深水群樁鉆孔平臺頂板兼做承臺鋼吊箱底板施工工法

1、深水群樁高樁承臺鉆孔平臺頂板兼做吊箱底板施工工法1.前言 深水群樁、高樁承臺橋梁基礎(chǔ)的施工主要包括鉆孔灌注樁施工以及深水承臺施工，目前深水樁基與承臺施工的主要輔助手段分別是搭建深水鉆孔平臺與鋼吊箱圍堰。對于鉆孔平臺頂板的傳統(tǒng)形式是采用桁架或大型鋼作為主梁，并支撐在與護筒相連的牛腿或平連型鋼上。在貝雷桁架上搭設(shè)型鋼作為分配梁，并采用鋼板作為平臺面板布置鉆機、凈化器等設(shè)備施工鉆孔樁。樁基施工完成后，拆除鉆孔設(shè)備及平臺頂板，安裝吊箱底板，轉(zhuǎn)入鋼吊箱施工。對于作為鋼吊箱重要組成部分的鋼吊箱底板，主要功能是在水下為承臺封底混凝土澆筑提供支撐，傳統(tǒng)工藝一般在鉆孔施工完成、拆除平臺頂板后，水面上分塊安裝，同

2、壁板等其它吊箱構(gòu)造一起下放至水下設(shè)計標(biāo)高后，水下對底板進行封堵，澆注水下封底砼。由此可見，傳統(tǒng)施工工藝在樁基施工完成后需要對鉆孔平臺頂板及鋼管樁基礎(chǔ)進行大規(guī)模的拆除，然后另外進行吊箱底板的拼裝施工，造成較大的浪費，而且群樁基礎(chǔ)規(guī)模越大，該體系轉(zhuǎn)換過程中浪費的人力、物力也就越大，同時也延長了工期。如能將兩者合二為一、系統(tǒng)考慮，勢必節(jié)省50%的臨時鋼材，同時簡化工序，節(jié)省工期。蘇通大橋南主塔墩基礎(chǔ)采用鉆孔樁群樁基礎(chǔ)。樁基為131根D2.82.5m鉆孔樁，基礎(chǔ)平面規(guī)模113.7548.1m?？傮w上采取了搭設(shè)平臺施工鉆孔樁，而后安裝鋼吊箱作圍水結(jié)構(gòu)施工承臺的工藝。在鉆孔平臺與鋼吊箱施工環(huán)節(jié)，中交第二公

3、路工程局有限公司通過研究，創(chuàng)新性的采用了鉆孔平臺頂板兼做承臺鋼吊箱底板技術(shù)， 在整個基礎(chǔ)施工過程中將鋼吊箱底板與鉆孔平臺頂板進行統(tǒng)籌考慮，兼顧不同階段臨時結(jié)構(gòu)不同的功能，一體化施工，大大簡化了傳統(tǒng)工序，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。該技術(shù)作為深水群樁基礎(chǔ)施工與沖刷防護成套技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，于2007年5月通過陜西省科技廳組織的專家委員會鑒定，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，并獲得國家專利（專利授權(quán)號ZL20080402835）。同時在后續(xù)的類似工程鄂東長江公路大橋施工中再次應(yīng)用了該技術(shù)，進一步優(yōu)化和成熟了各項工序措施。實踐證明該工法安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟合理，具有明顯的社會經(jīng)濟效益和推廣應(yīng)用前景。結(jié)合多項工

