深水急流裸露陡岩条件下桥梁桩基施工工法.docx

《深水急流裸露陡岩条件下桥梁桩基施工工法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《深水急流裸露陡岩条件下桥梁桩基施工工法.docx（18页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、深水急流裸露陡岩条件下桥梁桩基施工工法1前言11.1 工法概况11.2 工法形成的原因和形成过程12工法特点23适用范围24工艺原理35工艺流程及操作要点35.1 总体工艺施工流程45.2 自升式平台就位55.3 导向架定位、安装及接长65.4 钢护筒（钢管桩）沉放及嵌岩锚固施工85.5 正式钻孔平台搭设完成116材料与设备126.1 主要施工材料126.2 主要施工设备127质量控制137.1 质量标准137.2 质量控制措施138安全措施149环保措施1410资源节约1411效益分析1511.1 经济效益1511.2 社会效益1512应用实例1612.1 工程概况1612.2 工程应用结果

2、及评价16深水急流裸露陡岩条件下桥梁桩基施工工法X前言1.1 工法概况钻孔灌注桩基础被广泛应用于桥梁工程中，在施工水域搭设钻孔平台是水中桩基施工的先决条件,其构建方案除受工期、成本及资源配置等因素制约外，更大程度取决于工程区位的水文及地质条件。在恶劣条件下的裸露陡岩水域，常规的平台方案难以适用，平台搭设难度很大，钢护筒底口也难以有效锚固、封闭，钻孔平台以及钢护筒自身稳定性问题凸显，桩基施工安全及质量风险大。1.2 工法形成的原因和形成过程为适应深水、急流、强风浪、裸露陡岩等恶劣条件，借鉴自升式海洋采油平台技术及经验，中交二航局在舟山秀山大桥桩基施工中利用“长旭号”自升式平台作为起始平台成功进行

3、了钢护筒（钢管桩）平台的搭设，圆满完成了桩基施工任务。该工法既保证了施工安全和质量，又节约了工程成本，取得了较好的经济和社会效益。该工法在秀山大桥副通航孔桥7#、10#墩桩基施工，解决了现场施工难题，圆满完成了桩基施工任务并发明了两个专利：深水桥梁桩基施工方法，Z1201510733473.7,发明专利；钢护筒导向架,Z1201520917333.0,实用新型专利。工法技术成熟、可靠，具有以下特点：自升式平台作为一个专业设备，通过升、降平台主体可以适应不同的水深条件，能够实现作业的专业化和标准化，而且可以重复周转使用，墩位较多时优势显著，能够节约工程成本，加快总体施工进度。自升式平台可以作为正

4、式钻孔平台直接进行小规模桩基施工，也可以作为起始平台进行正式钢护筒（钢管桩）钻孔平台的搭设，应用形式较为灵活。在深水、急流、岩面裸露陡峭等恶劣水文地质条件下自升式平台可以安全稳定地驻位，钢护简（钢管桩）沉放精度高，待一定数量的钢护筒（钢管桩）沉放完成，并与自升式平台连接成整体后，结构更加安全可靠。采用具有双重功能的悬臂可展式导向架，前期作为钢护筒导向系统，并与沉放完成的钢护筒可靠连接，后期作为施工平台面层承重结构，不但保证了钢护筒高精度定位目标，也节约了工程投入。自升式平台自备大吨位履带吊，满足常规吊装要求，一定程度上减少了现场对大型浮吊的需求,节约了设备投入。深水、大流速、裸露陡岩海域桥梁桩

5、基础群施工关键技术由湖北省科学技术厅于2017年1月5日鉴定。2工法特点2.0.1自升式平台作为一个专业设备，通过升、降平台主体可以适应不同的水深条件，能够实现作业的专业化和标准化，而且可以重夏周转使用，墩位较多时优势显著，能够节约工程成本，加快总体施工进度。2.0.2自升式平台可以作为正式钻孔平台直接进行小规模桩基施工，也可以作为起始平台进行正式钢护筒（钢管桩）钻孔平台的搭设，应用形式较为灵活。2.0.3在深水、急流、岩面裸露陡峭等恶劣水文地质条件下自升式平台可以安全稳定地驻位，钢护筒（钢管桩）沉放精度高，待一定数量的钢护筒（钢管桩）沉放完成，并与自升式平台连接成整体后，结构更加安全可靠。2

