工特点；大直径钻孔桩施工工艺、施工机具和主要施工过程；水下封底混凝土施工的成功经验。【关键词】深水基础，大直径钻孔桩，钢护筒，双壁吊箱钢围堰，水下混凝土灌注，水下封底，施工工艺2002五公司技术交流会工程概况

长寿长江特大桥是渝怀铁路唯一跨越长江的一座双线特大桥，也是渝怀线的重点控制性工程。桥位处于长江上游重庆市长寿区境内。桥跨布置为2x24m+3×32m预应力混凝土简支梁+(144+2×192+144)m下承式连续钢梁+2×32m预应力混凝土简支梁。主桥6#、7#墩位于国家Ⅰ级主航道内，枯水期水深32m和20m，洪水期最大水深65m。水深流急，水上航运业务繁忙，基础均为10根直径ф3.0m钻孔桩基础，高桩承台。水下封底厚度2.5m，混凝土灌注量约975m3

。双壁吊箱钢围堰水下封底混凝土施工是深水基础施工的一道极为重要的工序，也是整个长江大桥施工的关键。地质情况：河床覆盖层为卵（漂）石，河床底部有8~9m卵石土。其中漂石含量约为50~75%，粒径200～450mm，个别大于500mm，甚至有粒径超过1000mm的。卵石含量约20%，粒径一般50～200mm，下伏岩为泥岩，极限抗压强度分别为13Mpa。2002五公司技术交流会关键工序施工2.1导向船浮运、定位及钢围堰浮运、精确定位

2.1.1导向船在岸边拼装到位后，拖轮将其浮运到上游定位船后方。导向船用6根Φ43mm钢丝绳作拉缆，系在定位船上。系好拉缆后，使导向船顺长江水流下放，进行导向船墩位处初定位，然后通过抛边锚和尾锚加上测量组配合进行定位。2002五公司技术交流会2.1.2

双壁吊箱钢围堰平面尺寸33.2m×20m，高12.5m，自重600t。用两艘5000匹马力的拖轮夹持着这个庞然大物从桥址下游10公里处浮运到墩位处，在长江上游如此大型浮运尚属首次。围堰拖运到导向船尾部后，立即将围堰、定位船、导向船用兜揽连接，并设置拉缆从两边将钢围堰喂入导向船内设计位置处。围堰喂入后，随即安装牛腿将围堰与导向船连接成一刚性整体（水平方向），在垂直方向设置4个导向架以便围堰能在水流浮力作用下上下自由浮动。并通过调节边锚和尾锚及定位船拉缆与测量组配合进行围堰精确定位。2002五公司技术交流会600吨巨型钢围堰浮运2.2钢护筒插打2.2.1

由于长江上游水流速度大，水位不稳定，加上是深水基础。必须设置6根定位桩，护筒长度约43m。每根钢护筒要求进入河床深度约13m，直至进入泥岩层。钢护筒利用自重和中-250t振拔机将其打入覆盖层。插打期间采用Φ420mm吸泥机进行高压射水吸泥，吸泥后继续用振拔机振打护筒。如此反复操作直至钢护筒下沉至基岩面。2002五公司技术交流会2.2.2

钢护筒采用厚度20mm的A3钢板制作，直径为3.3m。护筒直径偏差应在±3mm以内，轴线偏差应在±5mm以下。护筒纵向焊缝在任一横截面内仅允许采用一条焊缝，组拼护筒时，相邻管节的纵缝相距约1500mm。钢护筒采用多层焊接，焊完每层焊缝后及时清除焊渣，全部焊完后用超声波探伤仪器检查焊缝内部质量，不得有裂纹、气泡、夹渣等缺陷。2.2.3插打钢护筒时注意事项

钢护筒插打前，当护筒吊入导环时，保证护筒平面位置偏差±3cm内，垂直度偏差小于5‰使其顺利穿过下导环。护筒对接时，应调整好护筒垂直度，保证对接时接缝上下两节钢护筒折角误差控制在0.5mm以内。2002五公司技术交流会2.2.4

钢护筒振动下沉时，避免下沉过快，振拔机采用点动的方式，振动效果不理想时，就辅以吸泥再振打使护筒下沉。此时应同时进行各桩位的精确定位。当定位桩插打入岩面后，割除多余的护筒，并焊接牛腿使护筒与上导环进行锁定，各定位桩与下导环用铁锲锲紧。定位桩全部插打完毕后，进行全面锁定，并解除围堰牛腿，这样整个围堰就挂在6根定位桩上。非定位桩继续插打，这样就使双壁吊箱钢围堰即做围堰由做施工平台的水上定位完成。2002五公司技术交流会利用中-250吨振桩机振打钢护筒2.3钻孔桩施工钻孔桩平台布置图2002五公司技术交流会图2.3.1施工平台布置及施工设备