4、程實踐，通過詳細的總結(jié)提煉，編制該工法，以期進一步推廣和應(yīng)用。2.工法特點2.1兼顧鉆孔平臺頂板和承臺鋼吊箱底板的功能，系統(tǒng)考慮，一體化施工，簡化由樁基施工向承臺施工的體系轉(zhuǎn)換。2.2平臺頂板即吊箱底板采用裝配格構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)便于分塊加工安裝。2.3平臺頂板在陸上加工廠高精度分塊加工、現(xiàn)場順序裝配，水上作業(yè)量小，施工快捷。2.4為適應(yīng)鋼吊箱底板功能，平臺頂板尺寸精度要求高于一般鉆孔平臺頂分配梁。2.5鉆孔平臺頂板在鉆孔完成后，修補處理并下放至貼近水面后即可在上面拼裝吊箱壁板等其它構(gòu)件，轉(zhuǎn)換成為吊箱底板。2.6簡化工序，安全快捷，經(jīng)濟實用。 3.適用范圍本工法適用于深水群樁基礎(chǔ)高樁承臺鉆孔平臺和鋼吊

5、箱的施工。4.工藝原理4.1兼顧鉆孔平臺頂板和承臺鋼吊箱底板的功能，系統(tǒng)考慮，設(shè)計平臺頂板；平臺頂板設(shè)計為裝配式格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)，便于平面分塊、后場加工、水上現(xiàn)場裝配。4.2鉆孔平臺頂板與護筒之間預(yù)留約25cm間隙，便于鉆孔施工以及后期吊箱下放。4.3水上安裝鉆孔平臺頂板至鉆孔施工期高水位3m以上，支撐于提前焊接于護筒頂部的上層牛腿上；分塊裝配式逐塊測量、配切后焊接，避免誤差累計；裝配完成一定區(qū)域后即可在頂板上布置鉆孔設(shè)備開鉆。4.4鉆孔施工完成后，利用千斤頂提升平臺頂板脫離上層支撐牛腿，割除牛腿下放頂板至吊箱拼裝施工期高水位0.51m以上，支撐于臨近水面提前焊接與護筒的下層牛腿上，轉(zhuǎn)化成為吊箱底板

6、。4.5 在底板上安裝吊箱壁板等其它構(gòu)件，吊箱壁板及其它體系安裝完成后，即可下放吊箱至水下設(shè)計位置。將鋼吊箱底板通過吊桿懸掛于護筒或護筒頂?shù)姆峙淞骸?.6采用分塊式弧形封堵板對護筒和底板之間的25cm預(yù)留間隙進行封堵后，即可澆注水下封底砼。5.施工工藝5.1 平臺頂板與吊箱底板的系統(tǒng)設(shè)計通過整個基礎(chǔ)的施工中對鋼吊箱底板與鉆孔平臺頂板進行統(tǒng)籌考慮，在設(shè)計鉆孔平臺頂板的同時，也考慮其作為鋼吊箱底板的功能，使其兼顧了鉆孔施工與封底支撐的雙重作用,滿足功能要求，具體做法是:5.1.1 綜合兩種結(jié)構(gòu)的特點，宜采用格構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)體系作為平臺頂板(吊箱底板)。圖5.1-1 格構(gòu)梁裝配式鉆孔平臺頂板兼吊箱底板典

7、型構(gòu)造圖5.1.2 合理調(diào)整鉆孔施工階段主梁的支撐牛腿位置和封底施工階段懸吊桿位置，使兩階段工況下主梁內(nèi)力盡可能接近。5.1.3 根據(jù)鉆孔、封底兩個施工階段主梁、分配梁的最大受力，統(tǒng)一選取截面。5.2 平臺頂板的分塊頂板宜在平面上進行分塊，便于加工、運輸、安裝。分塊數(shù)量以吊重控制，但為保證結(jié)構(gòu)受力，一般宜控制在20t以上。分塊平面尺寸應(yīng)兼顧運輸條件限制，對于施工場地內(nèi)轉(zhuǎn)運，一般寬度8m左右，長度20m左右。5.3 頂板加工頂板加工宜在岸上加工場內(nèi)精加工，保證質(zhì)量。平臺頂板加工要求。為適應(yīng)后期鋼吊箱制作時對底板尺寸的要求，必須采取必要的工藝手段使各板件尺寸及總體尺寸滿足要求，分塊及總體加工制作允