6、.0.4采用具有双重功能的悬臂可展式导向架，前期作为钢护筒导向系统，并与沉放完成的钢护筒可靠连接，后期作为施工平台面层承重结构，不但可以保证钢护筒高精度的定位目标，也可以节约一定的工程投入。2.0.5自升式平台自备大吨位履带吊，满足常规吊装要求，一定程度上减少了现场对大型浮吊的需求，节约了设备投入。3适用范围本工法适用于水深大、潮差大、波流荷载大、岩面裸露陡峭等恶劣条件下水域桥梁桩基施工。在工法应用前，需根据现场实际水文、地质等条件，首先对自升式平台的可行性进行验证，然后从适应最大水深、风浪流荷载、水下地形起伏程度等方面对自升式平台进行具体选型。4工艺原理4.0.1自升式平台一般主要由一个平台

7、主体、4根桩腿、升降装置以及控制系统等组成。通过升降装置的动作，平台主体或桩腿可垂直升降。平台拖航到达现场后，先放桩腿下降至水底，再进一步提升主体，使之沿桩腿上升到离开水面一定高度，以避开水流、波浪对平台主体的冲击一切就绪后，开展后续相应施工。作业完成后，首先将平台主体下降到水面，接着利用水的浮力对主体的支撑把桩腿从水底拔出、升起，然后移位至下个作业地点。自升式平台如图4.1所示。图4.0.1自升式平台4.0.2利用自升式平台形成的钻孔平台属于钢管支撑的固定式平台类型，自升式平台一方面可以作为正式平台进行桩基施工，适用于规模不大的基础；另一方面作为起始辅助平台，进行钢护筒平台或钢管桩辅助钢护筒

8、平台的搭建，适用于规模较大的基础。4.0.3施工时，平台主体前缘设置悬臂式导向桁架逐步进行钢护筒（钢管桩）沉放，沉放完成的钢护筒（钢管桩）和导向桁架可靠连接。导向桁架可作为平台面层承重梁，完善面层结构后，连同自升式平台一起形成钻孔平台，并逐步开展钻孔作业。待完成若干钢护筒（钢管桩），甚至形成若干钻孔桩时，由钢护筒（钢管桩）自身形成的钻孔平台的承载力、刚度和稳定性满足要求时，自升式平台可以撤离。后续利用已形成的钢护筒（钢管桩）平台逐步完善形成正式钻孔平台，并进行桩基施工。4.0.4钢护筒（钢管桩）采用冲击钻预扫孔、跟进嵌岩锚固的方式进行沉放。钢护筒底端跟进至岩面以下不小于3m,然后浇注水下混凝土

9、，钢护筒与岩床形成临时锚固；钢管桩底端跟进至岩面以下不小于50Cm后，钻机继续扫孔至岩面以下3m位置，然后下放钢筋笼，浇注水下混凝土，钢管桩与岩床形成固结。5工艺流程及操作要点5.1 总体工艺施工流程该工法包括自升式平台就位、钢护筒（钢管桩）沉放锚固施工、自升式平台撤离、钢护筒（钢管桩）沉放完成、钻孔平台搭建完成以及正式钻孔桩施工等阶段。根据实际施工条件，利用自升式平台可以形成钢护筒钻孔平台，也可以形成钢护筒及辅助钢管桩钻孔平台。对于水深很大、岩面十分陡峭的情况，可以选用后者，通过中间的辅助钢管桩群实现自升式平台和钢护筒群的良好过渡，以保证施工安全。下面对此两种桩基总体施工工艺流程进行介绍，如

10、图5.1.1和5.1.2所示。5.1.1 利用自升式平台形成钢护筒平台2个孔位正式钻孔成桩施工孔内浇注混超过岩面标高I图5.1.1利用自升式平台形成钢护筒平台总体工艺流程5.1.2 利用自升式平台形成钢护筒及辅助钢管桩平台图5.1.2利用自升式平台形成钢护筒及辅助钢管桩平台总体工艺流程5.2 自升式平台就位5.2.1 选择平潮、水流较小的时段，拖轮拖带自升式平台至预先指定位置，平台初定位前处于自浮状态。5.2.2 初定位时，由GPS系统引导自升式平台自抛八字锚，完成初定位；然后，采用2台全站仪校核平台四个液压支腿的定位下放，完成长旭平台的精确定位；最后，提升平台主体至一定高度，自升式平台就位完

11、成。自升式平台定位如图5.2.4-1和5.2.4-2所示。两种情况串营布置图5.2.2自升式平台定位示意523为保证自升式平台作业安全，顶升至定标高时，先分别顶升对角2根支腿，增大单根支腿对岩面的压力，使之能与岩面能全接触或嵌入少许岩层，再同时顶升4根支腿至设计标高。图5.23自升式平台驻位5.2.4 为保证桩腿底端与岩面紧密贴合，选择平潮、水流较小时段，潜水员探摸桩腿处水下地形,检查桩腿是否紧密接触岩面或嵌入岩层少许，若底端出现悬空现象，则用袋装混凝土进行封堵，以保证平台支柱底部与岩床密贴。5.2.5 在水深很大、流速很急、岩面十分陡峭及合理作业窗口期较少等不利情况下，为保证施工安全，自升式

