重庆长寿长江大桥深水基础施工技术

重庆长寿长江大桥深水基础施工技术【摘要】利用双壁吊箱钢围堰进行水上基础施工是一种缩短工期的有效方法，本文介绍了长寿长江大桥深水基础双壁吊箱钢围堰施工方法，施工过程及施工特点；大直径钻孔桩施工工艺、施工机具和主要施工过程；水下封底混凝土施工的成功经验。【关键词】深水基础，大直径钻孔桩，钢护筒，双壁吊箱钢围堰，水下混凝土灌注，水下封底，施工工艺工程概况

长寿长江特大桥是渝怀铁路唯一跨越长江的一座双线特大桥，也是渝怀线的重点控制性工程。桥位处于长江上游重庆市长寿区境内。桥跨布置为2x24m+3×32m预应力混凝土简支梁+(144+2×192+144)m下承式连续钢梁+2×32m预应力混凝土简支梁。主桥6#、7#墩位于国家Ⅰ级主航道内，枯水期水深32m和20m，洪水期最大水深65m。水深流急，水上航运业务繁忙，基础均为10根直径ф3.0m钻孔桩基础，高桩承台。水下封底厚度2.5m，混凝土灌注量约975m3

。双壁吊箱钢围堰水下封底混凝土施工是深水基础施工的一道极为重要的工序，也是整个长江大桥施工的关键。地质情况：河床覆盖层为卵（漂）石，河床底部有8m～9m卵石土。其中漂石含量约为50%～75%，粒径200mm～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50mm～200mm，下伏岩为泥岩，极限抗压强度分别为13MPa。关键工序施工2.1导向船浮运、定位及钢围堰浮运、精确定位

2.1.1

导向船在岸边拼装到位后，拖轮将其浮运到上游定位船后方。导向船用6根Φ43mm钢丝绳作拉缆，系在定位船上。系好拉缆后，使导向船顺长江水流下放，进行导向船墩位处初定位，然后通过抛边锚和尾锚加上测量组配合进行定位。2.1.2

双壁吊箱钢围堰平面尺寸33.2m×20m，高12.5m，自重600t。用两艘5000hp的拖轮夹持着这个庞然大物从桥址下游10km处浮运到墩位处，在长江上游如此大型浮运尚属首次。围堰拖运到导向船尾部后，立即将围堰、定位船、导向船用兜揽连接，并设置拉缆从两边将钢围堰喂入导向船内设计位置处。围堰喂入后，随即安装牛腿将围堰与导向船连接成一刚性整体（水平方向），在垂直方向设置4个导向架以便围堰能在水流浮力作用下上下自由浮动。并通过调节边锚和尾锚及定位船拉缆与测量组配合进行围堰精确定位。600t巨型钢围堰浮运2.2钢护筒插打2.2.1

由于长江上游水流速度大，水位不稳定，加上是深水基础。必须设置6根定位桩，护筒长度约43m。每根钢护筒要求进入河床深度约13m，直至进入泥岩层。钢护筒利用自重和中-250t振拔机将其打入覆盖层。插打期间采用Φ420mm吸泥机进行高压射水吸泥，吸泥后继续用振拔机振打护筒。如此反复操作直至钢护筒下沉至基岩面。2.2.2

钢护筒采用厚度δ20mm的A3钢板制作，直径为φ3.3m。护筒直径偏差应在±3mm以内，轴线偏差应在±5mm以下。护筒纵向焊缝在任一横截面内仅允许采用一条焊缝，组拼护筒时，相邻管节的纵缝相距约1500mm。钢护筒采用多层焊接，焊完每层焊缝后及时清除焊渣，全部焊完后用超声波探伤仪器检查焊缝内部质量，不得有裂纹、气泡、夹渣等缺陷。2.2.3插打钢护筒时注意事项