8、許偏差：平面尺寸：5cm； 對角線：10cm； （吊箱底板吊桿）預(yù)留孔：1cm。加工場地場地硬化后，用型鋼鋪設(shè)加工胎架，胎架平面尺寸不小于最大塊件尺寸；胎架平整度每3m不超過3mm，各點高差不超過5mm。胎架附近布置存料區(qū)、下料區(qū)。加工設(shè)備場內(nèi)主要加工設(shè)備包括10t門吊2臺、30t門吊2臺，用于構(gòu)件吊運，塊段翻身，整塊裝運等。同時包括臺鉆、電焊機、切割機等成套鋼結(jié)構(gòu)加工設(shè)備。下料車間內(nèi)按技術(shù)要求下料，精確度控制在2mm以內(nèi)。分塊組裝在已操平的胎架上放出各桿件中心線、邊沿線、聯(lián)結(jié)點，細部、總體尺寸，校核無誤后按主梁到次梁的順序組裝成塊段。各桿件組裝時，面板向下，主梁放置于面板上，按設(shè)計要求平焊，

9、并檢查合格后使用2臺10t門吊翻轉(zhuǎn)底板，使面板朝上，準(zhǔn)備拼裝。焊接主次分配梁頂面保持同一高度，平面交叉位置，將次梁頂板切除后，頂齊主梁肋板位置焊接。施焊前必須徹底清理待焊區(qū)的鐵銹、氧化鐵皮、油污、水份等雜質(zhì)。焊后必須清理熔渣及飛濺物，焊接以盡量減少立焊、仰焊為原則。焊縫高度超過6mm時，分層焊接，每層焊縫45mm，每層焊渣必須嚴(yán)格清除。 預(yù)拼裝：相鄰塊段在存料區(qū)預(yù)拼接，保證接頭位置的匹配。5.4 頂板安裝5.4.1 頂板安裝前應(yīng)在護筒（或鋼管樁）之間相應(yīng)位置安裝分配梁，作為頂板支撐。5.4.2 在支撐梁頂面安裝平臺頂板分塊，宜從平臺一端向另外一段逐塊安裝。圖5.4-1 平臺頂板支撐梁安裝圖5.

10、4-2 平臺頂板安裝5.4.3 各塊段安裝過程中應(yīng)注意拼裝誤差的累積，每安裝一塊測量一次，根據(jù)測量結(jié)果通知岸上加工場對下一塊段進行配切。5.4.4 平臺頂板安裝完成后，即可在平臺頂板上布置鉆機等設(shè)備施工鉆孔樁基。圖5.4-3 鉆孔設(shè)施安裝5.5 平臺頂板下放轉(zhuǎn)換成為吊箱底板鉆孔樁施工完成并檢測合格后，即拆除鉆孔設(shè)備，清理出頂板，在其上拼裝壁板、安裝吊桿，實現(xiàn)向吊箱底板功能的轉(zhuǎn)換，具體工藝如下： 為滿足鉆孔功能，平臺頂板通常高于施工期高水位3m，然而作為吊箱底板，為便于吊箱壁板等其它構(gòu)件安裝，宜盡可能貼近施工期水面。為此平臺頂板應(yīng)在鉆孔結(jié)束后，結(jié)合適時水位，下降一定高度至高出拼裝工期內(nèi)最高水位0

11、.5m1.0m即可。5.5.2 結(jié)合頂板結(jié)構(gòu)的平面強度和剛度特點，合理設(shè)置下放吊點。吊點以鋼護筒作支撐，在護筒頂面布置千斤頂支撐主梁，主梁上方安放液壓穿心千斤頂，千斤頂通過鋼絞線與平臺頂板的吊點連接。5.5.3 下放前貼近水面布置一層支撐，用于吊箱拼裝階段，底板的支撐。5.5.4 下放時，首先將平臺頂板提起距離鋼護筒上平聯(lián)以上20cm高度，人工割除鉆孔階段的支撐梁，并清除護筒周邊的雜物，確保頂板能夠平穩(wěn)坐落于貼近水面的支撐上。5.5.5 下放到位后，平臺頂板也就轉(zhuǎn)換成了吊箱底板，快速實現(xiàn)樁基到承臺施工的體系轉(zhuǎn)換，節(jié)省了逐層拆除平臺頂分配梁，再次焊接并安裝吊箱底板的工序。5.5.6 修補平臺頂板

