重庆长江大桥深水基础双壁吊箱钢围堰施工技术

2002五公司技术交流会欢迎迎各各位位专专家家点点评评指指导导渝怀怀线线长寿寿长长江江大大桥桥项目目经经理理部部发表表人人：：盛盛焰焰华华重庆庆长长寿寿长长江江大大桥桥深深水水基基础础施施工工技技术术2002五公司技术交流会【摘摘要要】】利用用双双壁壁吊吊箱箱钢钢围围堰堰进进行行水水上上基基础础施施工工是是一一种种缩缩短短工工期期的的有有效效方方法法，，本本文文介介绍绍了了长长寿寿长长江江大大桥桥深深水水基基础础双双壁壁吊吊箱箱钢钢围围堰堰施施工工方方法法，，施施工工过过程程及及施施工工特特点点；；大大直直径径钻钻孔孔桩桩施施工工工工艺艺、、施施工工机机具具和和主主要要施施工工过过程程；；水水下下封封底底混混凝凝土土施施工工的的成成功功经经验验。。【关键词】深水基础，大大直径钻孔桩桩，钢护筒，，双壁吊箱钢钢围堰，水下下混凝土灌注注，水下封底底，施工工艺艺2002五公司技术交流会工程概况长寿长江特大大桥是渝怀铁铁路唯一跨越越长江的一座座双线特大桥桥，也是渝怀怀线的重点控控制性工程。。桥位处于长长江上游重庆庆市长寿区境境内。桥跨布置为2x24m+3×32m预应力混凝土土简支梁+(144+2×192+144)m下承式连续钢钢梁+2×32m预应力混凝土土简支梁。主主桥6#、7#墩位于国家ⅠⅠ级主航道内内，枯水期水水深32m地质情况：河床覆盖层为卵（漂）石，河床底部有8~9m卵石土。其中漂石含量约为50~75%，粒径200～450mm，个别大于500mm，甚至有粒径超过1000mm的。卵石含量约20%，粒径一般50～200mm，下伏岩为泥岩，极限抗压强度分别为13Mpa。2002五公司技术交流会关键工序施工工2.1导向船船浮运、定位位及钢围堰浮运、、精确定位2.1.1导向船在岸边边拼装到位后后，拖轮将其其浮运到上游游定位船后方方。导向船用用6根Φ43mm钢丝绳作拉缆缆，系在定位位船上。系好好拉缆后，使使导向船顺长长江水流下放放，进行导向向船墩位处初初定位，然后后通过抛边锚锚和尾锚加上上测量组配合合进行定位。。2002五公司技术交流会2.1.2双壁吊箱钢围围堰平面尺寸寸33.2m×20m，，高12.5m，自重600t。用两艘5000匹马力的的拖轮夹持着着这个庞然大大物从桥址下下游10公里里处浮运到墩墩位处，在长长江上游如此此大型浮运尚尚属首次。围围堰拖运到导导向船尾部后后，立即将围围堰、定位船船、导向船用用兜揽连接，，并设置拉缆缆从两边将钢钢围堰喂入导导向船内设计计位置处。围围堰喂入后，，随即安装牛牛腿将围堰与与导向船连接接成一刚性整整体（水平方方向），在垂垂直方向设置置4个导向架架以便围堰能能在水流浮力力作用下上下下自由浮动。。并通过调节节边锚和尾锚及及定位船拉缆缆与测量组配配合进行围堰堰精确定位。。2002五公司技术交流会600吨巨型型钢围堰浮运运2.2钢护护筒插打2.2.1由于长江上游游水流速度大大，水位不稳稳定，加上是是深水基础。。必须设置6根定位桩，，护筒长度约约43m。每根钢护筒要要求进入河床床深度约13m，直至进入泥岩岩层。钢护筒筒利用自重和和中-250t振拔机将其打打入覆盖层。。插打期间采采用Φ420mm吸泥机进行高高压射水吸泥泥，吸泥后继继续用振拔机机振打护筒。。如此反复操操作直至钢护护筒下沉至基基岩面。2002五公司技术交流会2.2.2钢护筒采用厚厚度20mm的A3钢板制作，直直径为3.3m。护筒直径偏差差应在±3mm以内，轴线偏偏差应在±5mm以下。护筒纵纵向焊缝在任任一横截面内内仅允许采用用一条焊缝，，组拼护筒时时，相邻管节节的纵缝相距距约1500mm。钢护筒采用多多层焊接，焊焊完每层焊缝缝后及时清除除焊渣，全部部焊完后用超超声波探伤仪仪器检查焊缝缝内部质量，，不得有裂纹纹、气泡、夹夹渣等缺陷。。