重庆长江大桥深水基础双壁吊箱钢围堰施工技术

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渝怀线长寿长江大桥项目经理部

发表人：盛焰华重庆长寿长江大桥深水基础施工技术2002五公司技术交流会【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2002五公司技术交流会工程概况

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。2002五公司技术交流会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5000匹马力的拖轮夹持着这个庞然大物从桥址下游10公里处浮运到墩位处，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。2002五公司技术交流会600吨巨型钢围堰浮运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。2002五公司技术交流会2.2.2

钢护筒采用厚度20mm的A3钢板制作，直径为3.3m。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，垂直度偏差小于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。2002五公司技术交流会2.2.4

钢护筒振动下沉时，避免下沉过快，振拔机采用点动的方式，振动效果不理想时，就辅以吸泥再振打使护筒下沉。此时应同时进行各桩位的精确定位。当定位桩插打入岩面后，割除多余的护筒，并焊接牛腿使护筒与上导环进行锁定，各定位桩与下导环用铁锲锲紧。定位桩全部插打完毕后，进行全面锁定，并解除围堰牛腿，这样整个围堰就挂在6根定位桩上。非定位桩继续插打，这样就使双壁吊箱钢围堰即做围堰由做施工平台的水上定位完成。2002五公司技术交流会利用中-250吨振桩机振打钢护筒2.3钻孔桩施工钻孔桩平台布置图2002五公司技术交流会图2.3.1施工平台布置及施工设备

钻孔桩施工是在双壁吊箱钢围堰与钢护筒锁定成的施工平台上进行。双壁侧板间隔1.2m，侧板由δ20mmA3钢板组成，隔舱内有水平支撑和斜撑。围堰内由内支撑架（吊杆）、上、下导环和底板构成。平台两侧安装了一台QLY50/16全液压吊机和一台20t桅杆吊机。平台上设冲击钻两台，KPG-3000型液压旋转钻机和KTY-3000全液压旋转钻机各一台。平台由Ⅰ56工字钢与上导环分配梁连接成一刚性整体。表面铺设5cm厚脚手板。2.3.1.1平台布置

2002五公司技术交流会2.3.1.2施工设备

由于河床岩层高差大，6#墩还有大孤石，钢护筒很难一次插打到位。先用冲击钻机将卵石层钻完，再用旋转钻机进行反循环清水钻孔，最终钻进成孔。冲击钻头直径2.96m，自重11t。KPG-3000型液压钻机额定最大扭矩200kN.m，转速0~14r/min，水龙头提升能力1200kN，钻杆内径为351mm，钻头采用锲齿滚刀钻头，外径3.0m，自重8t，包括配重，钻具总重55t，并采用空气反循环排渣。KTY-3000型全液压钻机额定最大扭矩200kN.m，转速0~8r/min，动力头提升能力1200kN，钻杆内径为351mm，钻头采用锲齿滚刀钻头，外径3.0m，自重8t，包括配重，钻具总重64t。供风采用电动压风机，最大风压8MPa，风量40m3/min。起重吊机采用芜湖长江大桥QLY50/16全液压架梁吊机和另一台20t桅杆吊机。分别布置在南北方向导向船连接梁的上下游，主要功能是吊放钢护筒、钻具、及拆装钻杆、钻头、吊放钢筋笼，灌注水下混凝土时吊放及提升导管用。2002五公司技术交流会直径为3.0m旋转钻钻头2.3.2钻孔桩主要施工工艺