12、板面孔洞，全面檢查，以滿足吊箱底板防滲漏的要求。5.5.7 再次核查吊箱底板平面尺寸，并測量放樣，確定出吊箱壁板、吊桿等構(gòu)件的具體位置。圖5.5-1 頂板下放至貼近水面轉(zhuǎn)換成吊箱底板5.6 在吊箱底板上安裝吊箱壁板、懸吊系統(tǒng)等構(gòu)件5.6.1 吊箱底板檢查無誤后，即按一定的順序在底板上安裝吊箱壁板、吊桿等構(gòu)件。安裝過程中應(yīng)注意對底板的保護，防止形成孔洞、造成后期封底階段滲漏砼。5.6.2 底板與護筒之間預(yù)留25cm的間隙，防止吊箱沿護筒下放至設(shè)計標(biāo)高時，底板觸碰護筒造成局部破壞。圖5.6-1 在吊箱底板上拼裝吊箱壁板、吊桿等構(gòu)件5.7 吊箱底板封堵及封底砼施工吊箱底板作為封底水下砼的底托結(jié)構(gòu)，必

13、須保證密封并具有足夠的剛度和強度。5.7.1 固定至設(shè)計位置后，由潛水員采用分塊式水下封堵底板與護筒之間預(yù)留的25cm間隙。防止在澆筑封底混凝土的過程中出現(xiàn)漏混凝土的現(xiàn)象。 底板封堵板加工封堵板設(shè)計過程中考慮到護筒的偏位，根據(jù)護筒的不同偏位進行分類設(shè)計。為便于安裝和適應(yīng)護筒偏位，封堵板宜加工成分塊環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個護筒周圍的封堵板宜分為6塊左右進行分塊加工，在現(xiàn)場通過螺栓連接。為了安裝方便，每個封堵板上均安放有拖環(huán)。封堵板應(yīng)編號以便與護筒對應(yīng)。其結(jié)構(gòu)見下圖：圖5.7-1 封堵板圖片底板封堵板在鋼吊箱下放之前，將封堵板臨時安放在底板上，并沿護筒環(huán)向臨時連接成一個圓環(huán)，各分塊板之間，及板與護筒之間需留

14、有空隙。當(dāng)鋼吊箱下放就位后，在底板上固定封堵板并堵漏。封堵板由潛水員在水下固定。首先將鋼板安放于護筒周圍，然后利用螺栓將各封堵板連接成一個整體。當(dāng)封堵板安裝固定以后，各封堵板之間及封堵板與護筒之間有一定的空隙，這時用麻袋裝干混凝土對該部分進行封堵。底板封堵完成，逐一檢查無誤后，即開始封底砼澆筑。封底砼成功澆注完成，則鉆孔平臺頂板兼做鋼吊箱底板的功能也全部實現(xiàn)。6.材料與設(shè)備6.1本工法中所用材料主要是加工平臺頂板（吊箱底板）所需要的各種型號的鋼板及型材，材料規(guī)格及性能較為常見，采購方便。6.2主要設(shè)備表6.1 主要施工機具設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途備注110t門吊10t臺2鋼構(gòu)件吊

