深水樁基施工工法

（YJGF）

一、前言

深水中修建橋梁等其他建筑物時，為了確保施工安全，使基礎施工方便易行，減少施工干擾，降低工程成本，可采取鋼管樁水中平臺方案施工水中鉆孔樁的施工。

二、工法特點

1、施工過程中陸地之間的聯系非常方便，順利地解決了水中運輸問題，并且安全可靠。

2、平臺搭設方法簡單，并且施工過程中處處有平臺，即使毫無水上生活經驗，工人也可順利施工而不會造成暈船現象。

三、適用范圍

1、水深在30米范圍的深水基礎施工，2、跨越水庫、河流、海灣的鐵路公路橋梁深水基礎。

四、施工工藝

（一）工藝原理

將浮箱、工字鋼、桁架、卷揚機、卷揚機帶動的旋轉底座和起重機大臂等拼裝組成浮吊，利用浮吊將浮箱和工字鋼組成的導向船為導向框架，使用浮吊依靠導向船打設鋼管樁，搭設水中平臺，以水中作業平臺為依托，下設鋼護筒、鉆孔、下放鋼筋籠、灌注混凝土。

（二）工藝流程（見圖一）

(三)施工方法要點

1、鋼管樁及鋼護筒的制作

鋼管樁所用的鋼管和鉆孔的水中部分所用的鋼護筒，均現場卷制。一般選用10~14mm厚的鋼板，卷成小節后，將小節焊接成大節。

每節鋼管之間采用內外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。

2、浮箱拼裝

浮箱是浮吊的基礎，由若干個小鋼箱組成。小鋼箱外型為長方體底部周邊為圓角，頂部為長方形，鋼箱鋼板厚度3mm，內部有鋼制中隔板，頂部焊有帶螺栓眼和卡銷眼的角鋼及鋼板，小鋼箱之間通過螺栓和卡銷來互相連接，頂部預留有錨栓孔，以連接固定錨機或其他需要固定的設備。

深水樁基施工工藝流程圖（圖一）

修建臨時碼頭

器材下水拼浮吊、導向船、運輸船

船

預制砼水下錨碇

拋設錨碇．埋設地壟

測量定橋中線、確定拋錨、地壟位置

焊接鋼管樁

測量水深

導向船定位

鋼管樁定位，通過導向架安放鋼管樁

焊接平臺成型

振動錘打入鋼管樁

鉆機就位

測量定鉆孔樁位

安放護筒導向框架

卷制鋼護筒

運輸船運輸

浮吊起吊就位鋼護筒

振動錘打入鋼護筒

鉆進成孔

氣舉式反循環清孔、下放鋼筋籠

砼運輸車運輸砼、運輸船

浮吊起吊運輸料斗．

灌注砼成樁

鉆機移位

拆除平臺

在岸邊用汽車吊依次將小鋼箱吊放下水,通過螺栓連接和卡銷連接并用的方式拼裝成一個大浮箱。

(三)施工方法要點

1、鋼管樁及鋼護筒的制作

鋼管樁所用的鋼管和鉆孔的水中部分所用的鋼護筒，均現場卷制。一般選用10~14mm厚的鋼板，卷成小節后，將小節焊接成大節。

每節鋼管之間采用內外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。

2、浮箱拼裝

浮箱是浮吊的基礎，由若干個小鋼箱組成。小鋼箱外型為長方體底部周邊為圓角，頂部為長方形，鋼箱鋼板厚度3mm，內部有鋼制中隔板，頂部焊有帶螺栓眼和卡銷眼的角鋼及鋼板，小鋼箱之間通過螺栓和卡銷來互相連接，頂部預留有錨栓孔，以連接固定錨機或其他需要固定的設備。

在岸邊用汽車吊依次將小鋼箱吊放下水,通過螺栓連接和卡銷連接并用的方式拼裝成一個大浮箱。

3、浮吊拼裝

浮吊是水上作業的起吊設備，由浮箱及CWQ20型拆裝式桅桿起重機組成，在遠處看浮吊主體是三腳架，起重機結構由臂桿、立柱、斜撐、轉盤底座及駕駛室組成。轉盤底座基礎基本呈正三角形，三臺卷揚機在浮吊的尾部正中位置。詳細結構見（圖二）：

