宁波航道桥梁深水基础施工技术培训(66页)[详细]

1、深水基础施工技术,宁波舟山港主通道（鱼山石化疏港公路）公路工程第DSSG01标段 2020年10月11日,目 录,深水基础施工技术,1.深水桥梁施工发展概况,深水基础施工技术,我国深水桥梁主要分布在长江中下游及其支流以及沿海海峡等区域。 国内深水桥梁基础多为桩基础，根据桩基础的施工方法可分为钻孔桩基础和打入桩基础两种。 桩基础按承台的位置又分为低桩承台基础和高桩承台基础。 深水基础施工包括桩基础和承台的施工，其关键技术包括水上施工平台的施工、水上钻孔桩的施工、围堰的施工及封底以及大体积承台混凝土的施工等方面。,目 录,深水基础施工技术,2.深水施工作业平台,深水基础施工技术,水上作业平台是施工

2、桥梁基础的重要设施，它包括钻孔桩施工平台和施工栈桥，施工平台可以提供精确定位的条件，是钻孔桩钢护筒下沉的定位导向辅助平台，是基础钻孔、水下混凝土灌注的作业平台，是基础施工机具、材料临时堆放的场地，是钢围堰拼装、下沉的支撑平台。 深水钻孔施工平台设计中，必须切实详细地分析工程实地的环境条件，选择合适的机具和施工方法，充分考虑不利的施工荷载组合，以做到安全、稳固、经济并满足施工要求。,2.1.水上施工平台的作用,施工栈桥,深水基础施工技术,深水基础施工技术,钻孔平台,2.2.施工平台的功能要求,水上施工需考虑河床地貌、 地层、汛情、涨落潮、气象、航道等情况，施工平台作为一种水上“人工地面”，在功能

3、上必须满足以下几个要求： （1）满足钻机成孔、钢筋笼下放、混凝土灌注等施工工艺与机械设备布置的要求； （2）保证套箱、承台的顺利施工； （3）保证作业人员良好的工作环境与活动场地； （4）保证平台不受一般汛情、涨落潮和气象的影响，以确保施工安全，不影响施工进度； （5）平台的使用期限一般不长，为临时施工结构，因此要求平台便于安装、拆除，可重复利用。,深水基础施工技术,2.3.施工平台的设计,深水基础施工技术,水上施工平台设计中，必须切实详细地分析工程实地的环境条件，选择合适的机具和施工方法，充分考虑不利的施工荷载组合，以做到安全、稳固、经济并满足施工要求。 水上施工平台主要由支承桩、平联、桩顶

4、分配梁、贝雷梁（或H型钢）、桥面分配梁及桥面板等几部分组成。 目前，我国深水桥梁建设过程中主要采用的是钢管桩平台和钢护筒平台。,深水基础施工技术,施工平台结构布置图,深水基础施工技术,2.3.施工平台的设计,（1）平台高程的确定 平台面的高程主要考虑在施工期间最不利的自然状况（如洪水冲击或涨潮）下，能够保证平台上的施工作业不受影响，其高程按下式计算： 平台面高程=施工最高水位+安全距离 其中，安全距离一般区域取1m，潮水区域取1.5m2m以上。 （2）钻孔区平台面尺寸确定 平台面的宽度按成孔设备的布置与操作人员的活动场地来确定，长度主要考虑水上平台两端钻孔时应留有起吊钻具、放倒钻杆的活动场地，

5、且留有成孔时所需堆放材料及设备的场地。 此外还要考虑后面围堰施工所需空间。,目 录,深水基础施工技术,深水基础施工技术,围堰的形式有很多，我们可以根据实际情况进行选择。当处于深水区时，高桩承台可采用钢吊箱，低桩承台可采用钢套箱；高桩承台水深在6m以内时，采用单壁钢吊箱比较经济合理；低桩承台水深在6m以上且截面较大时，采用双壁钢套箱比较经济合理。当水深在6m左右且覆盖层为较厚的黏性土层时不宜用套箱围堰，可用钢板桩围堰。 钢围堰构成形式一般根据承台的形式确定，可分为矩形、圆形、哑铃型及椭圆形等。,3.钢板桩围堰施工,深水基础施工技术,围堰顶高宜高出施工期间最高水位70cm，最低应不小于50cm；

