深水桩基施工工法

（YJGF）

一、前言

深水中修建桥梁等其他建筑物时，为了确保施工安全，使基础施工方便易行，减少施工干扰，降低工程成本，可采取钢管桩水中平台方案施工水中钻孔桩的施工。

二、工法特点

1、施工过程中陆地之间的联系非常方便，顺利地解决了水中运输问题，并且安全可靠。

2、平台搭设方法简单，并且施工过程中处处有平台，即使毫无水上生活经验，工人也可顺利施工而不会造成晕船现象。

三、适用范围

1、水深在30米范围的深水基础施工，2、跨越水库、河流、海湾的铁路公路桥梁深水基础。

四、施工工艺

（一）工艺原理

将浮箱、工字钢、桁架、卷扬机、卷扬机带动的旋转底座和起重机大臂等拼装组成浮吊，利用浮吊将浮箱和工字钢组成的导向船为导向框架，使用浮吊依靠导向船打设钢管桩，搭设水中平台，以水中作业平台为依托，下设钢护筒、钻孔、下放钢筋笼、灌注混凝土。

（二）工艺流程（见图一）

(三)施工方法要点

1、钢管桩及钢护筒的制作

钢管桩所用的钢管和钻孔的水中部分所用的钢护筒，均现场卷制。一般选用10~14mm厚的钢板，卷成小节后，将小节焊接成大节。

每节钢管之间采用内外周圈焊接，焊缝宽度不小于2cm。

2、浮箱拼装

浮箱是浮吊的基础，由若干个小钢箱组成。小钢箱外型为长方体底部周边为圆角，顶部为长方形，钢箱钢板厚度3mm，内部有钢制中隔板，顶部焊有带螺栓眼和卡销眼的角钢及钢板，小钢箱之间通过螺栓和卡销来互相连接，顶部预留有锚栓孔，以连接固定锚机或其他需要固定的设备。

深水桩基施工工艺流程图（图一）

修建临时码头

器材下水拼浮吊、导向船、运输船

船

预制砼水下锚碇

抛设锚碇．埋设地垄

测量定桥中线、确定抛锚、地垄位置

焊接钢管桩

测量水深

导向船定位

钢管桩定位，通过导向架安放钢管桩

焊接平台成型

振动锤打入钢管桩

钻机就位

测量定钻孔桩位

安放护筒导向框架

卷制钢护筒

运输船运输

浮吊起吊就位钢护筒

振动锤打入钢护筒

钻进成孔

气举式反循环清孔、下放钢筋笼

砼运输车运输砼、运输船

浮吊起吊运输料斗．

灌注砼成桩

钻机移位

拆除平台

在岸边用汽车吊依次将小钢箱吊放下水,通过螺栓连接和卡销连接并用的方式拼装成一个大浮箱。

(三)施工方法要点

1、钢管桩及钢护筒的制作

钢管桩所用的钢管和钻孔的水中部分所用的钢护筒，均现场卷制。一般选用10~14mm厚的钢板，卷成小节后，将小节焊接成大节。

每节钢管之间采用内外周圈焊接，焊缝宽度不小于2cm。

2、浮箱拼装

浮箱是浮吊的基础，由若干个小钢箱组成。小钢箱外型为长方体底部周边为圆角，顶部为长方形，钢箱钢板厚度3mm，内部有钢制中隔板，顶部焊有带螺栓眼和卡销眼的角钢及钢板，小钢箱之间通过螺栓和卡销来互相连接，顶部预留有锚栓孔，以连接固定锚机或其他需要固定的设备。

在岸边用汽车吊依次将小钢箱吊放下水,通过螺栓连接和卡销连接并用的方式拼装成一个大浮箱。

3、浮吊拼装

浮吊是水上作业的起吊设备，由浮箱及CWQ20型拆装式桅杆起重机组成，在远处看浮吊主体是三脚架，起重机结构由臂杆、立柱、斜撑、转盘底座及驾驶室组成。转盘底座基础基本呈正三角形，三台卷扬机在浮吊的尾部正中位置。详细结构见（图二）：

