水中桩基础、承台施工方案

1、工程概况

三河大桥是宁淮高速公路马坝至武敦段的一座大型桥梁，位于洪泽湖泄洪河三河上。桥梁全长425m。三河大桥主桥为主跨65m的预应力混凝土连续—刚构变截面箱梁，其跨径组合为（40＋4×65＋40）m。引桥为2联跨径20m的钢筋混凝土连续箱梁，下部结构为桩基础，双薄壁墩，肋板式桥台，其中水中桩直径φ1.50m，桩长76m～82m，60根。 2、施工流程

测量放线

栈桥及施工平台的搭设测量放线 钢护筒打

设 水中钻孔灌注桩施工水中承台吊箱安装 砼封底

水中承台钢筋施工 3、栈桥、钢平台的施工 3.1栈桥结构形式及布置

使用中的施工栈桥

施工栈桥及施工平台的支架由临时墩立柱(钢管桩),横梁、纵梁、

面层木板等部分组成。

栈桥总长为340m，跨径组成为16m×21，宽为1.8m。栈桥下部采用直径为φ219mm的钢管桩基础，栈桥上部结构为纵向采用I22＃工字钢，横向采用[12＃槽钢为横梁，上面铺设50mm厚木板。 3.2吊箱钢平台的搭设

水中承台尺寸为：10500mm×6500mm×3000mm。距栈桥边10m处的墩位搭设施工钢平台，施工平台的平面尺寸为：13800mm×8000mm。同时皆做承台施工吊箱的桩基础。

钢平台是由18根φ529mm、壁厚8mm的钢管，贝雷架，I 40＃工字钢等材料组成，下图为搭设完成的施工平台：

搭设完成的施工平台

首先进行初步测量放线将承台桩基底平面位置确定。采用浮吊打桩设备进行施工，为保证桩基承载力，采用φ529mm×8mm的钢管桩，入土深度10m。钢管桩露出水面部分用2[18＃槽钢将钢管桩之间

以剪刀撑形式进行加固连接形成一个整体。 3.3单桩承载力的计算

振动锤施工φ529钢管桩承载力计算，打入深度10m左右：

R=μp∑q suiLi/k

=(1.66×45×7.23+1.66×30×5.8+1.66×40×4.2)/2 =553.9KN =56.5t

设计钢平台荷载单桩承载力＝30.5 t <[56.5 t] 钢平台钢管桩的承载力能满足要求。 3.4钢平台桩基施工： （1）、钢管桩施工： ①、施工准备：

首先进行测量定位放线，在水中标出桩心位置。钢管桩由运输船运至打桩部位。用浮吊吊到桩位插打。为防止桩头在锤击时损坏，打桩前要在桩头顶部放置特制的桩帽，其上直接受锤击应力的部位，放置硬木制减振土垫。

②、打桩时，先用两台经纬仪，架设在桩架的正面及侧面，校正桩架导线杆及桩的垂直度，并保持锤、桩帽与桩在同一纵轴线，然后

空打1～2m，再次校正垂直度后正式打桩。当沉至一定深度并将复核沉桩质量良好时，再继续打击。

钢 管 桩 施 工 中

③、钢管桩每节长12m，沉桩时需边打入边焊接接长。焊接前，应将下节管顶部变形、损坏部分修整，上节桩管端部锈、泥砂、水或油污清除，并打焊接坡口，将内衬箍放置在下节桩内侧的档块上，紧贴桩管内壁并分段点焊，然后吊节上节管桩，其坡口搁在焊道上，使上下节管桩对口的间隙为2～4mm，再用经纬仪校正垂直度，在下节桩顶端外围安装好铜夹箍，再进行电焊。

④、贯入深度控制：

钢管桩直接开口打入，土体由桩口涌入桩管内，至一定高度后，即闭塞封死，其效用与闭口桩相似。

钢管入土深度为10M，打入持力层深度为桩径的5～10倍。锤击桩顶时对桩产生的锤击应力不超过钢管桩材料允许应力（一般按80％考虑）。停打标准以贯入深度为主，并结合打桩时贯入量最后1m锤击数和每根桩的总锤击数等综合判定。贯入度S≤4mm/击；最后打