15、裝陸上加工專用230t門吊30t臺2分塊頂板吊裝翻身及出運3鋼結(jié)構(gòu)加工設(shè)備套1型鋼及板材彎曲、折斷和下料4汽車吊QY-16臺1鋼構(gòu)件吊裝轉(zhuǎn)運5動臂吊（浮吊、門吊）35t以上臺2分塊頂板水上安裝水上專用6平板車塊段運輸陸上專用7電焊機Bx-400臺20鋼構(gòu)件焊接8甲板駁船800t以上艘1塊段水上運輸水上專用9千斤頂30t以上臺40頂板下放轉(zhuǎn)換成底板10測量儀器套1測量分塊尺寸；控制頂板拼裝精度7.質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)1、應(yīng)遵照中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)JTG F-80/12004（土建工程）的要求執(zhí)行。2、應(yīng)按本工程的招標(biāo)文件及業(yè)主確定的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。3、

16、鋼結(jié)構(gòu)加工所用鋼材必須符合現(xiàn)行優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件（GB699-88）的相關(guān)規(guī)定。4、鋼結(jié)構(gòu)加工要滿足鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)（GB502052001）的規(guī)定。7.2質(zhì)量控制措施1、到場的鋼材材料進廠應(yīng)有合格證書和出廠檢驗報告，并根據(jù)規(guī)范要求的數(shù)量和頻率進行力學(xué)性能試驗。2、鋼材的表面應(yīng)潔凈，使用前應(yīng)將表面油漬、漆皮、鱗銹等清除干凈。3、構(gòu)件號料前應(yīng)檢查鋼料的牌號、規(guī)格、質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)鋼料不平直、有銹蝕、油漆等污物，應(yīng)校正清理后再號料；號料外形尺寸允許偏差1mm。4、型鋼切割前應(yīng)將料面的浮銹、污物清除干凈。鋼料應(yīng)放平、墊穩(wěn)，割縫下面應(yīng)留有空隙。切割宜采用精密切割如數(shù)控、自動、半自動切割。5、

17、坡口可采用機加工或精密切割，坡口尺寸及允許偏差應(yīng)由焊接工藝確定。6、組裝焊接：施焊人員必須具有勞動人事部門確認(rèn)焊接資格和上崗證；組裝時，要求用螺絲夾和卡具等加緊固定構(gòu)件，然后點焊。7、多層焊接宜連續(xù)施焊，應(yīng)注意控制層間溫度，每一層焊縫焊接完后應(yīng)及時清理檢查，清除藥皮、熔渣、溢流和其它缺陷后，再焊下一層。焊接前必須按設(shè)計圖及工藝文件檢查坡口尺寸、根部間隙等，如不符合要求應(yīng)處理改正。8、焊接材料應(yīng)有生產(chǎn)廠家質(zhì)量證明書。焊條采用E4315，E4316，E5015，E5016，E4303和E5018(僅用于平焊)，焊條施焊。焊接完成引弧板應(yīng)用氣割切除，并磨平切口。焊接外觀不得有裂紋、未熔合、夾渣、焊瘤

18、、焊坑未填滿等缺陷。8.安全措施8.1遵照中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程（JTJ 07695）及公路項目安全性評價指南（JTG/T B05-2004）的要求執(zhí)行。8.2 工法中采用的大型設(shè)備應(yīng)按照2003年國務(wù)院頒布的特種設(shè)備安全監(jiān)察條例操作實施。8.3遵照國家頒發(fā)的有關(guān)安全技術(shù)規(guī)程和安全操作規(guī)程辦理。8.4嚴(yán)格按施工工藝、施工操作規(guī)程、施工組織設(shè)計有關(guān)安全條款進行施工。8.5建立健全各工地、各施工環(huán)境下的施工安全規(guī)章制度，做好上崗前職工安全施工培訓(xùn)工作；特殊工種必須持安全考核證上崗，嚴(yán)禁無證操作、違章作業(yè)。8.6塊段平面尺寸較大，場內(nèi)運輸時，布置人員前方指揮交通，注意安