（图二）

4、搭设水中平台

（1）浮吊抛锚；首先使用浮吊将锚碇在距设计桩位60~100m处进行抛锚，并用浮筒做为标识。

（2）导向船固定：导向船定位时，用机动船将导向船推至设计桩位处加以锚定，然后利用导向船上的四台卷扬机（俗称锚机），在测量指挥下，通过伸缩锚机将导向船定位，在导向船上根据每根钢管桩的布设位置准确放出每根钢管桩的桩位，并依次安装定位框架。

（3）钢管桩下设：导向船定位后，机动舟将焊接好的钢管桩钢管通过运输船运至墩位处，并将浮吊傍靠。

起吊钢管桩钢管，在钢管上做好长度标记，从定位框架中插入，自重缓缓下沉，根据钢管上的长度标记确认入河床后再检查垂直度，作纠偏处理，起吊电动振动锤，放在钢管顶卡在钢板上，开动振动锤对钢管桩进行振动下锤，直至钢管反弹，方可认为已进入风化岩，可停止振动下沉。在打入过程中随时观测垂直度。

（4）施工平台的搭建完成：钢管桩打设完毕，按照平台设计进行平台的搭建完成。

5、埋设钢护筒

在平台上精确定出桩位，放置导向架。入河床的一节护筒在顶部外侧对称焊接卡板，浮吊提扁担梁起吊，护筒穿过导向架，靠自重缓缓下沉，卡板卡在导向架上，同样办法起吊下一节护筒，并与上一节护筒对接焊。护筒足够长以后，将会因自重下沉，待不再继续下沉，在护筒顶部焊接替打，加振动锤振动下沉，护筒反弹明显时持续5min后停止下沉。

6、钻孔桩施工

护筒埋设好后，吊装钻机就位进行钻孔施工。从护筒至泥浆池之间采用泥浆槽连接，放置在平台上。泥浆池是一个钢板加工成的钢箱，焊挂在平台上。

7、清孔

为了确保灌注成功，采用气举反循环法将孔内泥浆全部换为清水。气举反循环主要设备为9m3空压机一台，20cm出浆钢管一套及3cm射风软管一套、泥浆泵2台。在钢管上距钢管底口40cm处向上开一斜口，接射风软管，清孔时，将出浆钢管下至距孔底40cm，两台水泵往孔内不停送清水，启动空压机，利用反循环原理从出碴钢管上口喷出。施工过程中要保证孔内水头在河面水位以上1.5～2.0m，以减小护筒壁所受外压力。清孔应认真操作，钻孔底沉淀物厚度不得大于5cm。在灌注前（导管安装完毕后）检查孔内沉淀情况，如果大于设计要求，可按相同办法进行二次清孔，确保沉淀厚度小于规范要求值。

8、混凝土灌注

钻孔桩所用混凝土在拌和场集中拌制，由砼罐车运到临时码头旁。在临时码头处设置滑槽，砼由滑槽滑至运输船上的料斗内，由运输船将料斗拖至墩旁，浮

吊吊灌。导管一般埋深为4～5米，以确保砼的密实度。必须保证每趟运输时间不能超过40分钟，保证混凝土坍落度。

9、平台拆除

桩基施工完毕，由上至下拆除平台。横纵梁、斜撑拆除后进行管桩拔除。浮吊起吊振动捶直接夹住管壁，启动振动捶，边振动边缓缓起钩，可将管桩拔除。因混凝土与基岩连接的管桩，潜水员下水割除。