桩时要作好原始记录，记录桩号，打桩日期，桩锤型号，桩规格，打

入深度，焊接质量情况，锤击次数，落锤高度，最后贯入度，回弹量，平面位移，以及打桩过程中出现的问题及处理措施等。 （2）、钢管桩的焊接：

①、钢管桩接头现场焊接时，第一层用低氢电焊条可以得到好的结果。焊条的直径必须适合于母材的钢种、板厚、焊缝根部面积及焊缝根部间隙。使用的焊条直径，一般第一层为3.2mm，第二层以后为4～5mm，不要使用6mm以上的。

对焊的焊缝根部

②、焊缝根部间隙定位焊道要临时装上内衬环，同时完成焊缝根部间隙的定位焊道。

内衬环的厚度

焊缝根部间隙的定位焊道数目和焊道长度

③、焊接前检查焊接部位是否有水分、锈、泥土、油污、灰尘、水垢，如有必须用钢丝刷、砂轮进行清除。桩的接头部位是否因搬运、操作、打入等原因发生变形，必须在焊接前进行校正。焊接前必须对管口进行打坡口处理。接桩焊接必须保证上、下钢管桩的轴线在同一线上。焊缝要求饱满不得有夹渣、气孔、焊瘤等缺陷。

钢管桩接桩、焊缝、外观允许偏差

4、 护筒施工 4.1钢护筒的作用：

钢护筒的作用是为了固定桩位，有效地引导钻锥方向，保护孔口 不坍塌，并保证孔内泥浆高出河面水位1.0m多，形成静水压力，以保护孔壁不坍塌。 4.2钢护筒尺寸的确定：

本工程水下桩径为φ1500，钢护筒内径取1700，为了克服钢护筒起吊和振动时的变形，钢护筒采用壁厚为φ12mm的钢板，钢护筒两端加焊600mm高的加劲箍，加劲箍钢板采用8mm厚钢板。 4.3钢护筒施打：

A:施工机具根据地质资料，考虑到钢护筒的直径和长度，振动锤选择90KW。

B:振动吊机采用25t起吊设备。

C:钢护筒吊放采用25t起吊设备24m扒杆，7m回转半径，起重量为8t。 4.4钢护筒下沉：

A:平面位置控制：

为了保证钢护筒的平面位置和垂直度，设计加工一套导向架。导向架固定在定位桩上。定位桩采用φ320mm钢管，露出水面1m。

焊完桩帽准备施打的钢护筒 正在施打的钢护筒

B:垂直度控制：

在定位桩上焊接钢牛腿用以固定导向架，导向架固定要求控制平面位置和平整度。吊机将钢护筒插入导向架内，用两台经纬仪控制，开始时每入土1m校正一次垂直度。钢护筒纠偏采用护筒外测临时焊接吊耳。配手拉葫芦纠偏，钢护筒倾斜度不大于1％。 5、水下钻孔灌注桩施工

水下钻孔机械设备用运输船运至施工平台，利用浮吊将钻孔机械设备进行就位安装。 5.1钻进成孔：

（1）泥浆控制：

泥浆是桩孔施工中的冲刷液，主要作用是清洗孔底，携带钻渣 平衡土压力，护壁防塌、润滑和冷却钻头。泥浆配置时应注意控制四个方面。

A:控制泥浆液面：

要控制护筒内液面标高高于河水面1m多，

必要时可以安装水位

检测灯，由专人看管，以保证足够水头压力，维护下部孔壁安全。

B:控制泥浆比重：

泥浆比重过大，失水量大，孔壁易剥落、崩解的可能性就大。泥浆比重过小，孔内水压力就小，易造成坍孔。泥浆比重控制在1.05～1.15之间。

C:控制泥浆粘度：

粘度过高会使泵压升高，排量显著减少，钻速下降，排粉困难，压力增长，泥浆粘度控制在18～22s，一般为20s。

D:控制泥浆PH值：

泥浆PH值的大小，表示了泥浆酸碱性的强弱。PH<7时，泥浆为酸性，PH值越小，酸性越强；PH>7为碱性PH值越大，碱性越强；PH＝7时，泥浆为中性。如果PH值大于11，则泥浆会产生分层现象，失去固壁作用。

5.2泥浆循环系统：

用Φ20钢管将每一承台的六根钢护筒串连起来，在施工一根桩时另外五个钢护筒就成为一个连通的沉淀池和泥浆池（前四个可看作沉淀池后一个为泥浆池。泥浆在泥浆池沉淀后用3PN2泥浆泵抽吸到泥浆船上再由泥浆船将费浆排到指定地点。经沉淀池沉淀后地优质泥浆流入泥浆池后，经泥浆泵送回钻孔内。