6、围堰的构造应适应水流排泄，大小不应压缩流水断面，以免阻水过高危害围堰安全，以及影响通航、导流等。围堰内应适应基础施工的要求，并留有适当的工作面积。围堰断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性，使得基坑开挖以后不至于发生破裂、滑动和倾斜。 围堰要求防水严密，应尽量采取措施防止或减少渗漏，减轻排水工作。 围堰施工一般应安排在枯水期间进行。,3.钢板桩围堰施工,3.钢板桩围堰施工,深水基础施工技术,钢板桩围堰具有强度大、入土深、联结紧密、不易漏水、反复利用、操作方便等优点，是在水深46m 的砂、粘性土质河床上进行基础施工常用的围堰形式。采用钢板桩围堰时一般用钢管桩钻孔平台。 钢板桩的插打和拔除选用电动振动

7、锤，由液压夹头夹住桩头后，振动沉桩。 钢板桩围堰施工工艺流程：钢板桩进场验收导向架安装插打钢板桩安装内支撑清基水下封底围堰抽水进入承台施工；,钢板桩围堰立面布置图,钢板桩围堰平面布置图,深水基础施工技术,深水基础施工技术,测量人员放出钢板桩围堰的边线，并在现场作出明显标记。 钢板桩插打前应在锁口处，涂以黄油，以便锁口滑润易插。 钢板桩插打应设置导向架，插桩应从上游往下游合拢。 垂直度的控制：在钢板桩正面、侧面各站一人采用吊线锥的方法检查垂直度，观察点远离钢板桩插打位置50米100米为易。 钢板桩插打完以后，立即进行支撑施工，安装支撑前，先在钢板桩上焊牛腿，牛腿高程要保证在同一水平面上。然后在上

8、面安装支撑，并焊接牢固，支撑上边焊反牛腿，并且支撑与钢板桩间用木楔塞紧。最后抽完水后，进行清基。,3.1.插打钢板桩施工要点,3.钢板桩围堰施工,钢板桩插打,内支撑安装,深水基础施工技术,深水基础施工技术,从钢板桩本身做好预防工作，凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需要纠正变形，使尺寸正确，锁口平滑无折弯。钢板桩打入之前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，加强钢板桩垂直度控制，确保锁口质量。 围堰抽水过程中发现漏水情况时，采用级配粗砂、锯沫粉、水泥调和后在漏水上方钢板桩外侧设置堵漏导管；通过堵漏导管将堵漏调和物下放到需要堵漏上方，将粗砂、锯沫粉、水泥等吸进漏水的钢板桩锁口缝隙中将其填充密实达到止水

9、效果。 在围堰四角设置集水井，在承台施工过程中发生漏水现象时，及时将漏水导入集水井排走，并采用第二条方法堵漏，若无法达到堵漏效果，用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆系统压浆堵漏。,3.2.防渗与堵漏,3.钢板桩围堰施工,目 录,深水基础施工技术,4.钢套箱围堰施工技术,深水基础施工技术,钢套箱的主要作用是围水和阻水,目的是为了实现承台和下部结构的干施工。其结构设计主要是以抵抗套箱内外水头差为目的，在钢套箱抽水直至承台浇筑完成阶段,套箱侧壁承受内外水头差最大，为结构最不利受力状态。 1、有覆盖层时钢套箱围堰施工 一般采用先桩后堰，主要施工顺序为： 搭建钢管桩施工平台。 插放钢护筒，钻孔桩施工。 下放钢

10、套箱围堰，封底，抽水，承台施工。,深水基础施工技术,2、无覆盖层时钢套箱围堰施工 一般采用先堰后桩，其施工顺序为： 钢套箱围堰下放就位，钢护筒的定位，围堰封底； 利用套箱围堰作施工平台进行钻孔桩施工； 围堰抽水，承台施工。,4.钢套箱围堰施工技术,主桥长度：1365m，主跨580m 主桥结构形式：三片主桁的钢桁梁结构 主塔高度：210m 斜拉索形式：空间三索面，共18对索,跨江主桥效果图,深水基础施工技术,4.1.无覆盖层钢套箱围堰施工（宁安铁路安庆长江大桥）,（1）项目简介,主要结构参数表,围堰由内、外侧板、底隔舱、导环、内桁架及辅助结构组成。底主隔舱高8.438m，底主隔舱在长度方向为2道

