長江大橋深水基礎雙壁吊箱鋼圍堰施工技術[全面]

1、2002五公司技術交流會,歡迎各位專家點評指導,渝懷線長壽長江大橋項目經理部 發(fā)表人：盛焰華,重慶長壽長江大橋深水基礎施工技術,2002五公司技術交流會,【摘要】利用雙壁吊箱鋼圍堰進行水上基礎施工是一種縮短工期的有效方法,本文介紹了長壽長江大橋深水基礎雙壁吊箱鋼圍堰施工方法,施工過程及施工特點；大直徑鉆孔樁施工工藝、施工機具和主要施工過程；水下封底混凝土施工的成功經驗. 【關鍵詞】深水基礎,大直徑鉆孔樁,鋼護筒,雙壁吊箱鋼圍堰,水下混凝土灌注,水下封底,施工工藝,2002五公司技術交流會,工程概況,長壽長江特大橋是渝懷鐵路唯一跨越長江的一座雙線特大橋,也是渝懷線的重點控制性工程.橋位處于長江上

2、游重慶市長壽區(qū)境內.橋跨布置為2x24m+332m預應力混凝土簡支梁+(144+2192+144)m下承式連續(xù)鋼梁+232m預應力混凝土簡支梁.主橋6#、7#墩位于國家級主航道內,枯水期水深32m和20m,洪水期最大水深65m.水深流急,水上航運業(yè)務繁忙,基礎均為10根直徑3.0m鉆孔樁基礎,高樁承臺.水下封底厚度2.5m,混凝土灌注量約975m3 .雙壁吊箱鋼圍堰水下封底混凝土施工是深水基礎施工的一道極為重要的工序,也是整個長江大橋施工的關鍵. 地質情況：河床覆蓋層為卵（漂）石,河床底部有89m卵石土.其中漂石含量約為5075%,粒徑200450mm,個別大于500mm,甚至有粒徑超過100

3、0mm的.卵石含量約20%,粒徑一般50200mm,下伏巖為泥巖,極限抗壓強度分別為13Mpa.,2002五公司技術交流會,關鍵工序施工,2.1導向船浮運、定位及 鋼圍堰浮運、精確定位,2.1.1,導向船在岸邊拼裝到位后,拖輪將其浮運到上游定位船后方.導向船用6根43mm鋼絲繩作拉纜,系在定位船上.系好拉纜后,使導向船順長江水流下放,進行導向船墩位處初定位,然后通過拋邊錨和尾錨加上測量組配合進行定位.,2002五公司技術交流會,2.1.2,雙壁吊箱鋼圍堰平面尺寸33.2m20m,高12.5m,自重600t.用兩艘5000匹馬力的拖輪夾持著這個龐然大物從橋址下游10公里處浮運到墩位處,在長江上游

4、如此大型浮運尚屬首次.圍堰拖運到導向船尾部后,立即將圍堰、定位船、導向船用兜攬連接,并設置拉纜從兩邊將鋼圍堰喂入導向船內設計位置處.圍堰喂入后,隨即安裝牛腿將圍堰與導向船連接成一剛性整體（水平方向）,在垂直方向設置4個導向架以便圍堰能在水流浮力作用下上下自由浮動.并通過調節(jié)邊錨和尾錨及定位船拉纜與測量組配合進行圍堰精確定位.,2002五公司技術交流會,600噸巨型鋼圍堰浮運,2.2 鋼護筒插打,2.2.1,由于長江上游水流速度大,水位不穩(wěn)定,加上是深水基礎.必須設置6根定位樁,護筒長度約43m.每根鋼護筒要求進入河床深度約13m,直至進入泥巖層.鋼護筒利用自重和中-250t振拔機將其打入覆蓋層

5、.插打期間采用420mm吸泥機進行高壓射水吸泥,吸泥后繼續(xù)用振拔機振打護筒.如此反復操作直至鋼護筒下沉至基巖面.,2002五公司技術交流會,2.2.2,鋼護筒采用厚度20mm的A3鋼板制作,直徑為3.3m.護筒直徑偏差應在3mm以內,軸線偏差應在5mm以下.護筒縱向焊縫在任一橫截面內僅允許采用一條焊縫,組拼護筒時,相鄰管節(jié)的縱縫相距約1500mm.鋼護筒采用多層焊接,焊完每層焊縫后及時清除焊渣,全部焊完后用超聲波探傷儀器檢查焊縫內部質量,不得有裂紋、氣泡、夾渣等缺陷.,2.2.3 插打鋼護筒時注意事項,鋼護筒插打前,當護筒吊入導環(huán)時,保證護筒平面位置偏差3cm內,垂直度偏差小于5使其順利穿過下