19、全。8.7鋼構(gòu)件通過駁船運輸時，要采用安全可行的方式進行固定，確保運輸安全。8.8吊裝鋼構(gòu)件的鋼絲繩，根據(jù)其吊裝重量要有6倍以上的安全系數(shù)，并在使用前細致檢查整根鋼絲繩和接頭卸扣安全情況，保證吊裝安全。8.9起吊頂板構(gòu)件時，在吊裝范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，并配備專人指揮。8.10安裝鋼構(gòu)件前，由結(jié)構(gòu)設(shè)備安全檢查小組對起重設(shè)備、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性進行嚴(yán)格檢查，尤其：吊具、吊耳、纜繩等。8.11吊裝選擇風(fēng)力低于6級；對于水上宜選擇潮汐處于相對穩(wěn)定的時間段、能見度不得小于500m；對于陸上能見度不得小于400m。8.12在鉆孔平臺頂板上進行鉆孔作業(yè)時，應(yīng)對平臺上直徑大于20cm的預(yù)留孔進行臨時遮蓋，防止

20、墜落。8.13底板封堵為水下作業(yè)，應(yīng)按水下作業(yè)操作規(guī)程嚴(yán)格管理；同時下水前，由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)向潛水員對底板結(jié)構(gòu)進行詳細交底。9.環(huán)保措施9.1成立對應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構(gòu)，在施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、廢水等的控制與治理。9.2各種施工水上設(shè)備的廢棄物按相關(guān)規(guī)范及要求集中進行處理，嚴(yán)禁直接排放入江中。9.3鋼構(gòu)件邊角料、除銹物要統(tǒng)一存放，不能亂扔亂擱，以防污染環(huán)境。9.4鋼結(jié)構(gòu)加工場焊渣等垃圾品即時清理、處理，保持加工場內(nèi)衛(wèi)生。9.5鋼結(jié)構(gòu)加工場地應(yīng)封閉施工，同時切割、裁剪車間宜遠離員工宿舍。10.節(jié)能措施10.1 平臺頂板

21、直接作為吊箱底板，減少了鉆孔樁完成后，拆除平臺，再次安裝吊箱底板的工序，大大降低了能耗。10.2合理配備和使用設(shè)備，盡可能做到各環(huán)節(jié)設(shè)備配置相互匹配，降低設(shè)備能源消耗。10.3加強相鄰節(jié)段的標(biāo)識，避免現(xiàn)場混淆，節(jié)省現(xiàn)場操作時間。10.4各相鄰塊段在陸上加工廠進行預(yù)拼，保證接頭部位匹配，降低水上安裝難度，縮短安裝時各種吊裝設(shè)備的使用時間和能耗。10.5本工法設(shè)備用量較大，配置設(shè)備時盡可能選擇能耗低、效率高的設(shè)備。10.6 盡可能設(shè)計成裝配式構(gòu)件，型鋼構(gòu)件盡可能統(tǒng)一型號、尺寸、規(guī)格，便于批量生產(chǎn)，提高工效。10.7加強陸上塊段加工、水上安裝環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，減少不必要的能耗。10.8合理布置加工場，形成順暢的流水作業(yè)線，避免反復(fù)倒運，節(jié)約能耗。11.效益分析采用鉆孔平臺頂板兼做承臺鋼吊箱底板施工工法，與傳統(tǒng)的平臺頂分配梁與吊箱底板單獨考慮的工藝相比，簡化了鉆孔完成后拆除平臺分配梁，再次安裝吊箱底板等工序，節(jié)省了工程材料，降低了成本，縮短了工期。技術(shù)經(jīng)濟效益具體分析如下：11.1質(zhì)量優(yōu)良鉆孔平臺頂板直接和鉆孔設(shè)備接觸，通過采用裝配式構(gòu)件，后場制作、前場安裝，提高了平臺質(zhì)量和精度。11.2工期縮短通過簡化平臺拆除和底板安裝的工序，較傳統(tǒng)工藝節(jié)省工期15天以上；而且群樁規(guī)模越大，帶來的工期效益越顯著。11.3安全可靠水上安裝裝配式頂板形成鉆孔平臺，操作更方便；平臺工廠化加工，結(jié)構(gòu)