五、机具设备（见表一）

主要机械设备表（表一）

机械设备名称

规格型号

单位

数量

作用

水上浮吊

20t/10t

台

钢管桩的插打，平台及护筒安设，钻机移位，钢筋笼吊放，砼的吊灌及其他水上吊装作业

运输船

浮箱拼装

艘

水上设备材料的运输

导向船

浮箱拼装

艘

插打钢管装时定位及作为施工平台

机动船

994型

艘

水上动力设备

振动锤

60KW/40KW

个

下沉纲管及下沉护筒

发电机

75KW

台

打桩时提供临时用电

锚碇设备

砼预制

个

水中船只锚碇

潜水设备

套

水下切割、焊接

钢管桩

自制

套

水中平台支撑

钻机

TS-220

台

钻孔

卷板机

自制

台

卷制护筒及钢管桩

龙门吊

10t

台

起吊钢板及护筒

六、劳动组织（见表二）

劳动力组织表（表二）

职务或班组

工作内容

人数

分工

经理

负责全面施工生产

技术主管

负责现场施工技术管理

技术室

技术指导、管理、质检

施工资料整理及测量

测量3人、质检1人、技术员2人

运输队

材料设备的水上运输

机动舟司机2人，指挥2人，普工6人

打桩队

钢管桩及钢护筒打设拆除

指挥1人，浮吊司机1人，电焊工2人，气割工2人，普工8人

机修队

铁件加工及机械维修

电焊工3人，气割工2人，普工5人

钻机队

钻孔、清孔、灌注砼

钻孔人员18人、普工12人

潜水队

水下切割、焊接

潜水员4人、指挥1人、协助人员3人

七、质量技术措施

1、严格按照设计文件及施工组织施工，记好各项施工检查记录，填写隐蔽工程检查证。施工前做好技术交底，切实做到施工人员人人明白技术标准和施工工序。

2、加强加强材料管理，所有进场材料要严格把关，做到不合格的材料不进场，无合格证材料不准使用，使施工全过程的工程质量处于受控状态。

八、安全措施

1、一切行动听指挥，听从统一安排。施工人员坚守岗位，未经许可，不得擅自离开岗位，发现异常情况，立即报告现场指挥，指挥根据情况分析判断下达命令。

2、必须要遵守水上作业的基本要求，穿救生衣、防滑鞋。

3、浮吊起吊各种重物时，应先提升10~20cm，检查尾部浮箱配重合适，吃水在警戒线以下，其它各部分良好后，方可继续起吊，起吊杆件必须有固定的信号指挥，旗语准确，传闻迅速，吊件下严禁站人。

4、导向船与机动舟，导向船与浮吊，机动舟与浮吊，浮吊与运输船，以及机动舟，浮吊，运输船之间相互傍靠时，要用钢丝绳在船上绑好，确保工作人员上下安全，并使工作平台保证相对稳定，相互停靠时要引起碰撞，不可随意停靠。

9.1总体思路

本桥跨度小，墩柱分散，采用钢管桩水中平台方案施工，发挥浮吊和浮箱的作用，成本经济、方便易行。

9.2施工平台

本桥右线桥幅宽12.0m，桩中心间距6.0m，左线桥自4#墩开始采用线性和非性加宽，基本幅宽12.0m，最宽16.0m，最宽处桩柱间距8.70m，每个水中墩要搭设一个15×8.0m的作业平台，管桩按14m*8m布置，根据不同桩间距调整内侧两排管桩间距，见示意图：

a

b

a

c

单位：米桩间距

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

平台顶面高程为88.5m，相邻管桩用∠10*10角钢呈剪刀形式连接，如图。纵桥向每排钢管的外侧两根管桩顶面切割企口，安装I40a工字钢横梁，横桥向铺12m长桥面梁，长度不够焊接I40a工字钢，注意留出护筒空档，其余地方满铺5cm厚木板，周边设钢管桩栏杆。详细布置见（图三）：

（图三）

9.3浮吊

CWQ20型起重机的主要技术性能为：臂长

20.5m

最大起重量20t

起重幅度范围

4.54~20.67m臂杆回转角度范围220度

臂杆变幅角度角度范围

6~78度

起升高度

17.63m

根据浮吊的结构需要,选用13个9m×2.7m×1.65

m型号的小浮箱连接成浮吊平台，布置形式为

5+5+3，总长27m，总宽13.5m，其中尾部3个小浮箱加水配重以满足起吊时吃水平衡。

9.4钢管桩及钢护筒的制作

最大水深为18米，每根桩的护筒和钢管桩长度都在20m左右，所以一般护筒焊接成2大节，每大节长为9～11m，钢管一般焊接成16~23m一大节。每节钢管之间采用内外周圈焊接，焊缝宽度不小于2cm。