11、连续舱壁，宽度方向有2道底隔舱桁架将两主底隔舱连接，高度为4.4m。钢套箱分三节制造安装，其中底节20.08m高，中节高8.6m，顶节高14.2m。围堰侧壁圆周上分为16个隔舱。底节平面上分40个单元块件，中节和顶节分32个单元块件。,深水基础施工技术,（2）钢套箱围堰设计,钢套箱平面布置图,钢套箱立面布置图,深水基础施工技术,（3）施工工艺流程,深水基础施工技术,（4）围堰制造及下水, 围堰加工及拼装,围堰单元件在钢结构加工厂加工制造，加工时先在胎架上进行内、外壁块件组焊（壁板、环板、竖肋），然后再组焊成围堰壁单元块件（桁撑、隔舱板），最后验收、出厂。单元件出厂前严格保证各部位焊缝的焊接质量

12、，对关键受力焊缝做探伤检验，并对有水密要求的焊缝进行煤油渗透性试验，确保围堰无漏水情况出现。 组拼步骤为：拼装胎架平台制作套箱底部刃脚段拼装底隔舱拼装（含连接桁架）壁板拼装围堰外活动插板安装辅助结构（拉缆固定座、转向马口、浮运顶架）安装。,底节组拼图,深水基础施工技术,底节钢围堰采用气囊法下河，通过围堰两道底隔舱（承重梁）及承托底隔舱的底托架结构作为上滑道，滑道中心间距19.746m。两道隔舱之间设有高4.4m的联结系桁架支撑，防止其侧向失稳。根据围堰结构并经计算,围堰滑道下方采用36只1.8m8.0m规格的承托气囊。围堰下河场地紧邻水边,尺寸约120m150m,入水口地面坡度为6.25%。入

13、水口采取挖掘清淤方式形成水深3m以上的陡坎,避免围堰入水搁浅。,气囊承载力技术参数图,深水基础施工技术,（4）围堰制造及下水, 底节围堰下河,承重梁托架布置图,气囊法下河支承体系图,深水基础施工技术,围堰组拼验收合格后下水。 首先在隔舱托板下方穿入气囊准备起顶围堰。起顶时分批分次逐步进行，先顶围堰前端，后顶尾端，起顶过程中保持气囊受力均匀。待围堰脱离围堰临时支墩时撤离支墩，使围堰全部改由气囊支承，然后再放松围堰后方控制拉缆，将围堰逐步滑移至下滑坡道上。滑移过程中需不断在围堰前方的托板下方放入气囊，直至滑至距水边规定位置。将所有承重梁下方气囊全部充气均匀，然后再在围堰前端和入水口之间的地面上再摆

14、放数个已完全充气的气囊，最后迅速打开控制拉缆保险，让围堰快速滑入水中自浮，完成围堰下河。 围堰下河后用拖轮控制，调整为隔舱同水流平行的姿态，先解除托架的吊挂绳，将托架脱离隔舱沉入水底，然后临时锚泊在围堰入水口上方的定位船后方，做浮运编队准备。,深水基础施工技术,（4）围堰制造及下水, 底节围堰下水,围堰下水系统布置图,围堰下水气囊布置图,深水基础施工技术,围堰滑移下水,深水基础施工技术,（5）钢围堰浮运,底节钢围堰采用4艘拖轮进行拖带浮运：A轮吊拖领航，两根拖缆均为直径100mm、长度为80m的尼龙缆绳，缆绳一端和拖轮尾部连接，另一端和围堰连接；B轮编绑于钢围堰左侧，C轮编绑于钢围堰的右侧，D

15、轮顶于钢围堰的正后方。浮运过程中A轮为主控拖轮，围堰抵达桥址定位水域附近前，A轮撤离编队备用，改由编绑的B、C、D轮操纵围堰进入定位水域并协助定位。当围堰浮运至桥位时，先停靠在后定位船临时定位位置侧面，待临时系结于后定位船的拉缆和围堰边锚锚绳过缆至围堰绞锚设施后，再由拖轮控制溜放到墩位锚碇。,A轮,B轮,C轮,钢围堰浮运图,深水基础施工技术,（6）钢围堰锚碇定位, 锚碇方案,深水基础施工技术,桥位地处太子矶河道上段，河道弯曲，主墩墩位上、下游400m范围及墩位以北300m范围无覆盖层，墩位以南为陡峭岸坡，距离仅120m左右。此外在墩位下游400m处还设有一座码头。由于该墩地形地貌环境特殊，主墩

