重庆长寿长江大桥深水基础施工技术

重庆长寿长江大桥深水基础施工技术【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8m～9m卵石土。其中漂石含量约为50%～75%，粒径200mm～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50mm～200mm，下伏岩为泥岩，极限抗压强度分别为13MPa。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。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5000hp的拖轮夹持着这个庞然大物从桥址下游10km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。600t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。2.2.2

钢护筒采用厚度δ20mm的A3钢板制作，直径为φ3.3m。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＜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。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。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

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φ2.96m，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φ351mm，钻头采用锲齿滚刀钻头，外径φ3.0m，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φ351mm，钻头采用锲齿滚刀钻头，外径φ3.0m，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。直径为φ3.0m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。冲击钻钻孔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3.0m～4.0m；砂岩24h可钻进1.6m～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。动力璃头钻符机正担在钻洗孔2.3斜.2.袜3成桩吊放钢裙筋笼后口，在孔庙中先下蹄放导管挽，下至距较离孔底30c箭m左右。桨导管必裁须经过逐节承们压，水慢密检测宰合格后差方可使绩用。首摔批混凝土末拔球时爪，应保痰证导管悲埋深在1.5姨m～2.狗0m之间。环埋深过遗浅易发宇生断桩可事故。幕灌注过禾程中应勤脏测埋首深，够随时愿掌握梦灌注过情况袖。混凝曾土桩衡头预炉留50c部m。2.3春.2.鱼4质量政检测因各储孔深镇在护忆筒底盘以下12m左右，阿制作一针与钢筋亦笼同直息径大小堵，长度12位m的检修孔器鱼来检泰查孔爷深和及孔径花及倾漠斜度凉，并估用标骆准测职砣挂乡丰在检泛孔器蛙中予田以配阵合，冷检查魂结果巴比较欲准确胜。灌注前咳需对沉趣淀厚度叔进行检冲查。沉拢淀厚度胸的测定蠢可采用胳一根测氧砣和另产一根尖骗头测铅仓同时放绵入孔中永，其差气值即为写沉淀厚祥度。沉从渣厚度错＜5c企m，才艇能灌抬注水谦下混症凝土云。6#、7#墩20根ф3凯.0段m钻孔桩军混凝土图质量检悟查分别朱采用超挤声波无乌损检测液和低应痒变动力狮检测。骆显示检昌测结果扫，6#、7#墩20根桩判均为蚂一类恰桩。陈超声青波检裕测方哑法是蜜在钢它筋笼缸内预仅先安便装四抢根δ6哭5m醉m的声测艇管，均拖匀分布哪在同一书截面四裁分点处迈。施工准提备10根直径φ3.堡0m钻孔灌茅注桩施桌工完毕句后，将隶钢护筒娇与围堰够上导环均锁定，截下导环巧用铁锲撑锲紧。迁随即围胀堰开始躲清基，裁为彻底隔清除围瓦堰底板阿处淤泥还和淤砂席，采用φ15穴0m修m吸泥扣管下虚口接长一根15宝0c犬m左右炼的软滥管后态，潜煮水工流在水蚊下进贸行吸慕泥工判作。遇此摸时特慈别注缴意各烧钢护习筒周生围底竟板淤睁泥必凤须清萄除干尾净，米再用票钢丝监刷进姥行护掩筒外归壁封蜂底高鞋度范庸围内甩的铁秆锈和洞青苔乓清除论，确投保封典底混希凝土深与钢且护筒乖的有导效粘盾结力庙，最盏后做推好80c题m～100预cm长，内贤径6c敌m～8cm的水顽泥砂巩浆肠暂袋，救潜水羊工下丝式水进新行钢票护筒文与下猎导环乳间的俊缝隙惰堵漏慨，防昂止浇横注混肉凝土纱时混也凝土想流失泳而导汁致失抛败。2.面4.滩1施工方培法2.4吸泥、薪清基、剃水下封性底潜水工炎进行围鹊堰底板灯吸泥堵温漏利用横钻孔晚桩钢郊护筒发和围兰堰内墨吊杆穗桁架痒作为户封底薄混凝浓土施梦工工亮作平神台。蒙根据傅水下总混凝第土最仙大流峡动半层径和事现场潮实际品情况辨，为君确保者封底痛混凝取土尽拌量流阅到位饰，而翼又不姿至于早过多台浪费屠。导催管布殊置9个点律（见洞下图往），愉灌注窑时应殖勤测粗量，建并根旧据实匀测情舞况确视定导尽管拔虑球先铸后顺韵序，称在中弄间7#桩位置舅布置容写量约15妙m3的中心京出料斗拖。每个桥导管顶副端安装抽一个1.0仁m3的钢工漏斗例，并维利用粉一对3t导链悬伙挂在2m×达2m的支架宋上。导乌管底口镰距底板屡距离控榴制在0.聪1m左右间。为叨随时鲁控制男封底浆混凝集土标份高和睁封底路混凝喊土的穴灌注胃情况乏，在骨平台辆上布则设14个测深慎点。导管好及测柜点布杨置图图2.4昼.1.优2混凝顿土配挖合比封底享混凝宋土采匀用水续下C25级混寄凝土饰。其丘配合钞比为燃水沾泥：戚中砂大：卵参石：膏水：狂外加费剂=1忧00：236雹.3：263提.7：45：1.编16。为增民加混凝倦土的和辰易性，哄掺加一围定量的半粉煤灰紧，掺量国为95k摩g/m3。坍落芽度初始传值控制俗在不小滚于20讽cm，初崖凝时份间18h～20决h。混歪凝土绍流动半径击≮5m。2.4喘.1.午3水下封散底混凝请土灌注混凝土鸡先浇注骗围堰底详板中部瞒区域，住根据两赠台水上骆吊机的节吊距实旦际情况赖来调整宏灌注上紫下游的历先后顺韵序，最棉后依次蝇灌注上法、下游执圆端隔杆舱区域丈混凝土恐。具体快灌注由亦导管Ⅰ开始，陶基本可瓦按Ⅰ融Ⅱ剩Ⅲ伶Ⅳ金Ⅴ热Ⅵ悠Ⅰ鹿1架Ⅱ1摘Ⅲ1顺序酬灌注贿。灌言注时买，必闲须严存格控奴制好乏第一择斗混宏凝土链的量纯（15m3）。穗保证醋导管额埋在翁混凝永土中辞的深度蛾≮0.桌5m。施工托过程中岭，通过亩支架上巡寿两个3吨导链啄来提拔云导管，可每隔30互mi构n对各倡测点圈标高枯进行低测量匪并作乖好原支始记劫录和乓分析蛋。以些便随渠时掌页握水黄下混挨凝土腐的灌挺注情厘况，旱并以凳此来降调整举施工葵顺序鸣。已滋拔球所导管河正常简灌注于时导须管埋阵深宜场控制炭在0.5留m～1.0樱m左右打。未显拔球肿导管粱应根辉据封兆底混茂凝土口面上珍升高南度的揉测量柄资料悟，随来时将掩导管炕提升陕至混府凝土迹面上馆一定阶高度吃，以宗防止健混凝野土进欢入导龙管内条。当闯导管伙提出激混凝敲土面昆以上1cm～2cm时，圾才可蠢以开慢始拔晃球灌湾注。2.锐4.礼2水下扛封底碰注意众事项当导陶管与控测点哭中间屑部分距混凝肚土达盘到设帮计标泽高而密测点究处（混糠凝土衬流动面半径禽的边柱缘点蹈）未炮达到辰标高苹时，可用振咏动棒进坐行轻微饺振捣使病混凝土戴流向测鸣点方向遮，保证整愉个封底荐混凝土肝表面尽爬可能保寸持平整叹。灌注翠过程到中，扁要随跳时提底拔导昼管防凳止混庆凝土叠出现窄初凝怪以致导管拔抬不动，贫但要注央意导管悄底口不播能拔离裕混凝土凭面。灌注延时，欠应将低围堰具四个纲连通露器打负开，亡使围谁堰内绍外水晶位一匆致。在混凝接土中掺宜加粉煤机灰，以披提高泵认送效果棵。①

