深水桥基础施工技术及工艺

摘要  XX特大桥部分桥墩位于大溪河中，水文地质复杂，本文以XX特大桥水中墩施工为例，重点介绍深水桥基础施工采用搭设水中工作平台钻孔以及拉森钢板桩围堰进行承台施工方法。

一、工程概况

XX特大桥位于XX及XX干流以南，XX江以东，乐清湾以北，主要跨越温大公路、XX河及部分村庄公路。本桥设计为双线曲线桥，桥梁全长6199.72m，中心里程DK175+297.09，总造价25700万元。线路分别在DK172+729～DK172+754、DK173+98～DK173+180.4、DK174+133.8～DK174+178.8、DK174+532～DK174+615、DK174+738.4～DK174+808处跨越大溪河，其中水中墩共14个，考虑到地方河道通航及环保要求，采用水中栈桥并搭设作业平台施工，水中承台采用钢板桩围堰施工。XX特大桥部分墩位于大溪河中，河道宽100米，水深约2.8米，河床面以下淤泥层厚度约15米。

二、总体施工流程

施工准备→测量定位→栈桥及平台的搭设→钢护筒制作与埋设→平台及钢护筒拆除→测量定位→导向桩制作→打钢板桩→钢板桩内支撑1→排水→堵漏→钢板桩内支撑2→排水→堵漏→高压射水清淤→钢板桩内支撑3→高压射水清淤→封底→垫层→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→钢板桩围堰拆除。

三、施工队伍及工期安排

针对水上施工的复杂性和工期的紧迫性，我部计划为本工程配备一支人员稳定，水上施工经验丰富的施工队伍，以保证工程质量和工期要求。

我部计划工期10个月。

四、机械设备与人员进场计划           

机械设备计划表

劳动力计划表序号      

1、栈桥

根据河道宽度、通航位置、河道最高水位以及施工运输等要求，XX特大桥跨河处设计桥面净宽为5米的钢栈桥。栈桥基础横向设置3根φ529mm壁厚8mm的钢管桩基础，根据栈桥承载要求以及河道地质相关参数计算钢管桩基础的打入深度。钢管桩打入采用浮吊配DZ40-23T震动锤打入，钢管桩打入必须严格控制其垂直度，避免承载水平分力过大而造成栈桥倾覆。各钢管桩之间设置L10角钢连接成整体（剪刀状），钢管桩顶部设2I20并焊工字钢作为支承横梁，为增强横梁与钢管桩的受力分配和联结性，在横梁底部钢管桩两侧设置δ＝8mm的钢板牛腿，钢管桩与横梁通过牛腿焊接形成整体。根据河道通航要求，在非航道部位搭设式军用梁作为栈桥主梁，根据桥梁跨度、桥梁承载要求以及军用梁刚度、挠度等要求确定相应孔位横向布设片数。在通航要求孔位采用I36工字钢作为主梁，工字钢的布设根据运输车轮位置设置，XX桥通航处均设净跨为11米，净高为2.2米的通航孔道，主梁设8根I36工字钢。为确保主梁的整体受力，主梁上部横桥向每2米设置I16工字钢通过U型螺栓联结。桥面搭设枕木，枕木间通过马丁或φ8钢筋联结，在车轮位置铺设δ＝8mm钢板加强。整个栈桥搭设均采用浮吊搭设。（结构型式图一、二）

2、钻孔平台

根据承台尺寸、桩基设计位置及钻机活动范围搭设所需钻孔平台，钻孔平台采用φ529mm壁厚8mm的钢管桩基础，根据钻孔平台高度及河道地质情况确定钻孔桩钢护筒的长度，一般以钢护筒深入硬塑淤泥或黏土层不小于1米为宜，钢管桩及钢护筒的打入均采用浮吊配DZ40－23T震动锤打入。钢管桩及钢护筒打入前均采用经纬仪准确定位，保证其垂直度和中心偏位在设计要求范围之内。钢管桩之间采用设置L10角钢连接成整体（剪刀状），平台横梁采用2I20并焊工字钢，钢管桩两侧设置牛腿与横梁焊接成整体，横梁上搭设I36工字钢纵梁，纵梁上设置40cm/道分配梁，分配梁与纵梁、纵梁与横梁均满焊成整体，分配梁上铺设δ＝8mm钢板。平台设计时要充分考虑钢管基础、横梁、纵梁的位置与桥梁桩基位置，避免相互冲突而影响平台的搭设质量。(结构型式见图三)

结构型式图一

结构型式图二

结构型式图三

3、钢板桩围堰

1）钢板桩的选用

本工程选用日本进口止水钢板桩进行施工，该钢板桩为小锁口，有很好的止水能力，宽40cm，重77.7kg/m，考虑到本工程地质情况的需要，拟采用桩长为15米的钢板桩。

钢板桩进场前需要检查整理，发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。

2）钢板桩理论用量计算：

钢板桩围堰周长计算：

14.4×2＋10.4×2=49.6m

49.6/0.4m=124片

钢板桩重量计算：

76.1㎏/m×15m×124块=141546㎏

3）打入

a 施工放样与定位

（1） 将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。

（2） 由于本工程的钢板桩围堰已经将桩基施工平台用钢护筒圈在内部，所以可以利用现有的钢护筒进行定位，根据钢护筒施做钢板桩定位导梁，导梁可利用钢板桩围堰第一层围檩（工字钢）作为插桩时的导向设备，使打出的钢板桩在一条直线上。

b 钢板桩打入总体施工流程

最初的一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。钢板桩合龙通过精确计算，确定龙口位置，以确保整个围堰的密封性。

