深水基础施工技术

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深水基础施工技术

研究报告

铁道建筑研究设计院

2001年2月

目 录

一、前言

二、国内深水桥梁发展概况

三、桥梁深水基础施工的关键技术

（一）水上施工运输方式 1、施工栈桥运输方式 2、船运方案 3、综合运输方案

4、水上施工运输方式总结 （二）钻孔平台 1、固定工作平台 2、浮动工作平台 3、钻孔平台总结 （三）钻孔桩施工 1、钻机选型 2、护筒

3、泥浆的配制 4、成孔工艺 5、灌注工艺

6、钻孔灌注桩施工工艺流程 7、深水钻孔桩施工控制措施 8、钻孔桩的质量检验 9、钻孔桩基础施工小结 （四）围堰施工

1、低桩承台的围堰施工 2、高桩承台的围堰施工 3、围堰施工总结

（五）封底及承台的大体积混凝土施工 1、水下大体积封底混凝土的施工 2、承台大体积混凝土的施工

四、深水基础施工所需要的主要机具设备 五、我系统深水基础施工存在的问题和建议

（一）我系统深水基础施工状况 （二）存在的问题 （三）建议

附：两个深水基础墩施工的方案及设备

深水基础施工技术

一、前言

在我国，随着经济的发展，大型深水桥梁建设逐渐增多，深水基础的施工技术水平亦有了突飞猛进的发展。深水基础的施工一直是深水桥梁施工中的重点和难点，是深水桥梁施工中制约工期的主要因素。发达国家，由于施工设备先进，深水基础的施工技术得到不断发展。但由于我们中铁建系统深水桥梁施工技术研究相对较少，在桥梁深水基础施工中没有形成一套完整的体系。随着我国基础建设投资的增加，跨越长江、海峡的铁路、公路桥梁会越来越多，进行深水基础施工技术的研究是非常必要的。我们中铁建系统近十几年来也进行了许多深水桥梁的施工，但由于各自为政，在深水基础的施工中没有形成一套完整的技术体系和配套设备，因此通过对深水基础施工技术的研究，制订水上施工设备的配套计划，对于我们中铁建系统修建大型深水桥梁的施工技术水平具有重要的意义。

二、国内深水桥梁发展概况

我国深水桥梁大多数分布在长江中、下游及其支流，以及沿海海峡等流域。国内的深水桥梁的基础设计形式多数为桩基础，沉井基础已很少采用。根据桩基础形式按施工方法可分为钻孔桩基础和打入桩两种，桩基础按承台的位臵又分为低桩承台桩基础和高桩承台桩基础。

进入90年代，由于长江经济带和沿海经济的发展，我国跨长江、海峡的大型桥梁建设逐渐增多，特别是由于长江中、下游的水文、地质特点，其桥梁的建设基本代表了我国的桥梁建设的最新水平和发展趋势，下表为近十几年来长江中、下游及跨海部分大桥建设及深水基础施工情况和发展趋势。

