深水基礎(chǔ)施工技術(shù)總結(jié)

1、三門口跨海大橋工程深水基礎(chǔ)施工技術(shù)總結(jié)吳志杰摘要：本文介紹了三門口跨海大橋南門橋水下鉆孔灌注樁、承臺(tái)施工的要點(diǎn)和 保證工程質(zhì)量的措施。Abstract: This ailicle introduced the main point and the guarantee of the Namnen Bridge undeiwater dull hole and the platfbnn constiiictionjhat is a part of project of Saiunen cross-river Budge關(guān)鍵詞：三門口大橋 鉆孔樁 承臺(tái) 鋼吊箱 施工1工程概況三門口跨海大橋位于浙江省

2、東部地區(qū)一寧波市象山縣境內(nèi)，跨越 石浦港，是浙江省重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是象山縣環(huán)石浦港陸島交 通“關(guān)鍵”工程。大橋工程由北門、中門和南門三座跨海大橋組成， 總長(zhǎng)1210米。北門和中門橋?yàn)橹骺?70米中承式鋼管佐拱橋，橋長(zhǎng) 各為352米和368米,南門橋?yàn)橹骺?0+2X110+60米連續(xù)剛構(gòu) 組合梁橋，橋長(zhǎng)500. 17米。大橋按雙車道設(shè)計(jì)，橋面寬12. 5米。 橋下通航凈高24米，可通三千噸級(jí)海輪。大橋的施工難點(diǎn)在于 鋼管佐拱和南門橋深水基礎(chǔ)的施工。南門橋下部基礎(chǔ)由鉆孔灌注樁、承臺(tái)、墩柱組成，主橋上部采用(60+2x110+60)米四跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變高度連續(xù)剛構(gòu)。本橋鉆 孔灌注樁共有26

3、根，樁徑為1.8m2.5m,最長(zhǎng)樁達(dá)97.5m,水深最深 達(dá)42.58m。主橋主墩結(jié)構(gòu)采用高承臺(tái)樁基，19號(hào)墩采用4根樁，鋼護(hù) 筒段樁徑為。2.1米，鉆孔段樁徑為6 1.8米。20、21號(hào)墩采用6根樁， 鋼護(hù)筒段樁徑為。2.8米，鉆孔段樁徑為6 2.5米。22、23號(hào)墩采用2 根樁，鋼護(hù)筒段樁徑為62.8米，鉆孔段樁徑為。2.5米。24號(hào)墩采用2 根樁，鋼護(hù)筒段樁徑為。2.5米，鉆孔段樁徑為62.2米。25、26號(hào)墩 采用2根樁，鋼護(hù)筒段樁徑為。2.1米，鉆孔段樁徑為。1.8米。由于基 礎(chǔ)所處海域水深、流急、潮差大，特別是20號(hào)墩和21號(hào)墩水中基礎(chǔ)的 施工難度為國(guó)內(nèi)所罕見，很難借鑒其它經(jīng)驗(yàn)，因

4、此給施工帶來了極大 的難度。南門橋下部基礎(chǔ)自2004年5月25日開工，至2006年5月15日完成， 歷時(shí) 個(gè)月零天。2工程水文、地質(zhì)條件2.1地質(zhì)橋位區(qū)主要為海積相的淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土、粘土，沖洪積粘 土和坡殘積土，基巖為晚侏羅世的含角礫晶玻屑凝灰?guī)r，局部有安山 玲巖巖脈。20號(hào)墩和21號(hào)墩為主墩。20號(hào)墩位于距南岸120130米的水域中，水下地形為緩坡，局 部起伏較大，地面高程-37.0-42.0米。墩位區(qū)為橋址區(qū)南門水深地段, 水流較急，具紊流性質(zhì)，水文條件較復(fù)雜。墩位區(qū)覆蓋層主要為海積 淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土、粘土，和坡殘積亞粘土、粘土，最厚達(dá)25 米。下伏基巖為含角礫晶玻屑凝灰?guī)r，巖面