12、平台可分次完成驻位，并对倾斜岩面进行处理。平台首先在浅水区完成驻位，然后在其前端设置的悬臂导向架上搁置冲击钻机，对桩靴下次驻位区域的岩床进行冲砸整平，接着平台前移至该位置重新驻位。通过重复上述步骤，平台逐步向前推进，最终到达指定位置完成驻位。5.3 导向架定位、安装及接长5.3.1 根据钢护筒（钢管桩）布置特点，导向架设计为两层或三层的钢管桁架结构，一侧端部焊接锚固在自升式平台船舷侧面。为满足现场实际需求，导向架具有双重功能，前期用作沉放钢护筒（钢管桩）的导向定位，后期经简易改造用作钻孔平台的面层承重结构。5.3.2 导向架采用悬臂可扩展的结构形式，纵、横向分为若干节段。根据沉放钢护简（钢管桩

13、）的进度及数量，可通过法兰盘将导向架分段接长、扩展，在能够减小导向架吊装尺寸及重量的同时，也能够避免因其自由悬臂过长，对其自身结构受力以及自升式平台的抗倾覆稳定性造成不利影响。导向架定位及接长如图53.2-1和5.322所示。5.3.3 导向框设置有供钢护筒（钢管桩）定位、施沉过程中纠偏、调整和锁定的装置，具有足够的强度、刚度，能够满足流速大、风速大、波浪高时沉放钢护筒（钢管桩）的使用要求。图5.3.2-2导向架安装及接长5.3.4 沉放完成相应钢护筒（钢管桩）后，在钢护筒（钢管桩）两侧导向架底部焊接支撑牛腿,导向架顶部焊接反压牛腿，以起到有效支撑和固定导向架的作用。导向架固定如图534所示。

14、图53.4导向架固定示意5.4 钢护筒（钢管桩）沉放及嵌岩锚固施工下面对利用自升式平台进行钢护筒（钢管桩）沉放及嵌岩锚固施工工艺进行介绍。假设A墩共有12个直径2.9m桩基钢护筒，呈矩形阵列形式；B墩共有10个直径2.9m桩基钢护筒，呈梅花型排列形式，另包含12个直径1.5m辅助钢管桩，呈矩形阵列形式。A墩利用自升式平台形成钢护筒平台，B墩利用自升式平台形成钢护筒及辅助钢管桩平台。A和B墩桩位布置如图5.4所示。图5.4A和B墩桩位布置示意5.4.1 A墩钢护筒施工自升式平台在A墩一侧附近就位，首先定位及安装导向及，沉放靠近自升式平台的2根钢护筒:1#和3#护筒，并分别进行嵌岩锚固施工，采用冲

15、击钻机预成孔、跟进嵌岩锚固形式。为保证平台后续施工稳定性，需对1#和3#孔正式钻孔成桩施工。完成后，逐步接长和扩展导向架，总体按照从近到远，先两边再中间的顺序，依次完成2#、4#、6#、5#、7#、9#、8#、10#、12#、UM冈护筒沉放及嵌岩锚固施工。钢护筒施工工艺如下：（I）超前钻孔冲击钻机在自升式平台上初步定位，通过GPS定位系统测量桩位中心，精确定位钻机选择平潮或水流较小时段，采用直径2.84m钻头0.5m小冲程对桩位进行反复冲击，直至把桩位岩面冲平，再将岩面冲成0.5m左右深度的小坑。（2）钢护筒吊放钢护筒运至施工现场后，移开钻机，采用起重船起吊钢护筒。钢护筒起吊到导向架上相应孔位后，用两台全站仪从两互相垂直的方向监测护筒垂直度，满足要求后，将钢护筒缓缓垂直下沉至岩面小坑内。钢护筒到达岩面后检查钢护筒偏位及倾斜度，满足要求后，用型钢将钢护筒顶部临时固定在导向架上，若不满足要求则重新起吊钢护筒进行调整。（3）嵌岩锚固施工冲击钻机重新就位，采用直径2.84m钻头、1Om冲程在钢护筒内进行冲孔作业。随着孔深的增加，钢护筒进行跟进，直至进入岩面3m,然后浇注钢护筒内4m高水下封底混凝土,使混凝土及砂浆能填充钢护简与基岩之间的间隙。潜水员对钢护简底部进行探摸，检查护