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2.叉5承台浪施工当封底惨混凝土刃强度达淘到90剥%以上后宋，可进晌行围堰桥隔舱加船水（与垮长江水述位平齐框），围亏堰内抽势水。当炭抽到吊伏杆底面兼节点露均出后，东为保证膝围堰的羞整体抗聪浮稳定盈性，要续及时拆亮除吊杆甚螺栓，脸并进行汁吊杆拆宇除。围晨堰内水雹抽干后稻，凿除冬桩头、兽割除钢桃护筒、拜清淤、臂立模、糠扎钢筋吊进行大订体积混仙凝土承孩台施工历。承台莲施工完注毕，才伤可以解建除围堰拔兜揽。双壁能吊箱仰钢围耽堰施烈工总麻结3.途1在长江描上游，感水流湍曾急的深需水基础娃施工中闪，选择叨双壁吊梨箱钢围统堰是成换功的。歼一、工剥程进度惜快，为愤保证总住工期奠枣定了坚钳实的基凶础；二刊、经济贫实用，激吊箱围桃堰适用已于深水宋基础施黄工。三颈、综合凤了双壁星钢围堰叨和吊箱扁围堰的紧施工特尿点，提药高了技扩术含量抓。为保益证整心个施挣工期盯间围柱堰的津安全毅性，味围堰煤兜揽碍要在眼第一荐次承台似施工存才解炊除。双壁吊史箱钢围每堰施工猎注意事网项：3.叙2钻孔桩乎施工期叮间，因妙冲击钻昨机、旋丑转钻机胖等施工崖机具自陶重原因必须悼注意种到围娃堰隔旬舱水苗位问现题，挨保证拘围堰壤的整衫体抗懂浮稳屑定性坛。确保速封底惊混凝阿土质脚量，那主要页靠围些堰自辨重，漏封底些混凝增土自研重和封底混半凝土与奔钢护筒刊的粘结源力来克油服整个曾围堰的敲巨大浮皆力。在围柔堰牛灶腿解猎除前疼，特杀别注巧意因主长江洪水位喊的升愤降，千各主签锚、边锚奖、尾昼锚的冲松紧趟问题壮。体系转初换时，寨双壁吊擦箱钢围悠堰与钢麻护筒的妈锁定情匹况，此随时围堰件既作敌施工摸平台左又作星围堰帮的状杰况初秤步形粉成。3.2.13.2.43.2.53.2.33.2.2结束