5、起伏較大，巖面高程 -49.28-59.48米，整體上為西高東低（右高左低）之勢(shì)。基巖局部高 角度裂隙發(fā)育，巖石完整性尚好，強(qiáng)度較高。21號(hào)墩位于南門水域中間，水下地形較平緩，地面高程.27.48.28.58米，水流較急。墩位區(qū)覆蓋層與20號(hào)墩一致?；鶐r為含 角礫晶玻屑凝灰?guī)r，巖面高程.65.65.67.18米，強(qiáng)風(fēng)化層厚8.425.75 米，巖石高角度裂隙極度發(fā)育，巖石風(fēng)化加劇，風(fēng)化層加厚；微風(fēng)化 基巖巖面高程-82.03-93.83米，起伏較大，整體上為西高東低（右高 左低）之勢(shì)。巖石較完整，強(qiáng)度高。2.2水文石浦港屬半封閉式海港，潮汐基本屬正規(guī)半日潮，每日兩次高潮, 兩次低潮，高、低潮差

6、別不很明顯，平均漲、落潮歷時(shí)大致相等。3工程特點(diǎn)本工程雖然規(guī)模不大，但施工難度和技術(shù)要求與國(guó)內(nèi)大型橋梁相 比毫不遜色。20號(hào)和21號(hào)墩12根鉆孔灌注樁均為大直徑、超長(zhǎng)型、 入水深。樁位所處水域復(fù)雜的水文和地質(zhì)情況，對(duì)樁基施工時(shí)的定位、 鋼筋籠的吊裝、承臺(tái)鋼吊箱施工都帶來很大的難度。工程指揮部提出 “確保優(yōu)良，爭(zhēng)創(chuàng)精品”的目標(biāo)，要求工程必須達(dá)到100%的優(yōu)良率, 更不容許有任何的質(zhì)量事故。4施工工藝流程及施工方法4.1施工工藝流程（水中基礎(chǔ)施工）（見圖2）南門跨海大橋共9跨8個(gè)橋墩,18號(hào)及27號(hào)橋臺(tái)在島上陸地上, 為明挖基礎(chǔ)；19號(hào)墩至26號(hào)墩在海中，均為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)（至承臺(tái)底）最長(zhǎng)達(dá)

7、93. 5米；水深最深達(dá)42. 58米（勘測(cè)水位時(shí)）。 根據(jù)橋址處的水文、地質(zhì)及周圍環(huán)境情況，在主橋的高塘側(cè)布置棧橋, 棧橋上主要安放電纜、混凝土輸送管。在兩岸各設(shè)一座上岸碼頭，通 過碼頭將材料、設(shè)備等轉(zhuǎn)至船上，送到水上施工平臺(tái)。本橋鉆孔樁施 工均采用水上平臺(tái)法作業(yè)。20至25號(hào)承臺(tái)采用鋼吊箱，19號(hào)、26 號(hào)墩采用鋼套箱，整體下沉到位封底后抽水施工。圖2：施工工藝流程4.2主要項(xiàng)目施工情況鋼棧橋的施工從高塘岸向21號(hào)墩修建棧橋，棧橋支墩借用水上平臺(tái)鋼管樁貝 雷片做梁。最大跨度為50米。鋼棧橋布置如圖圖3：鋼棧橋布置圖在21至26號(hào)墩施工平臺(tái)右側(cè)作牛腿，牛腿寬2. 5米，牛腿用兩根 32的工字

8、鋼并到一起做橫梁與斜撐。在臺(tái)后組拼貝雷片，組拼成跨 后用海吊架設(shè)，貝雷片架設(shè)完后在貝雷片上鋪設(shè)橋面。貝雷梁根據(jù)跨 度不同，進(jìn)行不同布置，30米跨為加強(qiáng)的雙排單層，50米跨為加強(qiáng) 的雙排雙層。牛腿布置及棧橋斷面見圖4：雙排雙層棧橋牛腿雙排單層棧橋牛腿1 51加強(qiáng)的雙排雙層加強(qiáng)的雙排單層圖4：牛腿布置及棧橋斷面圖水上施工平臺(tái)施工用打樁船將鋼管樁打入粘土中，鋼管樁入土深度根據(jù)平臺(tái)承載 力通過計(jì)算確定，單樁平均承載力為120噸。19號(hào)墩施工平臺(tái)采用 9根01000X10鋼管樁，20、21號(hào)墩施工平臺(tái)采用12根C1200X 12鋼管樁，22、23、24號(hào)墩施工平臺(tái)采用8根01200X 12鋼管樁, 25