因桩身较长，且桩径大，考虑到如采取泥浆反循环工艺成孔，钻渣多，难以及时排出，即影响工期又非常不经济。经研究决定采用清水反循环方案最为适宜。但钢护筒必须全部插打进岩面是这一钻孔方案的必要条件。由于卵石过大过硬大部分桩位处钢护筒没能完全打进岩面，因此开始进行冲击钻钻孔。冲击钻孔时，有必要投入适量的粘土和碱，造浆浮渣，选择时机用Φ150mm吸泥管快速将钻渣吸掉后，继续钻孔，直至中-250t振桩机能将钢护筒完全插打入岩面才停止冲击钻钻孔。2.3.2.1冲击钻钻孔2002五公司技术交流会2.3小.2.们2喊旋转钻名成孔根据遭钻孔迫桩为许柱桩刮和6#、7#墩特定烦的地质亡情况，文故在同胡一根桩古施工时隐，选用非冲击钻办和旋转势钻2种刊钻机钻言孔，充倡分发挥脱了不同安钻机的廉功能，繁加快施嚼工进度种。当冲余击钻停灿钻（钢荣护筒插闹打入岩汁面后）昂，立即短安装K浮PG3猛000象旋转钻响机或K欢TY3侍000示旋转钻袖机进行筑清水反马循环钻丈孔。正遮常情况疯下，泥忘岩24杠h可钻秩进3.旨0~4智.0m惕；砂岩役24h扇可钻进梁1.6袜~2.泛0m。详钻进过米程中，启根据岩妖面强度授调整配肯重，调趴节钻压红钻进。局当然为宇保证成炕孔质量凡，最好掉采用减援压钻进滨，避免蛾坍孔事激故的发责生。在爪施工期愧间，由诞于地质棵资料的梳出入，附不能确禁保钢护卵筒已全堤部插打爹入岩面妇，这时思钻孔稍装有不慎事都有可探能发生躲坍孔现刊象。如衫确认已陪经开始蛋坍孔，帽必须在宣还有进吹尺时尽质量钻进痕，确实什钻不下药去时，愈停钻拆舞除钻机闷，接长液护筒，林再次用夏中-2辟50t凳振拔机耳将护筒午全面打仅入岩面荐。又重钉新安装缓旋转钻赏机继续弦钻孔，讽至成孔相为止。颜当钻到虑设计标俩高时，扑不要立怠即停下庸钻机，幕应空钻艰30m脱in并面清孔后吹才停机定，2h花后再次抬利用钻猜杆清孔晚后才能制拆除钻进机，以拒保证灌腰注水下或混凝土欠前沉淀鸟厚度能照满足要挂求。2002五公司技术交流会动力昂头钻肢机正酱在钻止孔2.3头.2.鸭3铃成桩吊放哈钢筋我笼后三，在虏孔中旷先下担放导秋管，下至距颜离孔底瓶30c滨m左右采。导管宪必须经钩过逐节因承压需，水握密检步测合耀格后回方可改使用天。首梯批混凝是土拔敞球时舌，应贷保证疾导管扒埋深狼在1铜.5纯~2慈.0箩m之间色。埋歌深过雕浅易蚀发生为断桩猫事故哲。灌伐注过崖程中应勤秃测埋绕深，本随时鞠掌握融灌注木情况徐。混凝必土桩模头预叔留5历0c腐m。2002五公司技术交流会2.崭3.顿2.博4历质把量检峡测因各孔傻深在护间筒底以鹊下12冤m左右爹，制作索一与钢匀筋笼同至直径大扁小，长无度12甲m的检幼孔器来僻检查孔央深和孔毕径及倾涝斜度，胜并用标馅准测砣吹挂在检地孔器中乞予以配烧合，检态查结果认比较准婶确。灌注前子需对沉腿淀厚度久进行检怒查。沉步淀厚度敌的测定迫可采用古一根测榨砣和另译一根尖烧头测铅捆同时放嫩入孔中啦，其差李值即为材沉淀厚嚷度。沉令渣厚度穴小于5垫cm，乳才能灌扫注水下晶混凝土宴。6#、7#墩2尘0根背ф3松.0秘m钻谁孔桩仔混凝值土质稳量检楚查分滑别采出用超滴声波适无损歼检测室和低岔应变席动力紧检测犁。显岩示检殖测结政果，待6#、7#墩20投根桩均健为一类迎桩。超巨声波检驼测方法累是在钢糕筋笼内愁预先安泳装四根唐δ65珠mm的辉声测管加，均匀臣分布在滥同一截的面四分惭点处。2002五公司技术交流会施工准隐备10圾根直怠径ф杀3.掠0m晒钻孔鲁灌注吃桩施退工完取毕后豆，将厌钢护昌筒与倘围堰创上导榴环锁更定，毁下导蔬环用灾铁锲亿锲紧悬。随淘即围歇堰开瓶始清毅基，士为彻倒底清粮除围闭堰底挡板处记淤泥泰和淤水砂，症采用价ф1蛮50锯mm戴吸泥超管下盏口接绩一根酬15谊0c屯m左博右的脂软管吼后，奋潜水许工在抛水下胶进行定吸泥箩工作捐。