千岛湖大桥深水钻孔桩施工（5#墩）

千岛湖大桥深水钻孔桩施工（5#墩）

刘万伟 刘子振

（中铁大桥局集团一公司 郑州 450052）

摘要：介绍了千岛湖大桥水中5#墩钻孔桩施工的方案要点，即浮式钻孔平台在深水基础施工中的应用。 关键词：深水 钻孔桩 施工 要点 一、工程概况：

千岛湖大桥位于浙江省淳安县千岛湖库区，水深、地质复杂是本工程基础施工的重要特点。大桥设计以湖中暗礁为分界点将全桥分为两联，第一联为暗礁以南0#～10#台之间，采用70+7×105+70+40米V型墩预应力混凝土连续刚构，第二联为暗礁以北05#～0#台之间，采用5×60米预应力混凝土连续梁。大桥全长1225米，桥宽18米。全桥共16个墩台，共计64颗桩，其中水中墩14个，均采用高桩承台钻孔桩施工，5#墩位于水中最深处（43米左右），设计共有4颗桩，均采用水下35#混凝土，外径为1.8米的钢管混凝土结构，其桩顶标高为+95.8米，桩底标高为+32米，桩长63.8米。 二、5#墩处地质情况： 5#墩淤泥质亚粘土亚粘土本墩处覆盖层较薄，厚5.95米，上部为淤泥质亚粘土和亚粘土，厚1.6米；下部为卵石层，厚4.35米。基岩面高程卵石土弱风化细砂岩弱风化泥质粉砂岩26.03m～51.43m，岩层主要为弱风化细砂岩，基岩地层属单斜构造，岩层走向弱风化细砂岩弱风化泥质粉砂岩微风化泥质粉砂岩NE500～700,倾向NW，岩层倾角从桥址东南至西北端有变化，倾角80～100。其具体情况见地质柱状图（图一）： 微风化砂岩微风化细砂岩图一 地质柱状图

三、施工方案：

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由于水中墩较多，且水深，应用以往的固定平台和栈桥方案要使用大量的设备和材料，其周转困难，使用周期长，需投入大量的人力和财力，因此本工程采用浮式平台，在平台上设60t浮式门吊作起重设备，利用GJF-20冲吸反循环钻机成孔，通过驳船拖运岸上生产的混凝土进行封孔。具体实施方案和具体施工步骤见浮式钻孔船施工方案图（图二）和钻孔桩施工工艺流程图（图三）：

浮式平台 浮式平台定位 制作、拼装 插打钢护筒并安装平台 钢护筒制作 钻机安装就位并牢靠固定 钻机检修 钻孔 测量控制 测量孔深、检孔 清孔 钢管桩、钢筋笼及探测管安装 钢管桩、钢筋笼 加工验收 水封导管做拉 安装水封构架及水封导管 力和水密实验 （二次清孔）检查孔底沉淀并签证 砼生产严格 控制计量灌注水下混凝土 混凝土原材料检验 割除钢护筒 混凝土养护 清除浮浆、桩头凿毛

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图三 5#墩钻孔桩施工工艺流程图

下面就关键工序进行介绍： 1、大型临时设施的建立

浮式平台及其上60吨门吊作为水中钻孔桩施工最重要、最关键的大临设施必须通过详细的计算，周全的考虑才能付注实施。

（1）、在南北两岸各设一座栈桥码头，并在其上各配一台走行WD-20桅杆吊机负责装卸物资、钢结构场内拼装起吊构件和倒运平台。

（2）、60吨门式浮吊拼装顺序：

① 在下河码头附近组拼浮箱，并安装将军柱、马口、卷扬机等； ② 由码头吊机安装门式浮吊的立柱、大梁、天车等； ③ 门式浮吊拼装后进行1.25×60吨吊重试验；

④ 60吨浮式门吊走行由2台300匹拖轮拖动，到位后由锚缆固定，小范围精确定位通过紧锚完成。

（3）、60吨浮吊主要技术参数： ① 构架及钻孔平台部分重约400吨； ② 浮体重约216吨；

③ 浮力972吨（吃水深度按1.5米计）；

④ 悬臂部分最大吊重15吨，不悬臂部分最大吊重60吨；

⑤ 风力四级时，浮体摆动约5厘米，风力六级时，平台摆动约10厘米； ⑥ 单锚锚定力5吨；

⑦ 浮体允许倾斜2°，两个浮体吃水深度允许偏差30厘米； ⑧ 浮体顶面在任何时候均高于水面0.5米。 （4）、60吨浮吊浮运和抛锚定位：

抛锚定位是浮式平台施工的关键环节，为此成立专门的抛锚作业队，根据设计和施工需要，依次对各墩进行钻孔桩施工。

① 根据“锚锭布置图”所示测量锚位处水深，确定锚长，同时将水位的最大变化考虑进去；

② 再次检查在下河码头附近拼好已试吊的浮吊，通过各项签证后开始浮

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运；

③ 利用2艘300匹拖轮将浮吊推至墩位处精确定位，形成稳定的浮式工作平台，使钻孔平台平面位置偏差小于2厘米；

④ 在岸边设水标尺，每8小时观测水位涨落情况一次，及时收放锚绳（水位涨落幅度大于0.5米时）。 2、钻机选型及成孔方法

根据地质条件，钻机选择GJF-20型冲吸反循环钻机，φ2.2米钻头。每个钻孔平台上对角布置2台钻机，定时取渣，钻渣经钻孔平台上沉渣筒过滤沉淀后弃于指定位置。由于砂岩类地层研磨性特别强，而且岩石脆性小，所以冲击钻进入砂岩类地层，特别是微风化砂岩，成孔速度慢，而且钻头磨损很严重，需要经常修复和检查。成孔过程中应经常检查成孔情况，避免“梅花孔”和意外事件出现。 3、基础钢管的安装