钻孔桩施工是在双壁吊箱钢围堰与钢护筒锁定成的施工平台上进行。双壁侧板间隔1.2m，侧板由δ20mmA3钢板组成，隔舱内有水平支撑和斜撑。围堰内由内支撑架（吊杆）、上、下导环和底板构成。平台两侧安装了一台QLY50/16全液压吊机和一台20t桅杆吊机。平台上设冲击钻两台，KPG-3000型液压旋转钻机和KTY-3000全液压旋转钻机各一台。平台由Ⅰ56工字钢与上导环分配梁连接成一刚性整体。表面铺设5cm厚脚手板。2.3.1.1平台布置

2002五公司技术交流会2.3.1.2施工设备

由于河床岩层高差大，6#墩还有大孤石，钢护筒很难一次插打到位。先用冲击钻机将卵石层钻完，再用旋转钻机进行反循环清水钻孔，最终钻进成孔。冲击钻头直径2.96m，自重11t。KPG-3000型液压钻机额定最大扭矩200kN.m，转速0~14r/min，水龙头提升能力1200kN，钻杆内径为351mm，钻头采用锲齿滚刀钻头，外径3.0m，自重8t，包括配重，钻具总重55t，并采用空气反循环排渣。KTY-3000型全液压钻机额定最大扭矩200kN.m，转速0~8r/min，动力头提升能力1200kN，钻杆内径为351mm，钻头采用锲齿滚刀钻头，外径3.0m，自重8t，包括配重，钻具总重64t。供风采用电动压风机，最大风压8MPa，风量40m3/min。起重吊机采用芜湖长江大桥QLY50/16全液压架梁吊机和另一台20t桅杆吊机。分别布置在南北方向导向船连接梁的上下游，主要功能是吊放钢护筒、钻具、及拆装钻杆、钻头、吊放钢筋笼，灌注水下混凝土时吊放及提升导管用。2002五公司技术交流会直径为3.0m旋转钻钻头2.3.2钻孔桩主要施工工艺

因桩身较长，且桩径大，考虑到如采取泥浆反循环工艺成孔，钻渣多，难以及时排出，即影响工期又非常不经济。经研究决定采用清水反循环方案最为适宜。但钢护筒必须全部插打进岩面是这一钻孔方案的必要条件。由于卵石过大过硬大部分桩位处钢护筒没能完全打进岩面，因此开始进行冲击钻钻孔。冲击钻孔时，有必要投入适量的粘土和碱，造浆浮渣，选择时机用Φ150mm吸泥管快速将钻渣吸掉后，继续钻孔，直至中-250t振桩机能将钢护筒完全插打入岩面才停止冲击钻钻孔。2.3.2.1冲击钻钻孔2002五公司技术交流会2.3.2.2旋转钻成孔

