海中钻孔灌注桩施工技术

1.工程概况

傍海大桥位于山东省龙口市龙口经济开发区内,为跨越华龙电厂一、二、三期工程及拟建四期工程进水前池而设,桥长194.44m,设计1.25米桩径的钻孔灌注桩1272m。桩顶高程为-7.37m~-7.77m,海底面高程为-1.1m~-4.9m;桥址处的一侧海域是华龙电厂冷却水进水前池,另一侧海域为当地最大的海参养殖场,施工中严禁对海域造成任何的污染。

2.水文地质

桥址范围内地层为第四系全新统海相沉积细砂、中砂及冲积粘土、粉质粘土、中、粗砂等,地表为淤泥。工点范围地下水为潜水,水量丰富,其补给来源主要为海水,由于受海水潮汐水位的影响,地下水水位变化较大,海域最高潮水位2.2m,最低潮水位-0.3m,最大水流速度V=1.50m/s,平均水深为4.5m(最高水位时水深6m)。水质较差,对混凝土具有硫酸盐中等侵蚀及镁盐弱侵蚀。工点范围内不良地质现象为高烈度地区地震液化层。地区地震基本烈度为七度,根据钻探及标准贯入试验结果,位于高程-11~-3.1m之间的细砂、含淤泥细砂为地震液化层,其埋深为0~6m,层厚为1.3~3.7m,液化指数FL=0.54~0.99。地区地震动反应特征周期为0.45s,动峰值加速度值0.15g(地震基本烈度为七度)。最大季节冻土深度采用50cm。

3.详细施工方法

3.1施工准备

3.1.1 浮吊拼装: 在修建的临时施工码头上用50T履带吊把浮箱逐个吊入水中,用浮箱专用连接件把每两个浮箱连成一体,并最终把所有浮箱按设计连接拼装成型,拉锚固定好浮体后用吊车把工字钢分配钢梁安装到浮体上表面作为动臂吊机底盘部分,吊装动臂吊机各组成部分就位,接电调试,试吊。

3.1.2运输船拼装: 用吊车把6个浮箱吊装入水,并把每两个浮箱连成一体,然后用两组工字钢梁把两个浮体连接起来用作日常施工水上运输钢板桩,钢筋笼,钢管桩,模板,钢筋等工作物资。

3.2浮桥施工

3.2.1浮桥结构 :拟从桥位中心线右侧(留有墩台、承台施工空间)搭设便宜的浮桥,浮桥设计主要材料为完好的旧油筒和Ø50钢管(经计算单个油筒的浮力为200kg,利用Ø50钢管固定油筒分段拼装浮桥,分段长度为6m),拼装好的分段浮桥上面用Ø50钢管和十字扣件及转向扣件固定连接成满足工程需要的浮桥,桥长120m,宽2m,桥面铺设1.5cm厚的压缩板,两侧设1m高的Ø40钢管护栏。浮桥随海水潮汐涨落,浮桥和墩台作业平台铺设木板或梯子连通。该临时便桥主要用于行人、混凝土泵管的铺设及小型机具的运输。 3.2.2施工工艺流程 施工准备 陆地拼装分段浮桥 连接加固分段浮桥 铺设并固定桥面 护栏安装

3.3施工方法

3.3.1、施工准备

根据浮桥设计图,选购无损坏的废旧油筒、Ø50钢管、十字扣件及转向扣件。购买的材料进场后,在桥址处陆地上进行防腐处理(防海水硫酸盐腐蚀)。

3.3.2浮桥拼装

3.3.2.1 分段浮桥长度取6m/节,每4个油筒横向点焊成一体分别在两侧,中间放置3个横向点焊的油筒。油筒的加固采用Ø50钢管框架式固定,分段浮桥整体加固采用Ø50钢管连接成一体(底部两根钢管,顶面五根钢管)。

3.3.2.2 加工成型的分段浮桥可采用履带吊吊放在海域内,人工划运至施工安装点(根据工程进度要求可随时加长浮桥直至满足工程所需要的长度)。

3.3.2.3 用6m长的Ø50钢管和十字扣件连接成满足施工需要的浮桥(浮桥随桥位曲线变化,变化处采用转向扣件连接加固)。

3.3.3桥面铺设

采用1.5cm后的压缩板铺装桥面,压缩板钻眼后与浮桥钢管框架用8#铁丝加固。考虑到当地的气候较冷且海域上风浪大,所以在压缩板上沿浮桥横向设置两根3cm的木条,以起防滑作用,保证施工人员行走安全。

3.4 孔平台打设

3.4.1平台结构: 根据承台及钻孔桩尺寸和位置结构,结合钻机的工作特点,平台设计为呈正方形分布的8根长度为12m的Ø377钢管桩,管中心尺寸为5.6m×5.6m,管桩顶部焊接钢板支座,支座上面焊接布置纵横向的双25#工字钢垫梁,横行2排,纵向4排;钢护筒采用10mm钢板卷制,外径1.5m,长度10.5m;护栏采用Ø40钢管在周侧焊接,高度设1m。

3.4.2施工工艺流程:  测量定位放样――施打钢管桩――焊接10mm厚的钢板支座――安装焊接工字钢横梁――安装焊接工字钢纵梁――铺平台木板并固定――焊接栏杆――焊接管桩连接系――布设护筒定位框架――打入钢护筒――吊装钻机就位