成孔后经过清孔使孔内沉淀物达到规范要求，经过检查钻孔桩的孔径和倾斜度符合验收标准后，开始安装基础钢管。由于基础钢管达55.5吨，需通过60吨浮式门吊和墩旁临时浮吊共同完成。这一工序最重要的是根据对成孔的孔径和倾斜度的检查结果，安装钢管桩外侧不同高度、不同方向的保护层控制钢限位，以确保钢管桩位置的准确性，保证各桩受力需要。 4、水下混凝土灌注

经过基础钢管桩、钢筋笼的安装后，进行检查是否达到水下混凝土灌注条件,桩身混凝土标号为C35，采用导管法灌注。

混凝土在岸上工厂集中生产，由混凝土输送泵经过码头栈桥装入船驳上的大罐中，船运至墩位处，经60吨浮式门吊起吊倒入混凝土重仓内，经二次搅拌后倒入总槽，再用溜槽向导管顶口的漏斗输送。为了确保混凝土灌注顺利进行，施工中必须做好下列工作：

① 砍球前存贮大罐中足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度大于1米，在灌注过程中，应严格掌握导管的埋深始终控制在2～4米，不大于6米，任何情况下都不得小于1米，导管提升要缓慢，防止挂钢筋笼。

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② 砍球前，导管距孔底的高度要适当，一般取25～30厘米。 ③ 灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。

④ 正常灌注时总槽内的混凝土不应一次放完，以便于在混凝土供应速度慢时将总槽内的混凝土分批灌注，以保证导管底口处的混凝土经常处于活动状态。

⑤ 灌注作业连续进行，不得随意中途停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。

⑥ 为确保桩顶混凝土灌注的密实性和整个桩身混凝土的均匀性，增加混凝土的冲击能，当桩身混凝土距桩顶5m以后，必须在灌注混凝土时保持漏斗至混凝土的距离不小于5m。

⑦ 各项应急预案，保障措施，真实可靠，确保万无一失。 ⑧ 发现问题，及时分析，果断采取措施，避免发生断桩事故。 5、桩周压浆

成桩直径为φ2.2m，而钢管桩外径为φ1.8m，二者轴线重合，在河床以下至桩底之间就出现了一个宽度为20cm的圆环空隙，为了减少桩的自由长度，确保桩的稳定性，需要将此空隙充填级配碎石并压浆，这是本工程的一大难点和特点。见基础钢管与桩孔位置示意图（图四）:

基础钢管设计长度为下口距桩底4m，上口与桩顶平齐，具体长度视各墩情况而定。混凝土在灌注过程中需靠良好的质量和自身重力将钢管锚固在混凝土内，设计要求锚固长度不小于6m。具体实施步骤如下：

① 在基础钢管安装时一同埋设4根φ50mm压浆管；

② 混凝土灌注过程中，严格控制混凝土质量，确保基础钢管外侧被埋置6m，此期间主要控制水封导管埋深与基础钢管的位置关系；

③ 经检查符合要求后，进行级配碎石充填，；

④ 根据级配碎石的级配情况，测定空隙率，换算压浆需求量，确保压浆

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密实。

Φ2.8m钢护筒Φ1.8m基础钢管水位河床Φ2.2m桩径基础钢管底桩底图四　基础钢管和桩孔位置图（单位：cm） 四、实施效果

通过近60天的鏖战，5#墩4颗φ1.8米钢管钻孔桩顺利完成，于近日通过检测部门检测，结果全部为Ι类桩。这次浮式钻孔平台在深水基础施工中的成功运用为今后类似工程的顺利施工奠定了基础，提供了大量的经验资料。

作者简介：刘万伟（1970.6--），男，高级工程师，河南洛阳人，1992年毕业于武汉

交通科技大学土木系桥梁专业，学士学位。

通信地址：河南省郑州市南阳路93#大桥局后院57栋43# 邮编：450053 联系电话：0371—3678791 13592089976 E--MAIL：Lww511＠tom.com

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立面图65t天车天车走行大梁吊机构架钻架卷扬机钻孔平台水下连接系平面图锚绳分配梁P11/2平台1/2承台墩中天车线分配梁P1吊机构架锚绳侧面图65t天车天车走行大梁吊机构架中-60标准箱分配梁P1施工水位钢护筒主要机具设备材料表（以一个墩计）序号名　　称单位数量备　　注1中-60浮箱只402机动驳船艘1100HP3冲击钻机台24N型万能杆件t300浮式门吊和平台构架5中-160振动打桩机台16抛锚设备套1共用715吨砼锚只128Φ43锚链m10009Φ28钢丝绳m240010施工说明：　　1.将浮式钻孔船浮运到墩位处，抛锚定位。　　2.利用钻孔船上的平台做导向，下沉并插打Φ2.8m钢护筒。　　3.安装下放水下连接系，并牢固。　　4.每墩安装两台冲击钻机进行冲孔。附注：　　5.冲孔完毕、清孔，在Φ2.8m钢护　　1.本图尺寸以厘米计。筒内分节段下放Φ1.8m钢管。　　6.在钢管内分节段对接下放钢筋笼，浇注水下混凝土。图二 浮式钻孔船施工方案图 7

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