9、、26號(hào)墩施工平臺(tái)采用8根01000X 10鋼管樁。鋼管樁承載力計(jì)算：F=3. 14XDX (LXU+KXU+LXL)F鋼管樁承載力KND鋼管樁直徑m1第i層樁周土極限摩阻力KPaW鋼管樁進(jìn)入第i層土深度m鋼管樁低潮位以上部分用型鋼做連接系，鋼管樁頂用貝雷片做縱 橫梁，上搭20的工字鋼及5cm厚木板。水上平臺(tái)平面布置如圖5水上平臺(tái)平面布改圖沖.R 訴31帥ng圖5 :水上平臺(tái)布置圖鉆孔樁施工由于本海域潮差大，海水較深，漲落潮時(shí)水流速度大，鋼護(hù)筒定 位極其困難。根據(jù)調(diào)查及水文測(cè)定：平潮時(shí)水流速度接近于零，低平 潮持續(xù)時(shí)間為3小時(shí)。鋼管樁間的連接鋼護(hù)筒與鋼管樁間的連接圖6：鋼管樁與護(hù)筒連接圖本橋鋼

10、護(hù)筒及鋼管樁定于低平潮時(shí)打入。施工順序?yàn)椋合却蜾摴?樁，為防止單根鋼管樁在潮水作用下傾斜，第一根打入的鋼管樁頂端 用四個(gè)鋼錨定位，第二、第三根鋼管樁與第一根相連，形成穩(wěn)固整體 后再順序打入其他鋼管樁及鋼護(hù)筒（鋼管樁與護(hù)筒連接見圖6）o后 打入的鋼管樁與護(hù)筒要注意及時(shí)與先打入的護(hù)筒及平臺(tái)鋼管樁用型 鋼相連，形成整體，保證護(hù)筒的穩(wěn)定。護(hù)筒在加工場(chǎng)加工，從水路運(yùn) 至墩位處，利用打樁船將鋼護(hù)筒打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。此橋采用沖擊鉆成孔，20、21#主墩鉆孔樁由于為深水樁，孔徑 大，地質(zhì)復(fù)雜，覆蓋層較厚，護(hù)筒下沉不到巖層，成孔時(shí)間長(zhǎng)，在鉆 孔過程中，應(yīng)采取各種有效措施避免塌孔。鉆進(jìn)中，孔外潮水漲落會(huì) 影響到孔內(nèi)水

11、頭，可利用內(nèi)、外水泵控制水頭，孔內(nèi)水頭始終保持高 于孔外1.5m；適當(dāng)控制進(jìn)尺速度，在鉆至護(hù)筒底口時(shí)，反復(fù)拋加片石, 加強(qiáng)護(hù)壁（每次鉆至護(hù)筒底口下2m時(shí)拋加片石至護(hù)筒口上2m,繼續(xù) 鉆孔，反復(fù)3次），確保護(hù)筒底區(qū)段不塌孔，同時(shí)使用海底淤泥做鉆孔 泥漿，此泥漿的特點(diǎn)是不分散、底固相、高粘度，可有效地避免塌孔。鉆孔鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行清孔，清孔達(dá)標(biāo)后，應(yīng)立即吊放鋼筋籠。 鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先制作，20#、21#主墩樁基鋼筋籠長(zhǎng)度為90m左右， 重量在90t左右，主筋直徑為32mm, 一個(gè)斷面最多達(dá)168根（在護(hù)筒 底以上4m處變徑，上段鋼筋籠為96根，下段為雙層鋼筋籠168根主 筋），制作時(shí)，分為4段制