（圖二）

4、搭設水中平臺

（1）浮吊拋錨；首先使用浮吊將錨碇在距設計樁位60~100m處進行拋錨，并用浮筒做為標識。

（2）導向船固定：導向船定位時，用機動船將導向船推至設計樁位處加以錨定，然后利用導向船上的四臺卷揚機（俗稱錨機），在測量指揮下，通過伸縮錨機將導向船定位，在導向船上根據每根鋼管樁的布設位置準確放出每根鋼管樁的樁位，并依次安裝定位框架。

（3）鋼管樁下設：導向船定位后，機動舟將焊接好的鋼管樁鋼管通過運輸船運至墩位處，并將浮吊傍靠。

起吊鋼管樁鋼管，在鋼管上做好長度標記，從定位框架中插入，自重緩緩下沉，根據鋼管上的長度標記確認入河床后再檢查垂直度，作糾偏處理，起吊電動振動錘，放在鋼管頂卡在鋼板上，開動振動錘對鋼管樁進行振動下錘，直至鋼管反彈，方可認為已進入風化巖，可停止振動下沉。在打入過程中隨時觀測垂直度。

（4）施工平臺的搭建完成：鋼管樁打設完畢，按照平臺設計進行平臺的搭建完成。

5、埋設鋼護筒

在平臺上精確定出樁位，放置導向架。入河床的一節護筒在頂部外側對稱焊接卡板，浮吊提扁擔梁起吊，護筒穿過導向架，靠自重緩緩下沉，卡板卡在導向架上，同樣辦法起吊下一節護筒，并與上一節護筒對接焊。護筒足夠長以后，將會因自重下沉，待不再繼續下沉，在護筒頂部焊接替打，加振動錘振動下沉，護筒反彈明顯時持續5min后停止下沉。

6、鉆孔樁施工

護筒埋設好后，吊裝鉆機就位進行鉆孔施工。從護筒至泥漿池之間采用泥漿槽連接，放置在平臺上。泥漿池是一個鋼板加工成的鋼箱，焊掛在平臺上。

7、清孔

為了確保灌注成功，采用氣舉反循環法將孔內泥漿全部換為清水。氣舉反循環主要設備為9m3空壓機一臺，20cm出漿鋼管一套及3cm射風軟管一套、泥漿泵2臺。在鋼管上距鋼管底口40cm處向上開一斜口，接射風軟管，清孔時，將出漿鋼管下至距孔底40cm，兩臺水泵往孔內不停送清水，啟動空壓機，利用反循環原理從出碴鋼管上口噴出。施工過程中要保證孔內水頭在河面水位以上1.5～2.0m，以減小護筒壁所受外壓力。清孔應認真操作，鉆孔底沉淀物厚度不得大于5cm。在灌注前（導管安裝完畢后）檢查孔內沉淀情況，如果大于設計要求，可按相同辦法進行二次清孔，確保沉淀厚度小于規范要求值。

8、混凝土灌注

鉆孔樁所用混凝土在拌和場集中拌制，由砼罐車運到臨時碼頭旁。在臨時碼頭處設置滑槽，砼由滑槽滑至運輸船上的料斗內，由運輸船將料斗拖至墩旁，浮

吊吊灌。導管一般埋深為4～5米，以確保砼的密實度。必須保證每趟運輸時間不能超過40分鐘，保證混凝土坍落度。

9、平臺拆除

樁基施工完畢，由上至下拆除平臺。橫縱梁、斜撐拆除后進行管樁拔除。浮吊起吊振動捶直接夾住管壁，啟動振動捶，邊振動邊緩緩起鉤，可將管樁拔除。因混凝土與基巖連接的管樁，潛水員下水割除。