16、围堰锚碇系统也采取非常规做法设置。具体做法如下： 主锚因河床覆盖层浅，经实地勘察，距墩位约1500m的上游有一岸坡突出地，地形平坦，土质稳固，地锚施作时简单可靠，最后决定主锚也采用地锚形式。 经过勘查，围堰下游500m处也有突出河岸，按理尾锚也可延长至岸坡上做成地锚形式。但考虑到池州侧有码头，基础施工时船舶需进入池州岸作业，尾锚采用地锚形式会影响施工船舶进出，给施工带来不便和危及安全，最终决定尾锚仍然采用铁锚，将尾锚合力中线左摆（与墩中心线夹角463）布置在水中。 池州侧围堰和前、后定位船的边锚均采用地锚。安庆侧围堰边锚采用大吨位混凝土梳齿锚，定位船边锚采用混凝土锚。,深水基础施工技术,（6）

17、钢围堰锚碇定位, 锚碇体系,由于主锚数量较多，锚绳粗大，为满足布锚需要，前定位船采用2艘800t平板驳组拼成。后定位船锚数少，采用1艘400t平板驳。定位船上设有马口、将军柱、固定座、卷扬机、滑车组及值班房、航标警示灯等设施。每根锚缆上装有测力计，以监控锚绳受力及有无走锚情况，围堰施工期间值班人员定时检查定位船舱内情况及各锚绳受力情况，填写相关记录，发现异常及时报告以便进行调整。围堰接高过程中边锚引至前后定位船上收放调整，围堰接高完成后，边锚调整则在围堰顶上设置的收锚平台上进行。,（6）钢围堰锚碇定位,深水基础施工技术, 锚碇体系,钢围堰锚碇系统布置图,深水基础施工技术,主锚、池州侧围堰边锚和

18、定位船边锚在岸上预定位置挖坑埋设（采用铁锚时）或挖坑浇筑成型（采用混凝土锚时）。安庆侧围堰200t混凝土边锚和前、后定位船共4个20t混凝土边锚采用浮吊抛设，4个12t尾锚采用抛锚船抛设。,（6）钢围堰锚碇定位, 锚碇施工,混凝土锚抛设,深水基础施工技术,初步定位的目的是为了保证钢围堰在接高过程中能处于一个相对平稳的状态，并保证以后的围堰接高后能够精密的定位和着床。围堰浮运到主墩处进行后续的接高施工。为此，定位船的定位要求平面位置限差为5m，围堰自身的平面位置为1m，扭角为1，垂直度1/500 。 初步定位的实施主要分为前、后定位船的定位以及钢围堰自身的定位。,（6）钢围堰锚碇定位, 围堰初定

19、位,深水基础施工技术,中、上节围堰在墩位处采用水上拼装，在平板驳船上将工厂加工的两块拼装成一块后，利用水上浮吊依次对称拼装。 为减少围堰水上拼装的工作量和缩短现场拼装的时间，利用平板驳对中、顶节单元块进行二次拼装，将原来的2块变成1块，以减少水上的拼装工作量。新的最大单元块的重量约为45t，现场采用2艘100t全回转的浮吊进行拼装，并配备2艘20m60m（工作面积）的平板驳进行预拼。,（7）围堰接高、着床, 围堰接高,围堰现场拼装,深水基础施工技术,围堰采用在井壁内注水加重的方法下沉，每个隔舱布置一台24m3/h水泵，同时开动均匀注水。根据围堰垂直度，可随时调整水泵注水量，保证下沉过程围堰稳定