12、作，為保證鋼筋籠吊裝時(shí)不變形，順鋼筋籠 長(zhǎng)度方向每2m距離布置加勁圈，同時(shí)布置了Z字形加勁鋼筋；在施工 中鋼筋分段制作，吊至孔口接長(zhǎng)，由于單節(jié)鋼筋籠的尺寸和重量相當(dāng) 大，吊起時(shí)容易變形，為避免吊起過程中鋼筋籠變形（起吊鋼筋籠仍 采用100T海吊船，起吊時(shí)為保證安全，使海吊船發(fā)揮最大起重量，應(yīng) 盡量將海吊船移近孔位），吊起時(shí)采用四吊點(diǎn)（其中主吊點(diǎn)在鋼筋籠 上端頭，吊點(diǎn)應(yīng)設(shè)在鋼筋籠最上端處的加勁圈上，另三個(gè)輔助吊點(diǎn)分 別布置在距鋼筋籠上端1/3,中間，及距下端1/3處，利用海吊的輔助 吊鉤（25t起重力）用三根輔助鋼絲繩水平吊起轉(zhuǎn)至海面，起主鉤， 同時(shí)將輔助吊鉤慢慢松開，鋼筋籠下端插入海中，此方法

13、可順利吊直 鋼筋籠，吊至孔口，入孔時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位輕放、慢放，入孔后徐徐下放; 如遇阻力，應(yīng)停止下放，查明原因并進(jìn)行處理后方可繼續(xù)，嚴(yán)禁高起 猛落、碰撞和強(qiáng)行放下；對(duì)接時(shí)，上節(jié)鋼筋籠下放至頂端加勁圈處， 利用工字鋼將鋼筋籠搪掛固定在鋼護(hù)筒上，接著吊起下一節(jié)鋼筋籠至 孔位上方，使上、下兩層鋼筋籠主筋對(duì)準(zhǔn)，將鋼筋籠中布置的6根探 測(cè)管進(jìn)行直螺紋套筒連接（接長(zhǎng)探測(cè)管時(shí)，要保證探測(cè)管的密閉性）， 連接好所有鋼筋接頭后，纏繞螺旋筋，吊起鋼筋籠取下搪掛工字鋼， 下落鋼筋籠入孔，同時(shí)焊上保護(hù)層塊；鋼筋籠下落時(shí)同樣使用兩臺(tái)全 站儀保證鋼筋籠的豎直度，下落過程中要保證鋼筋籠中心位置，防止 鋼筋籠碰撞孔壁，將孔壁上的

14、護(hù)壁刮落，甚至塌孔；接長(zhǎng)完畢下落到 位后，將預(yù)先在鋼筋籠上由主筋接長(zhǎng)的6根鋼筋焊到護(hù)筒內(nèi)壁，防止 鋼筋籠因自重下落或在灌注混凝土過程中上浮造成錯(cuò)位。鋼筋籠下沉到位后，應(yīng)進(jìn)行二次清孔，清孔后立即開始灌注水下 混凝土。20#、21#主墩樁基混凝土方量在500擠左右，灌注時(shí)間約為25小 時(shí)，采用泵送混凝土，塌落度控制在18-22cm,由于灌注時(shí)間長(zhǎng)，可 在混凝土中摻拌高效緩凝減水劑減緩混凝土初凝時(shí)間，對(duì)混凝土的質(zhì) 量也要嚴(yán)格控制；同時(shí)也要防止輸送泵管及導(dǎo)管堵塞，此樁施工時(shí)正 直炎夏，夏季施工時(shí)，溫度過高，對(duì)混凝土影響很大，應(yīng)采取措施盡 量降低混凝土進(jìn)入導(dǎo)管口時(shí)的溫度，原料上可在碎石及砂子上覆蓋防 曬