c 钢板桩打入施工工艺

（1）浮吊停在离打桩点约4m左右的地点，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺及电缆。

（2）经检查确认导向梁无误后，浮吊吊起震动锤，调整夹具，启动液压泵，使夹具夹紧钢板桩，至打桩地点。

（3）对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。

（4） 试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。

（5） 板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。

（6） 松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。

4）基坑开挖（或抽水）与支撑

钢板桩施打完毕后，将基坑开挖（或抽水）至第一层围檩设计标高以下约0.8~1.0米，停止基坑开挖，开始焊接第一层牛腿，牛腿焊接好之后，安装第一层围檩及内撑。注意牛腿及内支撑安装必须水平、牢固，使围檩及内撑传力规则。第一层围檩及内撑安装完毕后，继续进行基坑开挖（或抽水），当基坑开挖（或抽水）至第二层围檩以下约0.8~1.0米，停止基坑开挖，施工第二层牛腿、围檩及内撑（施工方法同第一层）。第二层围檩及内撑安装完毕后，继续进行基坑开挖（或抽水）至设计标高，施工第三层牛腿、围檩及内撑（施工方法同第一层）。具体支撑形式见钢板桩平面布置图。

5）清淤

  在抽水及进行内部支撑的过程中用泥浆泵配合高压射水将围堰内的淤泥清除，清除过程中同时使用抽水机对围堰内进行清淤补水，保证内外水头差不大于50cm，以保证围堰安全。清淤时及时测量坑底标高，如达到设计底标高，停止高压射水。如果抽水后发现清淤不到位，用人工清除剩余淤泥。

6）混凝土封底浇注

由于采用水下封底可能造成钢板桩无法拔出，所以采用先抽水、支撑，后封底。当清淤达到要求后，即可按常规进行干封底施工。封底时在钢板桩围堰内侧支模，封底混凝土强度等级采用C20，经过计算厚度为1.9m。

7）防渗与堵漏

钢板桩打入之前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减小水压力的双重效果，抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。

8）钢板桩围堰的拆除

围堰内施工项目结束后，即进行围堰拆除工作，开启抽水阀门，让水灌至第三层围檩以下50厘米处，开始拆除第三层牛腿、围檩（内撑浇注在承台内），拆除完毕后继续灌水至第二层围檩及内撑以下50厘米处，开始拆除第二层牛腿、围檩及内撑，拆除第一层围檩及内撑同上步骤，拆除完毕后即可灌水至河水水面标高并进行钢板桩拔出作业。

钢板桩平面布置图

六、质量保证措施

建立健全质量安全管理网络，分工明确，责任到人，及时发现和清除各种质量安全隐患，防患于未然。

1、以项目经理为质量第一负责人，任命1至2名合适的有资格人员负责质量管理方面的工作，并保持与设计施工等各方面有效协调。

2、各种原材料，半成品严格按质量要求进行采购。钢板桩送到现场后，应及时检查、分类、编号，钢板桩锁口应以一块长1.5～2.0m标准钢板桩进行滑动检查，凡锁口不合应进行修正合格后方能使用。

3、钢板桩质量要求

a、桩的垂直度控制在1%以内；

b、桩底高程误差控制在10cm左右；

c、沉桩要连续，不允许出现不连锁现象；

d、桩的平面位移控制在15cm以内。

4、在围堰内抽水时，钢板桩锁口漏水，在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水，或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝，撒煤渣等物堵漏时，要考虑水流方向并尽量接近漏缝，漏缝较深时，用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒，同时当围堰内抽水至各层支撑导梁处，逐层将导梁与钢板桩之间的缝隙用木楔楔紧，使导梁受力均匀。

七、安全文明保证措施

1、机械设备安全保证措施

（1）、机械设备操作人员（或驾驶员）必须经过专门训练，熟悉机械操作性能，经专业管理部门考核取得操作证或驾驶证后上机（车）操作。

（2）、机械设备操作人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规程，工作时集中精力，谨慎工作，不擅离职守，严禁酒后驾驶。

（3）、机械设备发生故障后及时检修，决不带故障运行，不违规操作，杜绝机械和车辆事故。

（4）、机械操作人员做好各项记录，达到准确、及时，严格贯彻操作制度，认真执行清洁、润滑、坚固、防腐、安全的十字作业法。

（5）、设备及工具摆放整齐，不得随意摆放。

2、 安全文明施工

（1）、进入现场施工人员必须佩戴安全帽，讲究文明用语，杜绝打架斗殴，酗酒等不文明行为。

（2）、泥浆与运土车出场，轮胎要清洗干净。

（3）、注意工地防火，现场要摆放防火器材。

3、水上作业安全措施

（1）、合理安排作业区域和时间，保证施工人员正常工作。

（2）、作业区域在河道和两侧河岸进行围挡，设置安全警示标语。

（3）、水上施工平台必须有标识和防护栏，夜河道作业区域应布置警示照明灯。

（4） 水上作业人员必须配备救生衣，做到一人一套，安全施工。

（5）、施工现场必须要备有落水救生设施：救生圈2～3个、救生绳1～2根、水面船只1艘。

（6）、与当地医疗保健和消防等部门保持密切联系，做到有备无患。

（7）、现场必须配足足够的消防设备。

结束语

水中墩施工运用栈桥、钻孔平台以及深水基坑开挖钢板桩防护方案在XX铁路XX特大桥得到了成功的运用，它的运用不仅解决了传统草袋围堰对施工现场条件的局限性和施工安全风险性，也比钢套箱围堰、沉井围堰经济上更加节约，同时也加快了施工进度，赢得施工的时间，更为我公司以后跨河桥梁深水基础施工提供了宝贵的施工经验。