20、。围堰下沉前调整缆绳使围堰处于设计位置，注水下沉过程不断观测，保证围堰偏离设计位置时及时调整缆绳。 根据掌握的河床面标高情况，在围堰快要到达河床时，减缓注水，观测围堰平面位置及垂直度，调整缆绳，使着床前缆绳之间调整到位，保证缆绳有足够长度进行调整围堰水平位置，避免连接钢丝绳的卡环与马口及滑车组接触。,深水基础施工技术,（7）围堰接高、着床, 围堰下沉,为准确了解围堰刃脚处的河床和岩面情况，施工前对墩位进行了地质钻探。根据钻探结果了解，围堰刃脚处河床最高标高-23.07m，最低处为-25.75m，河床高差2.68m；刃脚处岩面最高处-25.21m，最低-26.75m，岩面高差1.54m。 为确保

21、围堰平稳着床，采用高压射水配合吸泥的办法进行河床清吸，高压射水的目的是切削和破坏胶结较好的风化岩层。吸泥前在吸泥机管壁上做好标高刻度标记，以便吸泥时依据吸泥机入水深度和吸泥机排渣口出清水还是浑水判定吸泥效果。主墩经过射水吸泥清基处理，效果非常明显，顺利实现围堰着床就位。,围堰清基吸泥,深水基础施工技术,（7）围堰接高、着床, 围堰下沉,围堰着床处地形图,围堰着床处河床断面展开图,深水基础施工技术,（7）围堰接高、着床, 围堰下沉,当围堰平面位置、扭角、垂直度等三项经测量确认满足要求后，继续向围堰井壁内加水，增加围堰重量，使围堰刃脚切入河床一定深度，保持自稳状态。着床稳定后继续将围堰内松散覆盖层

22、和淤泥彻底清理干净，以使封底混凝土能与岩面结合良好，并封闭与外界连通的通道。,围堰定位情况表,深水基础施工技术,（7）围堰接高、着床, 围堰着床,主墩无覆盖层，钢护筒下口无法牢固定位，为避免封底时桩位钢护筒位移，确保桩位准确，因此将主墩各桩位钢护筒分成五大群组，每个群组的钢护筒相互联结成整体。护筒各群组的外侧设有限位撑杆，在护筒群组顺导轨（事先在围堰及围堰隔舱顶的钻孔平台支承立柱安装时完成）下放到位后将撑杆与围堰壁、底隔舱顶紧，防止其在平面发生位移。由于在底隔舱顶面设了四个立柱用于支承今后围堰顶钻孔平台梁，因此除中心一个桩位护筒采用插放方法到位而与围堰一样高外，其余护筒群组均不到顶。其底口和岩

23、面脱空，顶端用吊杆吊挂在围堰顶分配梁上，待封底后再解除吊挂。 护筒及连接系在钢结构车间制造，然后运至栈桥前方码头上按吊装顺序拼装成各群组。护筒群组拼装完成后用运输铁驳浮运至墩位进行吊装。护筒群吊挂转换系统设在护筒群顶面，在护筒群拼装完成后安装，吊杆则在吊装下放前安装。,（8）护筒群下放,深水基础施工技术,护筒群由水上大型浮吊进行吊装，先起钩将护筒群调离驳船，然后提升至围堰顶以上高度，转动吊臂将其摆至待安装位置上方，再松钩下放到围堰中顺导向下放，边下放边接长吊杆。待护筒群下放到位，将吊杆上端螺帽旋紧支承在吊挂梁（护筒群下放一定高度时已自动支承在隔舱上面的立柱顶面大梁上）顶面的支承短梁上，使护筒群

24、转换为吊挂梁支承。最后吊机吊点脱钩，完成下放工作。护筒群的下放的顺序为：池州侧护筒群1上游侧护筒群2下游侧护筒群2池州侧护筒群1（中间护筒群随围堰一起下放）。,护筒群平面布置图,深水基础施工技术,（8）护筒群下放,护筒群码头组拼,护筒群下放,深水基础施工技术,（8）护筒群下放,（9）围堰清基、封底,围堰着床后进行岩面清基、堵漏；主墩墩位处河床覆盖层仅有5080cm，尽管施工中采取做高低刃脚措施来使围堰底口与岩面密贴接触，但由于实际岩面高低和预计的岩面情况存在差异，仍然存在围堰刃脚和岩面脱空情况。为此采取以下解决措施： 1、围堰脱空解决措施：刃脚下焊支腿，潜水工下水用钢凳抄垫； 2、堵漏措施：沿