15、塑料布，攪拌用水可加入冰塊降低溫度，并在輸送泵管上覆蓋麻質(zhì) 編織袋，經(jīng)常反復(fù)淋水，防止泵管外壁溫度過高致使混凝土粘結(jié)輸送 泵管內(nèi)壁，導(dǎo)管上口漏斗上方可設(shè)一防曬罩。導(dǎo)管法灌注混凝土?xí)r，首灌封底混凝土方量要計(jì)算準(zhǔn)確，利用等 方量的大漏斗封底，大漏斗內(nèi)初存量達(dá)到要求后，即可剪斷球膽擋板, 灌入首批混凝土，同時(shí)觀察孔內(nèi)返漿情況，測(cè)定埋管深度，檢查導(dǎo)管 內(nèi)是否有水，封底成功后（首灌后，導(dǎo)管埋深應(yīng)在1. 8m2m）,應(yīng)繼續(xù)利用大漏斗連續(xù)不斷的灌注混凝土至第一次拆除導(dǎo)管，拆除大漏斗后 換用小漏斗灌注，必須確保中途不中斷；灌注過程中應(yīng)隨時(shí)用測(cè)錘探測(cè)混凝土灌注深度及埋管深度，埋管深度控制在4、6m,每次拆卸一節(jié)

16、 導(dǎo)管；要經(jīng)常上、下抖動(dòng)導(dǎo)管，防止混凝土堵塞導(dǎo)管（可觀察孔內(nèi)的 返漿情況檢查導(dǎo)管內(nèi)混凝土是否正常下落，正確分析和判斷孔內(nèi)情 況），如若堵管，可慢慢拔高導(dǎo)管（導(dǎo)管埋深控制在不小于血），再慢 慢下落導(dǎo)管，反復(fù)操作，直至混凝土正常下落，拔高導(dǎo)管的力度要適 中；灌注接近樁頂部位時(shí)，為嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，應(yīng)計(jì)算混凝土的需 要量，精確控制樁頂標(biāo)高，灌注標(biāo)高宜高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高1. 5m2m, 確保鑿除后的樁頭強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，混凝土初凝后，用壓水沖洗探 測(cè)管，并封好管道上端口，以免管道堵死。（4）承臺(tái)施工本工程承臺(tái)施工除19號(hào)和26號(hào)墩采用鋼套箱施工外，其余均采 用鋼吊箱圍堰法施工。具體施工方法如下：1）用吊

17、箱圍堰修建承臺(tái)的施工工藝流程見圖在平臺(tái)上加 工吊箱底制作橫梁鋼管樁上加 扁擔(dān)梁拆除水上平臺(tái)一用扁擔(dān)梁吊 起鋼吊箱下凱首節(jié)鋼 吊箱吊箱白一節(jié)吊箱 位、沉到鋼管樁上加 焊倒牛腿平臺(tái)鋼首樁 接長(zhǎng)用牛腿和I局擔(dān) 梁固定吊箱加設(shè)拉壓桿鋼護(hù)商上加 扁擔(dān)梁制作扁擔(dān)梁圖7：鋼吊箱施工流程圖2）鋼吊箱加工及安裝由于最高潮時(shí)吊箱入水較深，最深達(dá)9米。設(shè)計(jì)時(shí)采用雙壁吊箱, 吊箱壁板采用6毫米厚鋼板，吊箱內(nèi)徑根據(jù)承臺(tái)尺寸確定，為施工方 便壁間距1米，壁間用角鋼做桁架支撐。吊箱底用32的工字鋼做網(wǎng) 片，上鋪8毫米厚的鋼板。吊箱設(shè)計(jì)見圖8：匕75/50I l/l 1Z I 1/1 iz I iz I iz fll截而.7