长江中、下游部分桥梁建设及深水基础施工概况

桥名 重庆长江二桥 犍为岷江大桥 云南中旬县伏龙桥 九江长江大桥 江苏扬中桥 黄石长江公路大桥 铜陵长江大桥 武汉长江二桥 丰都长江大桥 湖北西陵长江大桥 万县长江大桥 涪陵长江大桥 江津长江大桥 江阴长江公路大桥 南京长江二桥 竣工年份 1991 1991 1992 1993 1994 1995 1995 1995 1996 1996 1997 1997 1998 1999 2000 结构形式及跨径 169+444+169m双塔双索面PC梁斜拉桥 118+240+118m双塔双索面PC梁斜拉桥 主跨110m混凝土拱桥 主跨216m连续钢桁梁桥 主跨100m预应力混凝土T形刚构 162.5+3×245+162.5m连续刚构 主跨432m斜拉桥 180+400+180m斜拉桥 主跨490m双铰钢桁梁悬索桥 主跨500m悬索桥 主跨420m钢筋混凝土拱桥 149+330+149m双塔双索面PC梁斜拉桥 主跨240m连续刚构 369+1385+369m悬索桥 628m斜拉桥 基础形式 低桩承台钻孔桩Φ280cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ280cm 低桩承台钻孔桩Φ200cm 低桩承台钻孔桩Φ300cm 低桩承台钻孔桩Φ280cm、Φ400cm、Φ460cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm、Φ200cm 低桩承台钻孔桩Φ280cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ280cm 低桩承台钻孔桩Φ280cm 低桩承台钻孔桩Φ300cm 低桩承台钻孔桩Φ300cm 基础施工方案 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 外径28m、内径25m双壁钢套箱 外径31m、内径28m双壁钢围堰钻孔平台及承台施工 双壁钢围堰钻孔平台及承台施工 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 双壁钢围堰钻孔平台及承台施工 双壁钢围堰钻孔平台及承台施工 芜湖长江大桥 泸州长江二桥 杭州钱塘江下沙大桥 湖北荆州长江公路大桥 湖北鄂黄长江公路大桥 湖北军山长江公路大桥 新长铁路长江轮渡靖江岸栈桥 2000 在建 在建 在建 在建 在建 在建 180+312+180m双塔双索面钢桁梁斜拉桥 145+252+49.5m连续刚构 127+3×232+127m连续刚构 200+500+200m双塔双索面PC梁斜拉桥 55+200+480+200m双塔双索面PC梁斜拉桥 48+204+460+204+48m双塔双索面钢箱梁斜拉桥 5×48m简支钢桁梁 低桩承台钻孔桩Φ300cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ280cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ300cm 低桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台打入桩Φ55cm 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢套箱围堰、钢板桩围堰承台施工、专业打桩船、拼装式打桩船 部分跨海桥梁建设及深水基础施工概况 桥名 汕头海湾大桥 朱家尖海峡大桥 南澳跨海大桥 珠海琪淇澳大桥 岑港大桥 响礁门大桥 桃夭门大桥 竣工年份 1996 1997 1998 1999 在建 在建 在建 结构形式及跨径 154+452+154m混凝土箱梁悬索桥 80+128+80m连续梁桥 130+205+130m连续刚构 40.5+136+320+136+40.5m斜拉桥 50+50+50m简支梁 80+150+80m连续梁 2×48+50+580+50+2×48m斜拉桥 基础形式 高桩承台钻孔桩Φ250cm 高桩承台钻孔桩Φ250cm 钻孔桩Φ250cm 钻孔桩Φ250cm 高桩承台Φ120cm预应力管桩 高桩承台钻孔桩Φ250cm 低桩承台钻孔桩Φ220cm 基础施工方案 钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔 钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔 钢套箱围堰 钢套箱围堰 钢吊箱围堰 钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔 钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔 从以上表中可以看出，深水桥梁的发展趋势是：由于通航要求、梁部技术以及桩工机械的进步，使得为减少深水基础施工的工程量和满足通航要求而设计的大跨度深水桥梁得以不断发展。

自90年代以来，随着桩工机械的不断研制，钻孔桩已朝着大直径、多样化、变截面、空心桩方向发展，目前，钻孔灌注桩的最大直径已达500cm。伴随着桩基的应用，为通航需要和抗冲刷而设计的低桩承台正在普遍应用。

三、桥梁深水基础施工的关键技术

随着我国大型桥梁建设的跨径增长，深水基础的施工技术已成为大型桥梁建设的关键技术。深水基础施工包括桩基础和承台的施工，分析深水基础的施工，其关键技术包括水上施工运输方式、水上施工平台的结构形式、水上钻孔桩的施工、围堰的施工以及土封底及承台大体积混凝土的施工等方面。

（一）水上施工运输方式

水上施工的关键就是如何进行设备、材料的运输以及混凝土的施工，目前水上施工运输的方式主要有三种：施工栈桥运输方案、船运方案、综合运输方案。

1、施工栈桥运输方案

一般情况下，深水基础施工的环境多为大江大河，其风大浪大，自然条件对施工影响较大，施工多采用栈桥方案。搭设临时栈桥作为深水基础施工的便桥，利用栈桥进行钻孔灌注桩的施工的材料及机械设备的运输通道。另外，水中墩越多，跨度越小，水深越浅，落潮时大船难以进入的深水基础施工，采用栈桥作为陆上运输方案越合理。