25、围堰外壁板预设活动插板，砂（石）袋法封堵； 施工顺序：先支垫，后堵漏。, 围堰清基,深水基础施工技术,围堰内径52m，封底混凝土厚8m，扣除护筒后封底面积1756.4m2，混凝土总量多达14800m3。为此平面上将围堰分成五个封底区域，即2个隔舱区和3个被隔舱分隔的一区及二、三区，这样也减小了单次封底面积和混凝土数量，降低原材料和混凝土供应压力，对封底质量有利。 主墩河床高低不平，部分较低区域刃脚悬空处由支櫈和沙袋支承，此外隔舱底高出刃脚底，为确保封底安全，防止封底或后期围堰加载过程中围堰出现沉降影响封底质量，围堰封底分2次完成。第1次先封刃脚高度范围混凝土，厚度2m，起基底找平和着床支承及隔

26、舱支承的作用；第2次封刃脚以上6m高部分的混凝土。 封底混凝土采用垂直导管法灌注，由低处向高处进行。混凝土由池州侧岸上混凝土工厂和水上混凝土工厂供应，其中岸上混凝土通过浮桥上管路输送到墩上布料机，再由布料机输送到灌注点料斗处进行灌注；水上拌合站混凝土直接由自带布料机输送至料斗中。,深水基础施工技术,（9）围堰清基、封底, 围堰封底,封底平台布置图,封底混凝土浇筑,深水基础施工技术,目 录,深水基础施工技术,5.钢吊箱围堰施工技术,深水基础施工技术,钢吊箱是为高桩承台施工而设计的临时阻水结构，其作用是通过吊箱侧板和底板上的封底混凝土围水，为高桩承台施工提供无水的干处施工环境，同钢围堰比较，钢吊箱

27、具有施工工期短、流水阻力小、利于通航、不需沉入河床、施工难度小、材料用量少、经济合理等特点。 钢吊箱的结构构造主要由底板、侧板、内支撑、悬吊系统及定位系统等组成。,主桥长度：1622m 主桥结构形式：分肢柱式塔四索面分离 钢箱梁斜拉桥 主塔高度：262.48m 斜拉索形式：同向回转拉索，共25对索,跨江主桥效果图,深水基础施工技术,桥梁重要性：安徽省高速公路网规划 “四纵八横”中“纵二” 的一段 线别：高速公路双向六车道,（1）项目简介,5.1.有底钢吊箱围堰施工（芜湖长江公路二桥）,主要结构参数表,围堰由内、外侧板、底板及龙骨、底板吊杆及吊挂梁及辅助结构组成。围堰分两节制造安装，其中底节高1

28、0m，顶节高12m。围堰侧板圆周上分为32个单元块件。,深水基础施工技术,（2）钢套箱围堰设计,钢吊箱围堰布置图,深水基础施工技术,（3）施工工艺流程,深水基础施工技术,（4）围堰吊装、运输、接高,围堰底节在船厂拼装完成后，采用1200t浮吊将围堰整体吊装至船上，采用两艘1300t运输船合并运输至施工现场。 围堰运至墩位处，利用镇航工1200t浮吊进行安装、定位施工；中、顶节钢围堰分块在工厂制造完成后，由运输船从水上将中、顶节围堰块件运至主墩墩位处，利用100t履带吊在墩位处分节分块进行钢围堰接高拼装施工。,深水基础施工技术,（4）围堰吊装、运输,深水基础施工技术,钢吊箱围堰吊装,（5）围堰注

29、水下沉、吊挂系统安装,围堰整体安装完成，自浮在水面上，焊缝检测合格后开始注水下沉，采用潜水泵对隔舱进行均匀注水下沉，通过中节围堰上的导向螺旋顶推结构调整围堰平面位置，注水过程中加强对围堰平面位置、倾斜度进行测量监控。 钢吊箱注水下沉至距设计标高50cm位置后，测量钢吊箱顶面标高，通过注水精确调顶口平面测量控制点的高差。然后，继续缓慢均匀加水下沉至设计标高10cm位置后，根据测量结果，通过螺旋顶装置精确调整吊箱顶面高程，并在其他需要调节位置设置手拉葫芦配合千斤顶调整平面位置至满足精度要求，至满足精度要求，此时测量调整后继续均匀加水下沉。下沉到位后在导向装置与钢护之间安装临时限位楔块，固定平面位置。,深