根据钻孔桩为柱桩和6#、7#墩特定的地质情况，故在同一根桩施工时，选用冲击钻和旋转钻2种钻机钻孔，充分发挥了不同钻机的功能，加快施工进度。当冲击钻停钻（钢护筒插打入岩面后），立即安装KPG3000旋转钻机或KTY3000旋转钻机进行清水反循环钻孔。正常情况下，泥岩24h可钻进3.0~4.0m；砂岩24h可钻进1.6~2.0m。钻进过程中，根据岩面强度调整配重，调节钻压钻进。当然为保证成孔质量，最好采用减压钻进，避免坍孔事故的发生。在施工期间，由于地质资料的出入，不能确保钢护筒已全部插打入岩面，这时钻孔稍有不慎都有可能发生坍孔现象。如确认已经开始坍孔，必须在还有进尺时尽量钻进，确实钻不下去时，停钻拆除钻机，接长护筒，再次用中-250t振拔机将护筒全面打入岩面。又重新安装旋转钻机继续钻孔，至成孔为止。当钻到设计标高时，不要立即停下钻机，应空钻30min并清孔后才停机，2h后再次利用钻杆清孔后才能拆除钻机，以保证灌注水下混凝土前沉淀厚度能满足要求。2002五公司技术交流会动力呼头钻粪机正为在钻番孔2.3蚀.2.先3方成桩吊放钢购筋笼后登，在孔秋中先下劈燕放导管亚，下至距纷离孔底歉30c生m左右晚。导管悼必须经阳过逐节疼承压嗓，水幕密检抵测合联格后携方可数使用位。首占批混凝粪土拔类球时糊，应榜保证板导管漆埋深幸在1展.5引~2芬.0肺m之间宣。埋祥深过宵浅易扑发生盗断桩讯事故锈。灌乒注过揭程中应勤肾测埋角深，偿随时寇掌握筐灌注鞭情况斑。混凝土储桩头预屿留50脏cm。2002五公司技术交流会2.穴3.峰2.沃4誓质砌量检窑测因各览孔深字在护弄筒底币以下吼12运m左庄右，哈制作圾一与士钢筋野笼同石直径受大小茅，长暗度1提2m胀的检疏孔器丹来检伏查孔动深和苗孔径限及倾洒斜度想，并逝用标滥准测时砣挂肉在检虑孔器弊中予或以配蛙合，有检查攀结果珠比较谢准确偷。灌注样前需扩对沉哄淀厚览度进摆行检喝查。创沉淀宪厚度搬的测件定可久采用厌一根勤测砣避和另恢一根性尖头霜测铅锦同时栋放入麦孔中除，其乡丰差值留即为对沉淀巾厚度农。沉闹渣厚欠度小霸于5杰cm脆，才咸能灌纵注水吊下混科凝土旷。6#、7#墩20的根ф3躲.0m辉钻孔桩先混凝土屿质量检郊查分别左采用超帜声波无育损检测小和低应弃变动力挣检测。糖显示检绘测结果金，6#、7#墩20卵根桩均油为一类孙桩。超袄声波检往测方法壁是在钢拨筋笼内告预先安燃装四根身δ65牌mm的材声测管冠，均匀姨分布在肿同一截膛面四分江点处。2002五公司技术交流会施工准捐备10根忙直径ф锁3.0笛m钻孔保灌注桩幼施工完妇毕后，澡将钢护名筒与围属堰上导眨环锁定喉，下导们环用铁垫锲锲紧旧。随即过围堰开地始清基旁，为彻党底清除唤围堰底讯板处淤写泥和淤结砂，采岭用ф1波50m酱m吸泥席管下口蒸接一根前150追cm左池右的软群管后，抄潜水工豆在水下动进行吸脚泥工作灾。此搞时特别考注意各天钢护筒兔周围底贪板淤泥帖必须清宴除干净画，再用茎钢丝刷板进行护止筒外壁河封底高蔑度范围样内的铁完锈和青扶苔清除框，确保郑封底混荷凝土与爱钢护筒挑的有效妨粘结力唤，最后咱做好8杰0~1枯00c恳m长，害内径6班~8c栗m的水摆泥砂浆招肠袋，叔潜水工渡下水进坐行钢护阁筒与下恐导环间址的缝隙鸽堵漏，淹防止浇慈注混凝扎土时混归凝土流绑失而导恩致失败柄。2.4叫.1嗓施工绕方法2.4型吸泥鞭、清基秆、水下竖封底2002五公司技术交流会潜水工瓜进行围致堰底板温吸泥堵稳漏利用离钻孔桥桩钢向护筒厕和围张堰内箭吊杆匹桁架梢作为迟封底撒混凝奔土施斗工工时作平南台。元根据尘水下袜混凝慎土最葛大流光动半听径和滑现场边实际兵情况岩，为终确保电封底伍混凝陵土尽跑量流傻到位铁，而或又不提至于荡过多么浪费谊。导株管布材置9吧个点收（见叛下图歌），投灌注拖时应托勤测桃量，酱并根拌据实榆测情声况确嘴定导周管拔圾球先叫后顺赌序，尝在中辟间7燃#桩零位置错布置鉴容量无约1信5引m3的中婶心出艘料斗紫。每蓄个导画管顶陪端安弟装一完个1复.0习m3的钢烈漏斗很，并蔽利用俱一对薪3t贱导链枪悬挂膊在2大m×甜2m灶的支稳架上注。导谜管底弱口距猛底板搂距离射控制悟在0峡.1米m左供右。老为随壮时控震制封勾底混系凝土绳标高秋和封口底混缸凝土撇的灌某注情禁况，缩慧在平刺台上堤布设币14叉个测赤深点投。2002五公司技术交流会导管及车测点布迫置图2002五公司技术交流会图混凝唱土配妖合比封底混俯凝土采羽用水下党C25丘级混凝错土。其哄配合比愧为水跑泥：中府砂：卵抱石：水纵：外加应剂=1畅00：维236库.3：钩263匪.7：在45：教1.1肾6。为参增加混缴凝土的绳和易性掩，掺加低一定量干的粉煤段灰，掺佳量为9混5kg早/m3。坍落编度初始彻值控制对在不小轻于20指cm，涝初凝时袋间18占~20汽h。混粮凝土流郊动半径针不小于掏5m。2002五公司技术交流会2.4突.1.教3约水下封略底混凝畅土灌注混凝土室先浇注捐围堰底广板中部炮区域，推根据两壮台水上放吊机的晴吊距实接际情况惊来调整精灌注上每下游的洽先后顺阿序，最仗后依次祖灌注上酒、下游迹圆端隔流舱区域筒混凝土外。具体谎灌注由鞠导管Ⅰ欠开始，淹基本可斩按Ⅰ辜Ⅱ仇Ⅲ燃Ⅳ揪Ⅴ杨Ⅵ童Ⅰ1抵Ⅱ响1屯Ⅲ1顺序啊灌注内。灌竖注时霉，必创须严匙格控春制好脸第一目斗混奶凝土级的量诸（1毛5贩m3）。保逆证导管搁埋在混秤凝土中挨的深度塑不小于费0.5黑m。施骨工过程愧中，通诊过支架厉上两个艳3吨导痰链来提深拔导管反，每隔丹30m盆in对融各测点嘉标高进愈行测量尖并作好位原始记历录和分丑析。以闻便随时诵掌握水胞下混凝眼土的灌椒注情况阁，并以拳此来调库整施工巷顺序。蜜已拔球汁导管正柄常灌注萝时导管苏埋深宜麻控制在捐0.5搂m~1披.0m世左右。径未拔球妨导管应凉根据封准底混凝搬土面上药升高度羡的测量川资料，混随时将洽导管提恳升至混洪凝土面役上一定混高度，姻以防止户混凝土叔进入导仍管内。饥当导管辆提出混拢凝土面递以上1敞~2c圣m时，槽才可以羞开始拔速球灌注忠。2002五公司技术交流会2.跳4.鞋2凝水厘下封讲底注虫意事炊项当导币管与近测点签中间汉部分缠混凝袖土达笋到设环计标秒高而演测点惹处（混凝靠土流动占半径的张边缘点岸）未达斜到标高贩时，可用振矿动棒进大行轻微剧振捣使塞混凝土蛮流向测发点方向锻，保证墨整个露封底如混凝螺土表亲面尽贿可能间保持补平整换。灌注过杏程中，府要随时众提拔导杏管防止牺混凝土慎出现初备凝以致导管笋拔不止动，帮但要讲注意秆导管带底口刷不能库拔离开混凝横土面伸。灌注时异，应将凡围堰四候个连通险器打开如，使围色堰内外甜水位一元致。在混凝慨土中掺挂加粉煤匠灰，以另提高泵去送效果枪。①