6、導環(huán).護筒對接時,應調整好護筒垂直度,保證對接時接縫上下兩節(jié)鋼護筒折角誤差控制在0.5mm以內.,2002五公司技術交流會,2.2.4,鋼護筒振動下沉時,避免下沉過快,振拔機采用點動的方式,振動效果不理想時,就輔以吸泥再振打使護筒下沉.此時應同時進行各樁位的精確定位.當定位樁插打入巖面后,割除多余的護筒,并焊接牛腿使護筒與上導環(huán)進行鎖定,各定位樁與下導環(huán)用鐵鍥鍥緊.定位樁全部插打完畢后,進行全面鎖定,并解除圍堰牛腿,這樣整個圍堰就掛在6根定位樁上.非定位樁繼續(xù)插打,這樣就使雙壁吊箱鋼圍堰即做圍堰由做施工平臺的水上定位完成.,2002五公司技術交流會,利用中-250噸振樁機振打鋼護筒,2.3 鉆

7、孔樁施工,鉆孔樁平臺布置圖,2002五公司技術交流會,圖,2.3.1 施工平臺布置及施工設備,鉆孔樁施工是在雙壁吊箱鋼圍堰與鋼護筒鎖定成的施工平臺上進行.雙壁側板間隔1.2m,側板由20mmA3鋼板組成,隔艙內有水平支撐和斜撐.圍堰內由內支撐架（吊桿）、上、下導環(huán)和底板構成.平臺兩側安裝了一臺QLY50/16全液壓吊機和一臺20t桅桿吊機.平臺上設沖擊鉆兩臺,KPG-3000型液壓旋轉鉆機和KTY-3000全液壓旋轉鉆機各一臺.平臺由56工字鋼與上導環(huán)分配梁連接成一剛性整體.表面鋪設5cm厚腳手板.,2.3.1.1 平臺布置,2002五公司技術交流會,2.3.1.2 施工設備,由于河床巖層高差

8、大,6#墩還有大孤石,鋼護筒很難一次插打到位.先用沖擊鉆機將卵石層鉆完,再用旋轉鉆機進行反循環(huán)清水鉆孔,最終鉆進成孔.沖擊鉆頭直徑2.96m,自重11t.KPG-3000型液壓鉆機額定最大扭矩200kN.m,轉速014r/min,水龍頭提升能力1200kN,鉆桿內徑為351mm,鉆頭采用鍥齒滾刀鉆頭,外徑3.0m,自重8t,包括配重,鉆具總重55t,并采用空氣反循環(huán)排渣.KTY-3000型全液壓鉆機額定最大扭矩200kN.m,轉速08r/min,動力頭提升能力1200kN,鉆桿內徑為351mm,鉆頭采用鍥齒滾刀鉆頭,外徑3.0m,自重8t,包括配重,鉆具總重64t.供風采用電動壓風機,最大風壓

9、8MPa,風量40 m3 /min. 起重吊機采用蕪湖長江大橋QLY50/16全液壓架梁吊機和另一臺20t桅桿吊機.分別布置在南北方向導向船連接梁的上下游,主要功能是吊放鋼護筒、鉆具、及拆裝鉆桿、鉆頭、吊放鋼筋籠,灌注水下混凝土時吊放及提升導管用.,2002五公司技術交流會,直徑為3.0m旋轉鉆鉆頭,2.3.2 鉆孔樁主要施工工藝,因樁身較長,且樁徑大,考慮到如采取泥漿反循環(huán)工藝成孔,鉆渣多,難以及時排出,即影響工期又非常不經濟.經研究決定采用清水反循環(huán)方案最為適宜.但鋼護筒必須全部插打進巖面是這一鉆孔方案的必要條件.由于卵石過大過硬大部分樁位處鋼護筒沒能完全打進巖面,因此開始進行沖擊鉆鉆孔.