2.2.3插插打钢护护筒时注意事事项钢护筒插打前前，当护筒吊吊入导环时，，保证护筒平平面位置偏差差±3cm内，垂直度偏偏差小于5‰‰使其顺利穿穿过下导环。。护筒对接时时，应调整好好护筒垂直度度，保证对接接时接缝上下下两节钢护筒筒折角误差控控制在0.5mm以内。2002五公司技术交流会2.2.4钢护筒振动下下沉时，避免免下沉过快，，振拔机采用用点动的方式式，振动效果果不理想时，，就辅以吸泥泥再振打使护护筒下沉。此此时应同时进进行各桩位的的精确定位。。当定位桩插插打入岩面后后，割除多余余的护筒，并并焊接牛腿使使护筒与上导导环进行锁定定，各定位桩桩与下导环用用铁锲锲紧。。定位桩全部部插打完毕后后，进行全面面锁定，并解解除围堰牛腿腿，这样整个个围堰就挂在在6根定位桩桩上。非定位位桩继续插打打，这样就使使双壁吊箱钢钢围堰即做围围堰由做施工工平台的水上上定位完成。。2002五公司技术交流会利用中-250吨振桩机机振打钢护筒筒2.3钻孔孔桩施工钻孔桩平台布布置图2002五公司技术交流会图2.3.1施工平台布置置及施工设备备钻孔桩施工是是在双壁吊箱箱钢围堰与钢钢护筒锁定成成的施工平台台上进行。双壁侧板间隔隔1.2m，侧板由δ20mmA3钢板组成，隔隔舱内有水平平支撑和斜撑撑。围堰内由由内支撑架（（吊杆）、上上、下导环和和底板构成。。平台两侧安安装了一台QLY50/16全液压吊机和和一台20t桅杆吊机。平平台上设冲击击钻两台，KPG-3000型液压旋转钻钻机和KTY-3000全液压旋转钻钻机各一台。。平台由Ⅰ56工字钢与与上导环分配配梁连接成一一刚性整体。。表面铺设5cm厚脚手板。2.3.1.1平台台布置2002五公司技术交流会2.3.1.2施工工设备由于河床岩层层高差大，6#墩还有大孤石石，钢护筒很很难一次插打打到位。先用用冲击钻机将将卵石层钻完完，再用旋转转钻机进行反反循环清水钻钻孔，最终钻钻进成孔。冲冲击钻头直径径2.96m，自重11t。KPG-3000型液压钻机额额定最大扭矩矩200kN.m，转速0~14r/min，，水龙头提升能能力1200kN，钻杆内径为351mm，钻头采用锲齿齿滚刀钻头，，外径3.0m，自重8t，包括配重，钻钻具总重55t，并采用空气反反循环排渣。。KTY-3000型全液压钻机机额定最大扭扭矩200kN.m，转速0~8r/min，，动力头提升能能力1200kN，钻杆内径为351mm，钻头采用锲齿齿滚刀钻头，，外径3.0m，自重8t，包括配重，钻钻具总重64t。供风采用电动动压风机，最最大风压8MPa，风量40m3/min。起重吊机采用用芜湖长江大大桥QLY50/16全液压架梁吊吊机和另一台台20t桅杆吊机。分分别布置在南南北方向导向向船连接梁的的上下游，主主要功能是吊吊放钢护筒、、钻具、及拆拆装钻杆、钻钻头、吊放钢钢筋笼，灌注注水下混凝土土时吊放及提提升导管用。。2002五公司技术交流会直径为3.0m旋转钻钻钻头2.3.2钻孔桩主要施施工工艺因桩身较较长，且且桩径大大，考虑虑到如采采取泥浆浆反循环环工艺成成孔，钻钻渣多，，难以及及时排出出，即影影响工期期又非常常不经济济。经研研究决定定采用清清水反循循环方案案最为适适宜。但但钢护筒筒必须全全部插打打进岩面面是这一一钻孔方方案的必必要条件件。由于于卵石过过大过硬硬大部分分桩位处处钢护筒筒没能完完全打进进岩面，，因此开开始进行行冲击钻钻钻孔。。冲击钻钻孔时，，有必要要投入适适量的粘粘土和碱碱，造浆浆浮渣，，选择时时机用Φ150mm吸泥管快快速将钻钻渣吸掉掉后，继继续钻孔孔，直至至中-250t振桩机能能将钢护护筒完全全插打入入岩面才才停止冲冲击钻钻钻孔。