五、機具設備（見表一）

主要機械設備表（表一）

機械設備名稱

規格型號

單位

數量

作用

水上浮吊

20t/10t

臺

鋼管樁的插打，平臺及護筒安設，鉆機移位，鋼筋籠吊放，砼的吊灌及其他水上吊裝作業

運輸船

浮箱拼裝

艘

水上設備材料的運輸

導向船

浮箱拼裝

艘

插打鋼管裝時定位及作為施工平臺

機動船

994型

艘

水上動力設備

振動錘

60KW/40KW

個

下沉綱管及下沉護筒

發電機

75KW

臺

打樁時提供臨時用電

錨碇設備

砼預制

個

水中船只錨碇

潛水設備

套

水下切割、焊接

鋼管樁

自制

套

水中平臺支撐

鉆機

TS-220

臺

鉆孔

卷板機

自制

臺

卷制護筒及鋼管樁

龍門吊

10t

臺

起吊鋼板及護筒

六、勞動組織（見表二）

勞動力組織表（表二）

職務或班組

工作內容

人數

分工

經理

負責全面施工生產

技術主管

負責現場施工技術管理

技術室

技術指導、管理、質檢

施工資料整理及測量

測量3人、質檢1人、技術員2人

運輸隊

材料設備的水上運輸

機動舟司機2人，指揮2人，普工6人

打樁隊

鋼管樁及鋼護筒打設拆除

指揮1人，浮吊司機1人，電焊工2人，氣割工2人，普工8人

機修隊

鐵件加工及機械維修

電焊工3人，氣割工2人，普工5人

鉆機隊

鉆孔、清孔、灌注砼

鉆孔人員18人、普工12人

潛水隊

水下切割、焊接

潛水員4人、指揮1人、協助人員3人

七、質量技術措施

1、嚴格按照設計文件及施工組織施工，記好各項施工檢查記錄，填寫隱蔽工程檢查證。施工前做好技術交底，切實做到施工人員人人明白技術標準和施工工序。

2、加強加強材料管理，所有進場材料要嚴格把關，做到不合格的材料不進場，無合格證材料不準使用，使施工全過程的工程質量處于受控狀態。

八、安全措施

1、一切行動聽指揮，聽從統一安排。施工人員堅守崗位，未經許可，不得擅自離開崗位，發現異常情況，立即報告現場指揮，指揮根據情況分析判斷下達命令。

2、必須要遵守水上作業的基本要求，穿救生衣、防滑鞋。

3、浮吊起吊各種重物時，應先提升10~20cm，檢查尾部浮箱配重合適，吃水在警戒線以下，其它各部分良好后，方可繼續起吊，起吊桿件必須有固定的信號指揮，旗語準確，傳聞迅速，吊件下嚴禁站人。

4、導向船與機動舟，導向船與浮吊，機動舟與浮吊，浮吊與運輸船，以及機動舟，浮吊，運輸船之間相互傍靠時，要用鋼絲繩在船上綁好，確保工作人員上下安全，并使工作平臺保證相對穩定，相互?？繒r要引起碰撞，不可隨意停靠。

9.1總體思路

本橋跨度小，墩柱分散，采用鋼管樁水中平臺方案施工，發揮浮吊和浮箱的作用，成本經濟、方便易行。

9.2施工平臺

本橋右線橋幅寬12.0m，樁中心間距6.0m，左線橋自4#墩開始采用線性和非性加寬，基本幅寬12.0m，最寬16.0m，最寬處樁柱間距8.70m，每個水中墩要搭設一個15×8.0m的作業平臺，管樁按14m*8m布置，根據不同樁間距調整內側兩排管樁間距，見示意圖：

a

b

a

c

單位：米樁間距

尺寸

6.0

6.599

7.06

7.40

8.7

A

5.84

5.541

5.31

5.14

4.667

B

2.32

2.919

3.38

3.72

4.666

C

3.12

3.12

3.12

3.12

3.12

平臺頂面高程為88.5m，相鄰管樁用∠10*10角鋼呈剪刀形式連接，如圖?？v橋向每排鋼管的外側兩根管樁頂面切割企口，安裝I40a工字鋼橫梁，橫橋向鋪12m長橋面梁，長度不夠焊接I40a工字鋼，注意留出護筒空檔，其余地方滿鋪5cm厚木板，周邊設鋼管樁欄桿。詳細布置見（圖三）：

（圖三）

9.3浮吊

CWQ20型起重機的主要技術性能為：臂長

20.5m

最大起重量20t

起重幅度范圍

4.54~20.67m臂桿回轉角度范圍220度

臂桿變幅角度角度范圍

6~78度

起升高度

17.63m

根據浮吊的結構需要,選用13個9m×2.7m×1.65

m型號的小浮箱連接成浮吊平臺，布置形式為

5+5+3，總長27m，總寬13.5m，其中尾部3個小浮箱加水配重以滿足起吊時吃水平衡。

9.4鋼管樁及鋼護筒的制作

最大水深為18米，每根樁的護筒和鋼管樁長度都在20m左右，所以一般護筒焊接成2大節，每大節長為9～11m，鋼管一般焊接成16~23m一大節。每節鋼管之間采用內外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。