5.3成孔

采用25t吊机将钻机安装就位，就位时要将底座转盘调整水平， 起吊滑轮缘转盘中心和护桶中心三者应同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm，待钻头吊好，钻杆连接，管路接通后，启动泥浆循环系统，开始钻进，钻进开始后需连续不断地作业，直到成孔。

钻进过程中，孔内泥浆而始终保证高出水面1.0米多，配备泥浆泵及时向护筒内补充泥浆，以实现护壁成孔，经常测定孔内泥浆指标，做好记录，及时调整。 5.4清孔

钻孔完成之后经测量检查达到设计标高并经监理工程师确认，即 可进行清洗。一次清洗利用钻孔的反循环系统的泥浆泵持续吸渣5～ 15分钟左右，使孔底钻渣清除干净，一次清孔结束后，迅速拆除钻杆，钻头，安放钢筋笼后下放的导管，开始浇注砼，如孔底沉渣和泥浆性能超出规范要求，须进行二次清孔。其方法有两种：一是沉渣厚

度较小时，可用泥浆泵正循环清渣；二是沉渣厚度较大时，用反循环方法清渣。具体做法：利用浇注砼的导管作为清渣管，上接异径弯头，其下端与导管相连接，另一端为φ150mm插管与水泵吸水端φ150mm胶管连接，清渣时，导管下端距孔底（沉渣面）200～300mm，循环开始后由人工缓慢以扫描状摆动导管，以便彻底清除沉淀物。待检测合格后，即可拆除异径接头进行砼灌注。 5.5检测方法

泥浆性能的测定

泥浆的比重通过比重计测定，比重计的工作原理类似天平，称测 时把比重计置平，将待测泥浆倒满量筒，然后移动砝码使比重计机杆平衡，砝码处的读数就是泥浆的比重，泥浆比重也也可通过波美计进行测定。

泥浆粘度和含砂率分别通过粘度计和含砂率仪测定。 5.6钻孔质量要求：

5.7钢筋笼的制作安装

(1)钢筋笼的加工

钢筋笼加工采用箍筋成型法，即按照设计图纸在箍筋圈上标出主筋位置，同时在主筋标出箍筋位置，然后按钢筋上标志的位置的记录互对准依次扶正箍筋并一个一个焊好。

为使钢筋笼在吊运时不散架，不变形，在每个起吊位置处焊“△”型吊装钢筋。

(2)钢筋笼的起吊，就位和对接：

为了保证钢筋笼起吊不变形，采用两吊点起吊，第一吊点设在钢筋笼的上端，第二吊点设在钢筋笼的中点到三分之一之间。

同时起吊两个吊点，使钢筋笼离开地面2m左右，第二吊点停吊，继续起吊第一吊点，使钢筋笼垂直，解除第二吊点，将钢筋笼徐徐放入钻孔中，并临时托卡于孔口，以便与第二节钢筋笼对接。解除起吊钢丝绳，用同样方法将第二节钢筋笼吊于孔口上方，然后采用帮条焊对接。为节省时间，帮条的一端先焊在钢筋笼上，在孔口处上完成帮条焊的另一半，焊好后，将整个钢筋笼下入孔中。

(3)超声波探测管的安装

A：超声波探测管焊于加劲箍筋内侧，钢管连接采用加套筒焊接方式。附加套筒预焊接于前一节上端，连接时先将上节钢管用铁丝绑扎于上节钢筋笼上，在钢筋笼焊接到位后，用1吨手拉葫芦辅助使钢管就位并焊接。

B：施工时探测管下口用钢板封堵焊好，避免漏浆，探测管上口用木塞封堵并缠绕胶带。

(4)钢筋笼制作安装质量标准：

5.8砼浇注：

(1)砼初灌量计算： V=ha×πd2/x+Hc×D2

=(Hw·rw)/rc×πd2/x+Hc×πD2/x (2)砼浇注工艺：

采用泵车将砼送入储料斗和漏斗，满足初灌量要求。

钻孔桩水下砼采用内径为φ300mm快速接头导管无球赛竖管法 浇注。导管使用前做水压试验。砼在浇注过程中导管埋深控制在2～6m，利用钻机架提升料斗和导管。经常测量砼面高度并结合理论计算，控制埋管深度，任何情况下，导管埋深不得小于1.5m。