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2002五公司技术交流会2.5旋承台施职工当封酬底混已凝土绢强度钟达到难90真%以恩上后辱，可昨进行闪围堰渗隔舱投加水蒙（与法长江慎水位增平齐醒），亦围堰宁内抽盛水。行当抽赏到吊冷杆底卸面节该点露您出后栏，为颗保证劳围堰全的整域体抗拴浮稳等定性赵，要喷及时房诚拆除贝吊杆敞螺栓窃，并征进行鹿吊杆阁拆除格。围估堰内辫水抽岩干后占，凿殖除桩时头、率割除跟钢护蜂筒、尘清淤郑、立债模、厉扎钢鹿筋进字行大去体积暴混凝扩土承捧台施岸工。纱承台建施工努完毕泄，才详可以铃解除钥围堰摘兜揽衣。2002五公司技术交流会双壁投吊箱绣钢围躺堰施双工总灵结3.己1在长膛江上划游，邪水流稳湍急宅的深辩水基嫌础施奋工中固，选谱择双荐壁吊昂箱钢鲜围堰挂是成判功的锈。一樱、工焰程进戴度快只，为猴保证伏总工骄期奠撞定了拣坚实状的基让础；谢二、胖经济姓实用角，吊通箱围陈堰适秃用于统深水痒基础堤施工废。三董、综瓜合了尿双壁四钢围雀堰和色吊箱素围堰朋的施仪工特炎点，翁提高僚了技焦术含慌量。2002五公司技术交流会为保继证整悉个施杂工期粥间围私堰的拘安全还性，膛围堰搞兜揽肚要在寺第一京次承台搜施工永才解尘除。双壁虑吊箱际钢围斯堰施候工注谅意事纹项：3.2钻孔凑桩施涝工期姻间，犬因冲兴击钻风机、验旋转参钻机是等施预工机萄具自秋重原旨因必须董注意百到围胶堰隔蒜舱水恐位问咽题，扑保证维围堰漂的整左体抗爱浮稳药定性左。确保封成底混凝办土质量弱，主要逮靠围堰受自重，茅封底混睡凝土自伪重和封底懒混凝乡丰土与耻钢护凯筒的偷粘结塞力来跑克服链整个密围堰奋的巨秒大浮徒力。在围跌堰牛矿腿解矮除前势，特杜别注爆意因以长江财水位击的升息降，环各主普锚、边锚菊、尾肆锚的尸松紧荐问题解。体系转饮换时，结双壁吊合箱钢围考堰与钢耽护筒的雅锁定情照况，此黄时围堰宅既作新施工零平台苹又作糕围堰绞的状嗽况初谢步形废成。3.2.13.2.43.2.53.2.33.2.22002五公司技术交流会结束信语渝怀蓝铁路增长寿免长江核特大石桥水津中墩拖深水耗