10、沖擊鉆孔時,有必要投入適量的粘土和堿,造漿浮渣,選擇時機用150mm吸泥管快速將鉆渣吸掉后,繼續(xù)鉆孔,直至中-250t振樁機能將鋼護筒完全插打入巖面才停止沖擊鉆鉆孔.,2.3.2.1沖擊鉆鉆孔,2002五公司技術交流會,2.3.2.2 旋轉鉆成孔,根據(jù)鉆孔樁為柱樁和6#、7#墩特定的地質情況,故在同一根樁施工時,選用沖擊鉆和旋轉鉆2種鉆機鉆孔,充分發(fā)揮了不同鉆機的功能,加快施工進度.當沖擊鉆停鉆（鋼護筒插打入巖面后）,立即安裝KPG3000旋轉鉆機或KTY3000旋轉鉆機進行清水反循環(huán)鉆孔.正常情況下,泥巖24h可鉆進3.04.0m；砂巖24h可鉆進1.62.0m.鉆進過程中,根據(jù)巖面強度調整

11、配重,調節(jié)鉆壓鉆進.當然為保證成孔質量,最好采用減壓鉆進,避免坍孔事故的發(fā)生.在施工期間,由于地質資料的出入,不能確保鋼護筒已全部插打入巖面,這時鉆孔稍有不慎都有可能發(fā)生坍孔現(xiàn)象.如確認已經開始坍孔,必須在還有進尺時盡量鉆進,確實鉆不下去時,停鉆拆除鉆機,接長護筒,再次用中-250t振拔機將護筒全面打入巖面.又重新安裝旋轉鉆機繼續(xù)鉆孔,至成孔為止.當鉆到設計標高時,不要立即停下鉆機,應空鉆30min并清孔后才停機,2h后再次利用鉆桿清孔后才能拆除鉆機,以保證灌注水下混凝土前沉淀厚度能滿足要求.,2002五公司技術交流會,動力頭鉆機正在鉆孔,2.3.2.3 成樁,吊放鋼筋籠后,在孔中先下放導管,

12、 下至距離孔底30cm左右.導管必須經過 逐節(jié)承壓,水密檢測合格后方可使用.首批 混凝土拔球時,應保證導管埋深在1.52.0m 之間.埋深過淺易發(fā)生斷樁事故.灌注過程中 應勤測埋深,隨時掌握灌注情況. 混凝土樁頭預留50cm.,2002五公司技術交流會,2.3.2.4 質量檢測,因各孔深在護筒底以下12m左右,制作一與鋼筋籠同直徑大小,長度12m的檢孔器來檢查孔深和孔徑及傾斜度,并用標準測砣掛在檢孔器中予以配合,檢查結果比較準確. 灌注前需對沉淀厚度進行檢查.沉淀厚度的測定可采用一根測砣和另一根尖頭測鉛同時放入孔中,其差值即為沉淀厚度.沉渣厚度小于5cm,才能灌注水下混凝土. 6#、7#墩20

13、根3.0m鉆孔樁混凝土質量檢查分別采用超聲波無損檢測和低應變動力檢測.顯示檢測結果,6#、7#墩20根樁均為一類樁.超聲波檢測方法是在鋼筋籠內預先安裝四根65mm的聲測管,均勻分布在同一截面四分點處.,2002五公司技術交流會,2.4.1.1施工準備,10根直徑3.0m鉆孔灌注樁施工完畢后,將鋼護筒與圍堰上導環(huán)鎖定,下導環(huán)用鐵鍥鍥緊.隨即圍堰開始清基,為徹底清除圍堰底板處淤泥和淤砂,采用150mm吸泥管下口接一根150cm左右的軟管后,潛水工在水下進行吸泥工作. 此時特別注意各鋼護筒周圍底板淤泥必須清除干凈,再用鋼絲刷進行護筒外壁封底高度范圍內的鐵銹和青苔清除,確保封底混凝土與鋼護筒的有效粘結