2.3.2.1冲击钻钻钻孔2002五公司技术交流会2.3.2.2旋旋转钻成成孔根据钻孔孔桩为柱柱桩和6#、7#墩特定的的地质情情况，故故在同一一根桩施施工时，，选用冲冲击钻和和旋转钻钻2种钻钻机钻孔孔，充分分发挥了了不同钻钻机的功功能，加加快施工工进度。。当冲击击钻停钻钻（钢护护筒插打打入岩面面后），，立即安安装KPG3000旋转钻机机或KTY3000旋转钻机机进行清清水反循循环钻孔孔。正常常情况下下，泥岩岩24h可钻进3.0~4.0m；砂岩24h可钻进1.6~2.0m。钻进过程程中，根根据岩面面强度调调整配重重，调节节钻压钻钻进。当当然为保保证成孔孔质量，，最好采采用减压压钻进，，避免坍坍孔事故故的发生生。在施施工期间间，由于于地质资资料的出出入，不不能确保保钢护筒筒已全部部插打入入岩面，，这时钻钻孔稍有有不慎都都有可能能发生坍坍孔现象象。如确确认已经经开始坍坍孔，必必须在还还有进尺尺时尽量量钻进，，确实钻钻不下去去时，停停钻拆除除钻机，，接长护护筒，再再次用中中-250t振拔机将将护筒全全面打入入岩面。。又重新新安装旋旋转钻机机继续钻钻孔，至至成孔为为止。当当钻到设设计标高高时，不不要立即即停下钻钻机，应应空钻30min并清孔后后才停机机，2h后再次利利用钻杆杆清孔后后才能拆拆除钻机机，以保保证灌注注水下混混凝土前前沉淀厚厚度能满满足要求求。2002五公司技术交流会动力头钻钻机正在在钻孔2.3.2.3成成桩吊放钢筋筋笼后，，在孔中中先下放放导管，，下至距离离孔底30cm左右。导导管必须须经过逐节承压压，水密密检测合合格后方方可使用用。首批批混凝土拔拔球时，，应保证证导管埋埋深在1.5~2.0m之间。埋埋深过浅浅易发生生断桩事事故。灌灌注过程程中应勤测埋埋深，随随时掌握握灌注情情况。混凝土桩桩头预留留50cm。2002五公司技术交流会2.3.2.4质量检测测因各孔深深在护筒筒底以下下12m左右，制制作一与与钢筋笼笼同直径径大小，，长度12m的检孔器器来检查查孔深和和孔径及及倾斜度度，并用用标准测测砣挂在在检孔器器中予以以配合，，检查结结果比较较准确。。灌注前需需对沉淀淀厚度进进行检查查。沉淀淀厚度的的测定可可采用一一根测砣砣和另一一根尖头头测铅同同时放入入孔中，，其差值值即为沉沉淀厚度度。沉渣渣厚度小小于5cm，才能灌注注水下混混凝土。。6#、7#墩20根ф3.0m钻孔桩混混凝土质质量检查查分别采采用超声声波无损损检测和和低应变变动力检检测。显显示检测测结果，，6#、7#墩20根桩桩均为一一类桩。。超声波波检测方方法是在在钢筋笼笼内预先先安装四四根δ65mm的声测管管，均匀匀分布在在同一截截面四分分点处。。2002五公司技术交流会2.4.1.1施工准备备10根直直径ф3.0m钻孔灌注注桩施工工完毕后后，将钢钢护筒与与围堰上上导环锁锁定，下下导环用用铁锲锲锲紧。随随即围堰堰开始清清基，为为彻底清清除围堰堰底板处处淤泥和和淤砂，，采用ф150mm吸泥管下下口接一一根150cm左右的软软管后，，潜水工工在水下下进行吸吸泥工作作。此此时特别别注意各各钢护筒筒周围底底板淤泥泥必须清清除干净净，再用用钢丝刷刷进行护护筒外壁壁封底高高度范围围内的铁铁锈和青青苔清除除，确保保封底混混凝土与与钢护筒筒的有效效粘结力力，最后后做好80~100cm长，内径径6~8cm的水泥砂砂浆肠袋袋，潜水水工下水水进行钢钢护筒与与下导环环间的缝缝隙堵漏漏，防止止浇注混混凝土时时混凝土土流失而而导致失失败。2.4.1施工方法法2.4吸吸泥、、清基、、水下封封底2002五公司技术交流会潜水工进进行围堰堰底板吸吸泥堵漏漏利用钻孔孔桩钢护护筒和围围堰内吊吊杆桁架架作为封封底混凝凝土施工工工作平平台。根根据水下下混凝土土最大流流动半径径和现场场实际情情况，为为确保封封底混凝凝土尽量量流到位位，而又又不至于于过多浪浪费。