砼浇注开始后，应紧凑地连续进行，严禁中途停止。砼灌注到桩顶预加一定高度，取比设计桩顶高出1.0m，并在初凝以前清除。 5.9钻孔灌注桩施工的质量控制要点

（1）导向架定位要求控制平面位置和垂直度，保证倾斜度小于1％，定位完成后用钢牛腿焊接在定位桩上。

（2）钢护筒施打时必须用两台经纬仪控制垂直度，每入土1米校

正一次，钢护筒垂直度偏差不小于1％。

（3）钻机就位时，将底座转盘调整水平，起吊滑轮缘，转盘中心和护筒中心三者应位于同一铅垂线上，偏差不得大于2cm。 （4）控制泥浆相对密度1.2左右，粘度18～22s，PH值8～10，配好的泥浆须通过试验，确定其性能满足要求后方可使用。钻进过程中必须经常测定泥浆的各项指标，做好记录，及时调整，防止塌孔。泥浆测定仪器必须经常校准。

（5）开钻时，钻机必须在泥浆循环正常后方可进尺，钻进开始后需连续不断地作业，直到成孔。

（6）机台必须配备地质剖面图，根据钻进情况和地质剖面图掌握钻头所处地层，以调整钻进速度。在坚硬地层中进尺应平稳，缓慢，防止断钻，掉钻，在松软地层中可适当加快钻进速度。

（7）钻进过程中，控制孔内泥浆面高出河水面1.0m，以保证足够水头压力，维护孔下部的安全。

（8）钻进到设计标高后进行一次清孔。一次清孔控制泥浆指数：含砂率小于4％，泥浆比重1.05～1.15，粘度18～22s。孔内沉渣厚度根据设计要求保证不大于5cm，提钻时注意钻头不得擦碰孔壁。 （9）制作钢筋笼的钢筋要求顺直，光亮，不得锈蚀，夹带淤泥，污染油质。

（10）钢筋笼应按图纸所示的位置准确地安装，钢筋长度和间距必须满足制作安装质量标准。纵向主筋焊接间隔错位，保证同一截面钢筋接头截面积占钢筋总截面积不大于50％。

（11）由于分节钢筋笼较长，为保证钢筋笼起吊时不变形，必须采用两吊点起吊。

（12）钢筋笼对接要求保证搭接长度（单面焊10d）焊缝饱满，箍筋跳点点焊。耳朵筋，吊筋必须可靠焊接于主筋上，吊筋上端焊接固定钢护筒上，并用φ48×3.5钢管焊接钢筋笼和护筒上，防止钢筋笼在砼灌注时上浮。

（13）超声波检测管应垂直并焊接牢固，上下口严密封闭，以免漏浆。

（14）导管下口离孔底40cm左右，即开始二次清孔，若孔底沉渣过厚，可将导管下至孔底并上、下提放，提高清孔效果。二次清洗必须使泥浆指标达到要求，并经监理认可后浇灌砼。

（15）浇灌砼各项指标必须达到规定的质量要求，砼初灌量必须保证使导管埋入砼层1.5m左右。

（16）灌注时，保持导管插入砼层3～6米，最小不得小于2米，最大不得超过10米。抽拔导管应缓慢进行，严禁急速提升，导致砼不密实。拆除导管前必须用测绳测砼面深度，以决定拆除导管的节数，防止导管拔空。

（17）砼灌注应连续进行，中途不得停止。若因某种原因砼不能及时跟上，必须经常提动导管，防止堵管。

（18）为了保证桩顶砼质量，砼必须灌注到设计桩顶以上至少1米。 （19）砼灌注必须在第一批砼初凝前完成。 6、主要施工机械设备

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

名称 钻机 吊车 振动锤 汽车运输泵 砼运输罐车 挖掘机 推土机 电焊机 钢筋三机 木工三机 潜水泵 振捣棒 水准仪 经纬仪 测距仪 变压器 发电机 驳 船 运输船 卷板机

型号 20 型 25t 90KW 42m

单 位 台 台 台 台 台

数 量 6 2 1 1 6 1 1 10 2 2 6 10 2 2 1 1 1 1 1 1

性能 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好

小松 T140 BX3-300

台 台 台 套 套 台

插入式 N3 T2 SOKK1A 630KW 200KW 500t 50t

台 台 台 台 台 台 艘 艘 台