9.5搭設水中平臺

（1）浮吊拋錨；首先使用浮吊將錨碇在距設計樁位60~100m處進行拋錨（錨碇為一塊4立方大小的混凝土預制塊，重約10t），并用浮筒做為標識。

（2）導向船：導向船由4個9m×2.7m×1.65m型號的小鋼箱組成。

（3）鋼管樁下設：由于河床覆蓋層較薄，其下為強風化砂巖，在施打過程中，管樁進入覆蓋層時下沉速度較快，管樁進入強風化砂巖時表現為振動捶反彈強烈，DZ40振動捶振動荷載為230KN，遠大于檢算時的單樁承受荷載，故將管樁下沉速度作為停止施打打的依據，在持續振動5min后管樁下沉在2~3cm范圍內時，既可作為停止施打，能夠滿足承載及穩定要求。

左8-1平臺鋼管樁施打過程如下：導向船定位后，在大致管樁位置處測量水深為16m，通過預計鋼管樁打入河床深度3m，焊接鋼管樁總長為21m，鋼管樁起吊就位后，通過自重進入河床0.8m，加振動錘振動，管樁繼續下沉0.5m后，振動反彈強烈，確認已進入強風化層，繼續打入河床至2.8m后，振動錘持續振動5分鐘不見繼續下沉后停止振動。正常情況下，整個過程為12分鐘，平均入河床2.0m，入強風化巖1.0m。每根鋼管樁施打時間在10-30分鐘之間，在振動錘持續振動5-10分鐘下沉量小于5cm左右停止。

（4）施工平臺的搭建完成：12根鋼管樁打設完畢，按照平臺設計進行平臺的搭建完成。

9.6埋設鋼護筒

在平臺上精確定出樁位，放置導向架。導向架是高4米，平面2.6米見方的鋼框架，中間有2.5米見方的空間。左8-1平臺鋼護筒施打過程如下：根據鋼管樁施工的資料，此處軟弱覆蓋層約為1.5m，鋼護筒預計打入2.5m，加工護筒總長為（1.8m×3+1.5m×3）,（1.5m×7）兩節，加焊縫總長20.54m。

在鉆孔過程中，因地質情況較為復雜，鉆頭對地基的擾動影響較大，容易出現縫隙和松散層，且護筒內泥漿水頭、比重都比護筒外側大，因此容易出現漏漿

現象。常用方法為在原護筒上接長護筒，繼續打入的，直至穿過破碎層，使護筒入巖深度加長，堵住漏漿。左8-1在鉆孔過程中，漏漿后，加振動錘將護筒又打入0.54m，前后共入覆蓋層2.24m。

9.7鉆孔樁施工

就位鉆機進行鉆孔樁施工。

9.8清孔

采用氣舉反循環法將孔內泥漿全部換為清水?？椎壮恋砦锖穸炔坏么笥?cm。清孔徹底的標志是反復清孔，再無任何泥漿、石塊噴出。根據孔深不同，一般3～5小時，可將孔內泥漿全部換完，達到沉淀要求。清孔完成后準確量測孔深，孔深應比設計超深不小于5cm。在灌注前（導管安裝完畢后）檢查孔內沉淀情況，如果大于設計要求，可按相同辦法進行二次清孔，確保沉淀厚度小于規范要求值。

9.9砼的運輸及灌注：

（1）鋼筋籠施做：

鋼筋籠在岸上進行加工，在成孔后用浮吊運至孔邊，一般為15－18米為一節進行吊裝，在第一次清孔結束后下鋼筋籠，在鋼筋籠焊接完畢后，注意鋼筋的搭接長度，鋼筋籠的垂直度，為防止鋼筋籠偏位，在鋼筋籠側面加墊塊。

（2）混凝土灌注

運輸船上裝有2.5m3料斗4個，砼由滑槽滑至運輸船料斗內，由運輸船將料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。使用一艘運輸船，在整個砼的澆筑過程中，基本能保證40～45分鐘一個循環（每循環為運輸船運一趟混凝土，每趟10m3）。

9.10平臺拆除

樁基施工完畢，由上至下拆除平臺。