3.4.3具体施工方法

3.4.3.1 测量放样 :

根据钢管定位桩布置图,计算钢管定位桩的坐标,采用两台全站仪从两个互相垂直的方向架

设在岸边的测设网点,应用十字交会法,用φ40mm钢管制作的十字,利用船在海中测设钢管定位桩的位置和护筒的位置,位置确定后测量河床底标高,将测桩打入海中2m左右,在桩顶绑上红布做好标志,每个承台钢管定位桩测设完毕后,采用φ40的钢管在水面以上,用管件将测设的定位桩互相连接,起到防护作用。 根据钢管定位桩打入河床底的深度,计算钢管桩的摩阻力,是否满足设计要求,决定钢管定位桩的打入深度。利用桩顶标高到河床底的高度和打入河床的深度计算定位桩和护筒长度,为施工提供准确的依据。

3.4.3.2 工作平台的构件加工与制作:

根据设计的钻孔桩工作平台施工图纸制作和加工,由于该结构操作方便,宜在施工现场岸边加工制作,定位钢管购买成品,护筒采用10mm钢板用卷扳机加工焊接而成,其它部件制作简单。为此,根据工作平台的几何尺寸、形状及其构架采用分节制作,分节拼装安装方法制作期间,应采取相应的措施,使之各部件的误差控制在公差范围内,以便分节拼装、接高能顺利进行。 钢管定位桩的长度要比设计的长度增加0.5m左右,以确保打入桩的质量。 钢管定位桩和钢护筒分两节制作,焊接是钢管定位桩和护筒的关键技术,焊接人员必须持证上岗,严格控制焊接质量。 部件加工制作成型后,必须进行严格检查,对不能满足要求的部见必须返工处理,直至检查合格,将检查合格的部件吊装在运输船上,运至施工的墩台附近。

3.4.3.3 钢管定位桩插打:

采用打桩船插打钢管定位桩,先将打桩船停泊在钢管定位桩位置附近,利用打桩机慢慢的将打桩机的定位框架移动在定位桩点上,利用两台全站仪采用十字交会法进行定位测设,是打桩机打桩锤的中心线、框架定位方向中心线、定位桩点成一直线,利用打桩机的提升装置,将钢管定位桩吊止打桩机定位框架内,慢慢下沉至河床底,再次对钢管定位桩的位置进行精确测量,若不能满足要求,将钢管慢慢提升一点移动,调整打桩机定位框架,使钢管中心线与定位架方向线与定位桩测定重合后,开始打桩时,打桩锤不要提的太高,采用轻打,以确保桩位,打入土层一定深度后,慢慢将锤提升到要求的高度打桩,测量人员用两台全站仪从两个互相垂直的方向观察桩的倾斜度是否符合施工规范的要求,做到随时检测,以确保桩心位置偏差在2cm以内,倾斜度不得大于1%。接长桩时,一定要精确对位后,先点焊将其连接,再次测量无误后,进行分层焊接,焊缝表面要光滑,不得有气泡、焊渣,焊缝高度8mm。

3.4.3.4 平台安装

a、对钢管定位桩的桩顶标高进行测量,确定桩顶标高1.5m的位置,用氧气将钢管顶部切割在同一平面内,在钢管顶部焊接500×500×10mm的钢板支座,使钢管位于支座的中心,采用焊接的方式将钢管与支座焊接。

b、先在钢管桩顶支座上纵桥向安装三排拼装成型的加厚型拆装梁,在再纵桥向拆装梁上安放六排加厚型拆装梁,底层拆装梁与方形支座钢板间电焊连接,并在每一连接处两边各用3根短钢筋加焊三角撑,以增强其间连接。上、下两层拆装梁间焊接φ25短钢筋连接,以防上拆装梁在下拆装梁表面发生滑移。并用角钢纵横焊接各拆装梁形成整体,使工作平台增加稳定性或整体刚度。

c、低潮时,在钢管定位桩顶部和距顶部3.0m位置的侧面,用φ100mm的钢管交叉焊接,使钢管定位桩形成整体。

d、在拆装梁上铺设10mm厚的钢板,在钻孔桩位处预留2.5×2.5的方孔,在钢板上纵桥向焊接四排八根16#工字钢,两根组成一组,安装在预留孔外侧,以承载钻机。

e、工作平台四周用φ40mm钢管制作防护栏杆,高度1.0m。在钢板外侧边缘上每200cm焊接一根高为100cm的钢管,在高50cm和管顶焊接成整体。

f、插打钢护筒,钢护筒就位后,将钢护筒加固框架与工作平台连接,形成稳定的钻孔桩工作平台

3.4.4钻孔施工

在钻机就位前在4根桩的钢护筒内循环设置制浆池、贮浆池及沉淀池(钢护筒间焊接排渣槽,以保证泥浆的供应质量,泥浆循环使用);钻机在钻孔平台就位后,钻孔桩施工基本按陆地桩基施工的方法施工。

4.结束语

通过傍海大桥桩基的施工,证明采用搭设施工栈桥和钻孔平台的方法施工海域中的桩基础,不仅最大幅度的减少了施工时对海域污染,满足业主期望,而且还加快了施工进度,降低施工成本

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