导导管布置置9个点点（见下下图），灌注时时应勤测测量，并并根据实实测情况况确定导导管拔球球先后顺顺序，在在中间7#桩位位置布置置容量约约15m3的中心出出料斗。。每个导导管顶端端安装一一个1.0m3的钢漏斗斗，并利利用一对对3t导链悬挂挂在2m×2m的支架上上。导管管底口距距底板距距离控制制在0.1m左右。为为随时控控制封底底混凝土土标高和和封底混混凝土的的灌注情情况，在在平台上上布设14个测测深点。。2002五公司技术交流会导管及测测点布置置图2002五公司技术交流会图2.4.1.2混凝土配配合比封底混凝凝土采用用水下C25级混凝土。其其配合比为水水泥：中砂砂：卵石：水水：外加剂=100：236.3：：263.7：45：1.16。为为增加混凝土土的和易性，，掺加一定量量的粉煤灰，，掺量为95kg/m3。坍落度初始值值控制在不小小于20cm，初凝时间18~20h。混凝土流动半半径不小于5m。2002五公司技术交流会2.4.1.3水下下封底混凝土土灌注混凝土先浇注注围堰底板中中部区域，根根据两台水上上吊机的吊距距实际情况来来调整灌注上上下游的先后后顺序，最后后依次灌注上上、下游圆端端隔舱区域混混凝土。具体体灌注由导管管Ⅰ开始，基基本可按ⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣⅤⅤⅥⅥⅠⅠ1ⅡⅡ1ⅢⅢ1顺序灌注。灌灌注时，必须须严格控制好好第一斗混凝凝土的量（15m3）。保证导管埋在在混凝土中的的深度不小于于0.5m。施工过程中，，通过支架上上两个3吨导导链来提拔导导管，每隔30min对各测点标高高进行测量并并作好原始记记录和分析。。以便随时掌掌握水下混凝凝土的灌注情情况，并以此此来调整施工工顺序。已拔拔球导管正常常灌注时导管管埋深宜控制制在0.5m~1.0m左右。未拔球球导管应根据据封底混凝土土面上升高度度的测量资料料，随时将导导管提升至混混凝土面上一一定高度，以以防止混凝土土进入导管内内。当导管提提出混凝土面面以上1~2cm时，才可以开开始拔球灌注注。2002五公司技术交流会2.4.2水下封底注意意事项当导管与测点点中间部分混混凝土达到设设计标高而测测点处（混凝土流动动半径的边缘缘点）未达到到标高时，可用振动棒进进行轻微振捣捣使混凝土流流向测点方向向，保证整个封底底混凝土表面面尽可能保持持平整。灌注过程中，，要随时提拔拔导管防止混混凝土出现初初凝以致导管拔不动，，但要注意导导管底口不能能拔离混凝土土面。灌注时，应将将围堰四个连连通器打开，，使围堰内外外水位一致。。在混凝土中掺掺加粉煤灰，，以提高泵送送效果。①

④

③

②

2002五公司技术交流会2.5承台施工当封底混凝土土强度达到90%以上后后，可进行围围堰隔舱加水水（与长江水水位平齐），，围堰内抽水水。当抽到吊吊杆底面节点点露出后，为为保证围堰的的整体抗浮稳稳定性，要及及时拆除吊杆杆螺栓，并进进行吊杆拆除除。围堰内水水抽干后，凿凿除桩头、割割除钢护筒、、清淤、立模模、扎钢筋进进行大体积混混凝土承台施施工。承台施施工完毕，才才可以解除围围堰兜揽。2002五公司技术交流会双壁吊箱钢围围堰施工总结结3.1在长江上游，，水流湍急的的深水基础施施工中，选择择双壁吊箱钢钢围堰是成功功的。一、工工程进度快，，为保证总工工期奠定了坚坚实的基础；；二、经济实实用，吊箱围围堰适用于深深水基础施工工。三、综合合了双壁钢围围堰和吊箱围围堰的施工特特点，提高了了技术含量。。2002五公司技术交流会为保证整个施施工期间围堰堰的安全性，，围堰兜揽要要在第一次承台施工才解解除。双壁吊箱钢围围堰施工注意意事项：3.2钻孔桩施工期期间，因冲击击钻机、旋转转钻机等施工工机具自重原原因必须注意到围围堰隔舱水位位问题，保证证围堰的整体体抗浮稳定性性。确保封底混凝