钢护筒插打前，当护筒吊入导环时，保证护筒平面位置偏差±3cm内，垂直度偏差＜5‰使其顺利穿过下导环。护筒对接时，应调整好护筒垂直度，保证对接时接缝上下两节钢护筒折角误差控制在0.5mm以内。2.2.4钢护筒振动下沉沉时，避免下沉沉过快，振拔机机采用点动的方方式，振动效果果不理想时，就就辅以吸泥再振振打使护筒下沉沉。此时应同时时进行各桩位的的精确定位。当当定位桩插打入入岩面后，割除除多余的护筒，，并焊接牛腿使使护筒与上导环环进行锁定，各各定位桩与下导导环用铁锲锲紧紧。定位桩全部部插打完毕后，，进行全面锁定定，并解除围堰堰牛腿，这样整整个围堰就挂在在6根定位桩上。非非定位桩继续插插打，这样就使使双壁吊箱钢围围堰即做围堰由由做施工平台的的水上定位完成成。利用中-250吨振桩机振打钢钢护筒2.3钻孔桩施工钻孔桩平台布置置图图2.3.1施工平台布置及及施工设备钻孔桩施工是在在双壁吊箱钢围围堰与钢护筒锁锁定成的施工平平台上进行。双双壁侧板间隔1.2m，侧板由δ20mmA3钢板组成，隔舱舱内有水平支撑撑和斜撑。围堰堰内由内支撑架架（吊杆）、上上、下导环和底底板构成。平台台两侧安装了一一台QLY50/16全液压吊机和一一台20t桅杆吊机。平台台上设冲击钻两两台，KPG-3000型液压旋转钻机机和KTY-3000全液压旋转钻机机各一台。平台台由Ⅰ56工字钢与上导环环分配梁连接成成一刚性整体。。表面铺设5cm厚脚手板。2.3.1.1平台布置2.3.1.2施工设备由于河床岩层高高差大，6#墩还有大孤石，，钢护筒很难一一次插打到位。。先用冲击钻机机将卵石层钻完完，再用旋转钻钻机进行反循环环清水钻孔，最最终钻进成孔。。冲击钻头直径φ2.96m，自重11t。KPG-3000型液压钻机额定定最大扭矩200kN·m，转速0～14r/min，水龙头提升能能力1200kN，钻杆内径为φ351mm，钻头采用锲齿齿滚刀钻头，外径φ3.0m，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型全液压钻机额额定最大扭矩200kN·m，转速0～8r/min，动力头提升能能力1200kN，钻杆内径为φ351mm，钻头采用锲齿齿滚刀钻头，外径φ3.0m，自重8t，包括配重，钻钻具总重64t。供风采用电动动压风机，最大大风压8MPa，风量40m3/min。起重吊机采用芜芜湖长江大桥QLY50/16全液压架梁吊机机和另一台20t桅杆吊机。分别别布置在南北方方向导向船连接接梁的上下游，，主要功能是吊吊放钢护筒、钻钻具、及拆装钻钻杆、钻头、吊吊放钢筋笼，灌灌注水下混凝土土时吊放及提升升导管用。直径为φ3.0m旋转钻钻头2.3.2钻孔桩主要要施工工艺艺因桩身较长长，且桩径径大，考虑虑到如采取取泥浆反循循环工艺成成孔，钻渣渣多，难以以及时排出出，即影响响工期又非非常不经济济。经研究究决定采用用清水反循循环方案最最为适宜。。但钢护筒筒必须全部部插打进岩岩面是这一一钻孔方案案的必要条条件。由于于卵石过大大过硬大部部分桩位处处钢护筒没没能完全打打进岩面，，因此开始始进行冲击击钻钻孔。。冲击钻孔孔时，有必必要投入适适量的粘土土和碱，造造浆浮渣，，选择时机机用Φ150mm吸泥管快速速将钻渣吸吸掉后，继继续钻孔，，直至中-250t振桩机能将将钢护筒完完全插打入入岩面才停停止冲击钻钻钻孔。2.3.2.1冲击钻钻孔孔2.3.2.2旋转钻成孔孔根据钻孔桩桩为柱桩和和6#、7#墩特定的地地质情况，，故在同一一根桩施工工时，选用用冲击钻和和旋转钻2种钻机钻孔孔，充分发发挥了不同同钻机的功功能，加快快施工进度度。当冲击击钻停钻（（钢护筒插插打入岩面面后），立立即安装KPG3000旋转钻机或或KTY3000旋转钻机进进行清水反反循环钻孔孔。正常情情况下，泥泥岩24h可钻进3.0m～4.0m；砂岩24h可钻进1.6m～2.0m。钻进过程程中，根据据岩面强度度调整配重重，调节钻钻压钻进。。当然为保保证成孔质质量，最好好采用减压压钻进，避避免坍孔事事故的发生生。在施工工期间，由由于地质资资料的出入入，不能确确保钢护筒筒已全部插插打入岩面面，这时钻钻孔稍有不不慎都有可可能发生坍坍孔现象。。如确认已已经开始坍坍孔，必须须在还有进进尺时尽量量钻进，确确实钻不下下去时，停停钻拆除钻钻机，接长长护筒，再再次用中-250t振拔机将护护筒全面打打入岩面。。又重新安安装旋转钻钻机继续钻钻孔，至成成孔为止。。当钻到设设计标高时时，不要立立即停下钻钻机，应空空钻30min并清孔后才才停机，2h后再次利用用钻杆清孔孔后才能拆拆除钻机，，以保证灌灌注水下混混凝土前沉沉淀厚度能能满足要求求。