9.5搭设水中平台

（1）浮吊抛锚；首先使用浮吊将锚碇在距设计桩位60~100m处进行抛锚（锚碇为一块4立方大小的混凝土预制块，重约10t），并用浮筒做为标识。

（2）导向船：导向船由4个9m×2.7m×1.65m型号的小钢箱组成。

（3）钢管桩下设：由于河床覆盖层较薄，其下为强风化砂岩，在施打过程中，管桩进入覆盖层时下沉速度较快，管桩进入强风化砂岩时表现为振动捶反弹强烈，DZ40振动捶振动荷载为230KN，远大于检算时的单桩承受荷载，故将管桩下沉速度作为停止施打打的依据，在持续振动5min后管桩下沉在2~3cm范围内时，既可作为停止施打，能够满足承载及稳定要求。

左8-1平台钢管桩施打过程如下：导向船定位后，在大致管桩位置处测量水深为16m，通过预计钢管桩打入河床深度3m，焊接钢管桩总长为21m，钢管桩起吊就位后，通过自重进入河床0.8m，加振动锤振动，管桩继续下沉0.5m后，振动反弹强烈，确认已进入强风化层，继续打入河床至2.8m后，振动锤持续振动5分钟不见继续下沉后停止振动。正常情况下，整个过程为12分钟，平均入河床2.0m，入强风化岩1.0m。每根钢管桩施打时间在10-30分钟之间，在振动锤持续振动5-10分钟下沉量小于5cm左右停止。

（4）施工平台的搭建完成：12根钢管桩打设完毕，按照平台设计进行平台的搭建完成。

9.6埋设钢护筒

在平台上精确定出桩位，放置导向架。导向架是高4米，平面2.6米见方的钢框架，中间有2.5米见方的空间。左8-1平台钢护筒施打过程如下：根据钢管桩施工的资料，此处软弱覆盖层约为1.5m，钢护筒预计打入2.5m，加工护筒总长为（1.8m×3+1.5m×3）,（1.5m×7）两节，加焊缝总长20.54m。

在钻孔过程中，因地质情况较为复杂，钻头对地基的扰动影响较大，容易出现缝隙和松散层，且护筒内泥浆水头、比重都比护筒外侧大，因此容易出现漏浆

现象。常用方法为在原护筒上接长护筒，继续打入的，直至穿过破碎层，使护筒入岩深度加长，堵住漏浆。左8-1在钻孔过程中，漏浆后，加振动锤将护筒又打入0.54m，前后共入覆盖层2.24m。

9.7钻孔桩施工

就位钻机进行钻孔桩施工。

9.8清孔

采用气举反循环法将孔内泥浆全部换为清水。孔底沉淀物厚度不得大于5cm。清孔彻底的标志是反复清孔，再无任何泥浆、石块喷出。根据孔深不同，一般3～5小时，可将孔内泥浆全部换完，达到沉淀要求。清孔完成后准确量测孔深，孔深应比设计超深不小于5cm。在灌注前（导管安装完毕后）检查孔内沉淀情况，如果大于设计要求，可按相同办法进行二次清孔，确保沉淀厚度小于规范要求值。

9.9砼的运输及灌注：

（1）钢筋笼施做：

钢筋笼在岸上进行加工，在成孔后用浮吊运至孔边，一般为15－18米为一节进行吊装，在第一次清孔结束后下钢筋笼，在钢筋笼焊接完毕后，注意钢筋的搭接长度，钢筋笼的垂直度，为防止钢筋笼偏位，在钢筋笼侧面加垫块。

（2）混凝土灌注

运输船上装有2.5m3料斗4个，砼由滑槽滑至运输船料斗内，由运输船将料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。使用一艘运输船，在整个砼的浇筑过程中，基本能保证40～45分钟一个循环（每循环为运输船运一趟混凝土，每趟10m3）。

9.10平台拆除

桩基施工完毕，由上至下拆除平台。