14、力,最后做好80100cm長,內徑68cm的水泥砂漿腸袋,潛水工下水進行鋼護筒與下導環(huán)間的縫隙堵漏,防止?jié)沧⒒炷習r混凝土流失而導致失敗.,2.4.1 施工方法,2.4 吸泥、清基、水下封底,2002五公司技術交流會,潛水工進行圍堰底板吸泥堵漏,利用鉆孔樁鋼護筒和圍堰內吊桿桁架作為封底混凝土施工工作平臺.根據(jù)水下混凝土最大流動半徑和現(xiàn)場實際情況,為確保封底混凝土盡量流到位,而又不至于過多浪費.導管布置9個點（見下圖）,灌注時應勤測量,并根據(jù)實測情況確定導管拔球先后順序,在中間7#樁位置布置容量約15 m3 的中心出料斗.每個導管頂端安裝一個1.0 m3 的鋼漏斗,并利用一對3t導鏈懸掛在2m2

15、m的支架上.導管底口距底板距離控制在0.1m左右.為隨時控制封底混凝土標高和封底混凝土的灌注情況,在平臺上布設14個測深點.,2002五公司技術交流會,導管及測點布置圖,2002五公司技術交流會,圖,2.4.1.2 混凝土配合比,封底混凝土采用水下C25級混凝土.其配合比為 水泥：中砂：卵石：水：外加劑=100：236.3：263.7：45：1.16.為增加混凝土的和易性,摻加一定量的粉煤灰,摻量為95kg/m3.坍落度初始值控制在不小于20cm,初凝時間1820h.混凝土流動半徑不小于5m.,2002五公司技術交流會,2.4.1.3 水下封底混凝土灌注,混凝土先澆注圍堰底板中部區(qū)域,根據(jù)兩臺

16、水上吊機的吊距實際情況來調整灌注上下游的先后順序,最后依次灌注上、下游圓端隔艙區(qū)域混凝土.具體灌注由導管開始,基本可按 1 1 1 順序灌注.灌注時,必須嚴格控制好第一斗混凝土的量（15 m3）.保證導管埋在混凝土中的深度不小于0.5m.施工過程中,通過支架上兩個3噸導鏈來提拔導管,每隔30min對各測點標高進行測量并作好原始記錄和分析.以便隨時掌握水下混凝土的灌注情況,并以此來調整施工順序.已拔球導管正常灌注時導管埋深宜控制在0.5m1.0m左右.未拔球導管應根據(jù)封底混凝土面上升高度的測量資料,隨時將導管提升至混凝土面上一定高度,以防止混凝土進入導管內.當導管提出混凝土面以上12cm時,才可

17、以開始拔球灌注.,2002五公司技術交流會,2.4.2 水下封底注意事項,當導管與測點中間部分混凝土達到設計標高而測點處 （混凝土流動半徑的邊緣點）未達到標高時, 可用振動棒進行輕微振搗使混凝土流向測點方向, 保證整個封底混凝土表面盡可能保持平整.,灌注過程中,要隨時提拔導管防止混凝土出現(xiàn)初凝以致 導管拔不動,但要注意導管底口不能拔離混凝土面.,灌注時,應將圍堰四個連通器打開,使圍堰內外水位一致.,在混凝土中摻加粉煤灰,以提高泵送效果.,2002五公司技術交流會,2.5 承臺施工,當封底混凝土強度達到90%以上后,可進行圍堰隔艙加水（與長江水位平齊）,圍堰內抽水.當抽到吊桿底面節(jié)點露出后,為保

18、證圍堰的整體抗浮穩(wěn)定性,要及時拆除吊桿螺栓,并進行吊桿拆除.圍堰內水抽干后,鑿除樁頭、割除鋼護筒、清淤、立模、扎鋼筋進行大體積混凝土承臺施工.承臺施工完畢,才可以解除圍堰兜攬.,2002五公司技術交流會,雙壁吊箱鋼圍堰施工總結,3.1,在長江上游,水流湍急的深水基礎施工中,選擇雙壁吊箱鋼圍堰是成功的.一、工程進度快,為保證總工期奠定了堅實的基礎；二、經濟實用,吊箱圍堰適用于深水基礎施工.三、綜合了雙壁鋼圍堰和吊箱圍堰的施工特點,提高了技術含量.,2002五公司技術交流會,為保證整個施工期間圍堰的安全性,圍堰兜攬要在第一次 承臺施工才解除.,雙壁吊箱鋼圍堰施工注意事項：,3.2,鉆孔樁施工期間,因沖擊鉆機、旋轉鉆機等施