动力头钻机机正在钻孔孔2.3.2.3成桩吊放钢筋笼笼后，在孔孔中先下放放导管，下至距离孔孔底30cm左右。导管管必须经过过逐节承压，，水密检测测合格后方方可使用。。首批混凝土拔球球时，应保保证导管埋埋深在1.5m～2.0m之间。埋深深过浅易发发生断桩事事故。灌注注过程中应勤测埋深深，随时掌掌握灌注情情况。混凝土桩头头预留50cm。2.3.2.4质量检测因各孔深在在护筒底以以下12m左右，制作作一与钢筋筋笼同直径径大小，长长度12m的检孔器来来检查孔深深和孔径及及倾斜度，，并用标准准测砣挂在在检孔器中中予以配合合，检查结结果比较准准确。灌注前需对对沉淀厚度度进行检查查。沉淀厚厚度的测定定可采用一一根测砣和和另一根尖尖头测铅同同时放入孔孔中，其差差值即为沉沉淀厚度。。沉渣厚度＜5cm，才能灌注注水下混凝凝土。6#、7#墩20根ф3.0m钻孔桩混凝凝土质量检检查分别采采用超声波波无损检测测和低应变变动力检测测。显示检检测结果，，6#、7#墩20根桩均为一一类桩。超超声波检测测方法是在在钢筋笼内内预先安装装四根δ65mm的声测管，，均匀分布布在同一截截面四分点点处。2.4.1.1施工准备10根直径φ3.0m钻孔灌注桩桩施工完毕毕后，将钢钢护筒与围围堰上导环环锁定，下下导环用铁铁锲锲紧。。随即围堰堰开始清基基，为彻底底清除围堰堰底板处淤淤泥和淤砂砂，采用φ150mm吸泥管下口口接一根150cm左右的软管管后，潜水水工在水下下进行吸泥泥工作。此此时特别别注意各钢钢护筒周围围底板淤泥泥必须清除除干净，再再用钢丝刷刷进行护筒筒外壁封底底高度范围围内的铁锈锈和青苔清清除，确保保封底混凝凝土与钢护护筒的有效效粘结力，，最后做好好80cm～100cm长，内径6cm～8cm的水泥砂浆浆肠袋，潜潜水工下水水进行钢护护筒与下导导环间的缝缝隙堵漏，，防止浇注注混凝土时时混凝土流流失而导致致失败。2.4.1施工方法2.4吸泥、清基基、水下封封底潜水工进行行围堰底板板吸泥堵漏漏利用钻孔桩桩钢护筒和和围堰内吊吊杆桁架作作为封底混混凝土施工工工作平台台。根据水水下混凝土土最大流动动半径和现现场实际情情况，为确确保封底混混凝土尽量量流到位，，而又不至至于过多浪浪费。导管管布置9个点（见下下图），灌灌注时应勤勤测量，并并根据实测测情况确定定导管拔球球先后顺序序，在中间间7#桩位置布置置容量约15m3的中心出料料斗。每个个导管顶端端安装一个个1.0m3的钢漏斗，，并利用一一对3t导链悬挂在在2m×2m的支架上。。导管底口口距底板距距离控制在在0.1m左右。为随随时控制封封底混凝土土标高和封封底混凝土土的灌注情情况，在平平台上布设设14个测深点。。导管及测点点布置图图2.4.1.2混凝土配合合比封底混凝土土采用水下下C25级混凝土。。其配合比比为水泥泥：中砂：：卵石：水水：外加剂剂=100：236.3：263.7：45：1.16。为增加混混凝土的和和易性，掺掺加一定量量的粉煤灰灰，掺量为为95kg/m3。坍落度初初始值控制制在不小于于20cm，初凝时间间18h～20h。混凝土流流动半径≮5m。2.4.1.3水下封底混混凝土灌注注混凝土先浇浇注围堰底底板中部区区域，根据据两台水上上吊机的吊吊距实际情情况来调整整灌注上下下游的先后后顺序，最最后依次灌灌注上、下下游圆端隔隔舱区域混混凝土。具具体灌注由由导管Ⅰ开始，基本本可按ⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣⅤⅤⅥⅥⅠⅠ1ⅡⅡ1ⅢⅢ1顺序灌注。。灌注时，，必须严格格控制好第第一斗混凝凝土的量（（15m3）。保证导导管埋在混混凝土中的的深度≮0.5m。施工过程程中，通过过支架上两两个3吨导链来提提拔导管，，每隔30min对各测点标标高进行测测量并作好好原始记录录和分析。。以便随时时掌握水下下混凝土的的灌注情况况，并以此此来调整施施工顺序。。已拔球导导管正常灌灌注时导管管埋深宜控控制在0.5m～1.0m左右。未拔拔球导管应应根据封底底混凝土面面上升高度度的测量资资料，随时时将导管提提升至混凝凝土面上一一定高度，，以防止混混凝土进入入导管内。。当导管提提出混凝土土面以上1cm～2cm时，才可以以开始拔球球灌注。2.4.2水下封底注注意事项当导管与测测点中间部部分混凝土土达到设计计标高而测测点处（混凝土流流动半径的的边缘点））未达到标标高时，可用振动棒棒进行轻微微振捣使混混凝土流向向测点方向向，保证整个封封底混凝土土表面尽可可能保持平平整。灌注过程中中，要随时时提拔导管管防止混凝凝土出现初初凝以致导管拔不动动，但要注注意导管底底口不能拔拔离混凝土土面。灌注时，应应将围堰四四个连通器器打开，使使围堰内外外水位一致致。在混凝土中中掺加粉煤煤灰，以提提高泵送效效果。①