18、5/ZIIIIII截面H-lKifn圖8：吊箱設(shè)計(jì)圖吊箱壁在場(chǎng)地內(nèi)分節(jié)分塊預(yù)制，頂節(jié)高度為5米，底節(jié)高度根據(jù) 承臺(tái)底標(biāo)高確定:h二-H （H為承臺(tái)底標(biāo)高），分塊大小根據(jù)浮吊起重能 力在預(yù)制場(chǎng)加工完成。吊箱水運(yùn)到位后在施工平臺(tái)上采用浮吊逐塊組 裝成型。3）鋼吊箱的下沉首節(jié)鋼吊箱拼裝完成后，將護(hù)筒接長(zhǎng)，護(hù)筒頂設(shè)橫梁，橫梁上掛 倒鏈將鋼吊箱整體提升，拆除水上平臺(tái)后，松倒鏈整體下沉鋼吊箱， 吊箱底板開口與鋼護(hù)筒對(duì)中并套進(jìn)（底板開口直徑比鋼護(hù)筒直徑大 30cm，做成漏斗形），通過鋼管樁上的限位裝置調(diào)節(jié)吊箱的平面位置, 當(dāng)其軸向偏移在規(guī)范允許范圍內(nèi)時(shí)，同時(shí)起動(dòng)抽水機(jī)向箱內(nèi)對(duì)稱注水 使箱體均勻下沉。注水量的

19、多少，以使上節(jié)鋼圍堰接上后，便于施焊 為宜。底節(jié)下沉到位后接上節(jié)吊箱，上下節(jié)吊箱采用螺栓連接，以便 于上節(jié)吊箱拆卸倒用。上節(jié)吊箱連接好后采用上述方法下沉到位。4）吊箱的固定在吊箱四個(gè)面邊沿的鋼管樁上，在標(biāo)高為-1處加焊限位裝置， 以固定吊箱下部橫向位置。在順橋向樁頂安裝兩個(gè)橫梁，橫梁靠端部 與吊箱聯(lián)接，每根橫梁中部做兩個(gè)拉壓桿與吊箱底部相連，另外把四 根樁頭鋼筋焊接加長(zhǎng)并與橫梁連接，橫橋向兩根鋼管樁接長(zhǎng)1米并作 兩個(gè)倒牛腿，牛腿與吊箱頂部連到一起，以上措施主要作用為：高潮 位時(shí)防止吊箱上浮，低潮位時(shí)防止吊箱下沉。吊箱施工圖如下：圖9：吊箱施工圖5）鋼吊箱封底封底混凝土灌注是吊箱圍堰施工成敗關(guān)鍵

20、之一，針對(duì)水位深、灌 注面積大等特點(diǎn)采取如下措施：用干水泥腸袋套在鋼護(hù)筒上，下沉到 吊箱底板開口位置擠壓密實(shí)；采用泵送混凝土導(dǎo)管多點(diǎn)快速灌注；坍 落度控制在1820cm，摻加粉煤灰和高效緩凝劑，以提高混凝土的 流動(dòng)性和延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間。混凝土封底厚度采用1.0米。6）吊箱內(nèi)部支撐吊箱內(nèi)部長(zhǎng)面上，布置兩列、兩層支撐牛腿，牛腿上安裝工字鋼 做內(nèi)支撐。內(nèi)支撐互相連接并與拉壓桿相連，以增加剛度。7）承臺(tái)施工待封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，即可把圍堰內(nèi)的水抽干， 進(jìn)行承臺(tái)施工。吊箱內(nèi)清理割除多余鋼護(hù)筒，鑿除樁頭浮漿、浮渣以及封底混凝土過高部位, 并用清水清洗干凈。樁基檢測(cè)樁頭處理干凈后進(jìn)行樁基檢測(cè)，檢測(cè)通過即進(jìn)行下道工序。鋼筋工程基底清理干凈后，按要求調(diào)整好樁頭鋼筋，然后綁扎承臺(tái)鋼筋， 預(yù)埋墩柱鋼筋。承臺(tái)混凝土灌注混凝土在拌和站拌和，混凝土拌和嚴(yán)格按施工配合比配料，砂、 石、水泥、水及外加劑計(jì)量準(zhǔn)確，保證拌和時(shí)間?；炷翝仓椒?層進(jìn)行，每層厚度不超過30cm。混凝土通過輸送管輸送，入模后及