慨此时兵特别简注意达各钢慕护筒懂周围哲底板喘淤泥昂必须司清除啊干净笨，再始用钢从丝刷茂进行害护筒斩外壁惧封底贝高度拘范围贯内的粱铁锈周和青斑苔清化除，岗确保捐封底捆混凝蚕土与帝钢护用筒的典有效烂粘结铜力，纤最后估做好项80刑~1蜜00亭cm攀长，兴内径层6~帆8c精m的泽水泥包砂浆恒肠袋此，潜膏水工敬下水贸进行显钢护沸筒与莲下导酒环间踩的缝商隙堵如漏，待防止雾浇注午混凝窄土时弦混凝茂土流仔失而助导致也失败殃。2.艺4.梢1堵施否工方欧法2.4牵吸泥拖、清基言、水下校封底2002五公司技术交流会潜水血工进测行围辫堰底还板吸颗泥堵窃漏利用绑钻孔讽桩钢社护筒肚和围招堰内固吊杆绵桁架图作为效封底姑混凝困土施梳工工蛋作平宝台。绪根据央水下快混凝僵土最败大流肤动半餐径和幻玉现场衫实际善情况惨，为秀确保励封底柱混凝捏土尽抖量流愚到位振，而徐又不摸至于增过多骂浪费机。导蓬管布通置9笑个点宫（见菠下图子），允灌注规时应吊勤测糖量，杨并根脸据实三测情夫况确臣定导存管拔塘球先胖后顺楼序，壮在中束间7震#桩次位置征布置剃容量座约1效5法m3的中心纪出料斗父。每个含导管顶渔端安装尊一个1雪.0湾m3的钢郊漏斗最，并英利用界一对坏3t减导链死悬挂畜在2且m×校2m画的支耻架上不。导碗管底秧口距汽底板固距离减控制凡在0准.1剩m左搞右。华为随袜时控课制封岔底混烛凝土枪标高织和封澡底混股凝土冬的灌黄注情妇况，爸在平壁台上态布设耽14碧个测孟深点予。2002五公司技术交流会导管吧及测献点布撞置图2002五公司技术交流会图混凝盟土配夜合比封底起混凝房诚土采年用水历下C冒25圾级混攀凝土急。其威配合万比为维水熔泥：捷中砂鼓：卵勾石：湖水：唱外加酿剂=乒10毙0：粥23该6.竭3：秘26台3.照7：尊45肆：1构.1孩6。双为增豆加混疑凝土认的和犬易性赠，掺挨加一掩定量斗的粉俘煤灰养，掺歉量为刺95么kg鉴/m3。坍租落度圾初始秒值控铁制在急不小慨于2扣0c睛m，混初凝体时间谋18浩~2磁0h斯。混欺凝土圈流动铲半径璃不小咏于5短m。2002五公司技术交流会2.4品.1.革3味水下封杀底混凝烂土灌注混凝土辣先浇注饥围堰底彩板中部皂区域，倾根据两但台水上惧吊机的码吊距实弟际情况柱来调整芦灌注上堤下游的例先后顺迈序，最泥后依次我灌注上晶、下游翼圆端隔可舱区域档混凝土毫。具体羡灌注由僵导管Ⅰ露开始，携基本可反按Ⅰ览Ⅱ仙Ⅲ唐Ⅳ肝Ⅴ借Ⅵ泳Ⅰ1捎Ⅱ伴1烂Ⅲ1顺序灌戚注。灌西注时，往必须严踩格控制询好第一茅斗混凝斩土的量惕（15膨m3）。保毁证导管糊埋在混侨凝土中毛的深度孟不小于贪0.5丝式m。施夹工过程爹中，通兰过支架奇上两个幼3吨导优链来提似拔导管迫，每隔援30m播in对萄各测点筑标高进吧行测量俘并作好漆原始记截录和分剪析。以炼便随时卸掌握水恒下混凝派土的灌窑注情况峰，并以个此来调彩整施工疯顺序。犯已拔球吼导管正仁常灌注清时导管历埋深宜政控制在攻0.5救m~1公.0m乖左右。宽未拔球抖导管应残根据封盆底混凝国土面上愚升高度禁的测量须资料，玩随时将及导管提胁升至混变凝土面愧上一定眠高度，甜以防止筝混凝土嘱进入导跨管内。绳当导管皂提出混琴凝土面桌以上1牙~2c写m时，博才可以插开始拔浓球灌注负。2002五公司技术交流会2.童4.蔑2姿水衬下封岔底注菌意事员项当导坊管与私测点讽中间辜部分陡混凝挂土达蠢到设斜计标拐高而亭测点膝处（混凝创土流动映半径的邀边缘点榆）未达肝到标高颂时，可用振文动棒进盖行轻微吨振捣使议混凝土耳流向测紧点方向街，保证惭整个胃封底成混凝衬土表辫面尽俭可能损保持筝平整点。灌注佛过程滨中，周要随围时提摔拔导俩管防躺止混慕凝土程出现厚初凝仗以致导管拔锡不动，终但要注婆意导管鞋底口不哲能拔离竹混凝土梦面。灌注时上，应将明围堰四兆个连通邻器打开光，使围折堰内外侄水位一辣致。在混险凝土曲中掺欧加粉饺煤灰知，以牛提高缝泵送拜效果斥。①

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