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2.5承台施工当封底混凝凝土强度达达到90%以上后，可可进行围堰堰隔舱加水水（与长江江水位平齐齐），围堰堰内抽水。。当抽到吊吊杆底面节节点露出后后，为保证证围堰的整整体抗浮稳稳定性，要要及时拆除除吊杆螺栓栓，并进行行吊杆拆除除。围堰内内水抽干后后，凿除桩桩头、割除除钢护筒、、清淤、立立模、扎钢钢筋进行大大体积混凝凝土承台施施工。承台台施工完毕毕，才可以以解除围堰堰兜揽。双壁吊箱钢钢围堰施工工总结3.1在长江上游游，水流湍湍急的深水水基础施工工中，选择择双壁吊箱箱钢围堰是是成功的。。一、工程程进度快，，为保证总总工期奠定定了坚实的的基础；二二、经济实实用，吊箱箱围堰适用用于深水基基础施工。。三、综合合了双壁钢钢围堰和吊吊箱围堰的的施工特点点，提高了了技术含量量。为保证整个个施工期间间围堰的安安全性，围围堰兜揽要要在第一次次承台施工才才解除。双壁吊箱钢钢围堰施工工注意事项项：3.2钻孔桩施工工期间，因因冲击钻机机、旋转钻钻机等施工工机具自重重原因必须注意到到围堰隔舱舱水位问题题，保证围围堰的整体体抗浮稳定定性。确保封底混混凝土质量量，主要靠靠围堰自重重，封底混混凝土自重重和封底混凝土土与钢护筒筒的粘结力力来克服整整个围堰的的巨大浮力力。在围堰牛腿腿解除前，，