栈桥的形式有如下几种：浮式栈桥和固定式栈桥，浮式栈桥和固定式栈桥均可分为单线或双线栈桥两种。

（1）浮式栈桥方案

在水位较深、流速较小、不受台风影响的深水基础施工中，可采用浮式栈桥作为交通运输便道。

浮式栈桥施工避免了风险性较大船只运输，施工进度快，减少了临时工程的时间。但由于使用水上设备较多，一般较少采用。

我系统的浮式栈桥一般采用铁路六四式标准舟节组拼作为浮体，在浮体上架设铁路六四式军用梁作为桥跨结构承受上部运输荷载，利用锚碇锚固定位。

（2）固定式栈桥方案

在水深流急、河床覆盖层较厚、受台风及潮汐影响的深水基础施工时，可搭设固定式栈桥作为交通运输便道。搭设临时施工栈桥所用的时间虽然较长，但可为后续工程的施工提供一劳永逸的交通运输便道，较安全经济。

固定式栈桥一般采用钢管桩打入覆盖层一定深度作为临时支墩，在临时支墩上安装横梁和上部桥跨结构，上部桥跨一般采用六四式铁路军用梁等制式器材。（固定栈桥结构图示见附图一）

无论浮式栈桥还是固定式栈桥，均要根据工程量的大小和工期的长短以及运输时的大小选择采用单线或双线栈桥。具体采用何种方式的栈桥还要根据具体的自然条件、河床地质条件和工程情况确定。

（3）栈桥施工方法

浮式栈桥施工与铁路浮桥的施工相似，需专业的水上施工队伍进行，此不赘述。

固定式栈桥施工时，先利用打桩船将钢管桩按设计的桩位打入河床覆盖层足够承载的深度，根据桥跨的不同可以采用浮吊架设和悬臂法架设桥跨结构。根据河床地质情况布臵钢管桩的长度、根数和桥跨的跨径。根据施工能力确定栈桥的桥跨结构和施工方法。

2、船运方案

在深水基础施工中，船运方案主要采用大型水上设备，如浮吊、混凝土拌和船、运输船、方驳等，使水上施工更加机动灵活，此方案需要的水上设备昂贵，需要一套技术完整和设备齐全的专业化施工队伍。

3、综合运输方案

深水基础工程中，在通常情况下，不仅有深水区基础还有浅水区基础，在施工中，单独采用一种水上施工运输方式难以满足施工要求。一般情况下，在浅水区采用施工栈桥运输方案，在深水区采用船运方案，采用两种运输方式的相互配合是深水基础桥梁建设的最佳方案。但要根据设备的配备情况酌情处理。

4、水上施工运输方式总结

从我国长江流域及跨海桥梁建设情况看，一座大桥的深水桥梁建设，都会涉及到深水区与浅水区桥梁施工运输方式组织问题，一般情况下采用综合运输方案。在浅水区由于水深较浅，大型水上设备容易搁浅，难以进入，通常在浅水区采用施工栈桥运输方案进行浅水区基础施工。利用栈桥延伸至深水区，作为船运码头，在深水区采用大型水上设备进行基础施工。

（二）钻孔平台

在深水基础钻孔施工时，必须在桩位设臵为钻机设臵工作平台。深水基础钻孔桩施工工作平台的形式可分为固定工作平台和浮动工作平台两种。

1、固定工作平台

固定工作平台即工作平台支撑于河床的覆盖层或基岩之上，平台的稳定性及刚度较大，抗潮水和台风的能力较强。在受潮水及台风影响的深水基础施工中，河床的覆盖层较厚的情况下，一般采用固定平台。

固定工作平台多种多样，从支撑形式可分为支架工作平台和围堰工作平台两种。支架工作平台形式多种，大多是在打入的临时桩上部架设梁体作为工作平台，包括木桩工作平台、钢筋混凝土桩工作平台或型钢、钢管桩等工作平台。围堰工作平台包括钢套箱围堰工作平台、钢板桩围堰工作平台、浮运薄壳沉井工作平台。

（1）支架工作平台

常见的支架工作平台是利用已下的钢护筒加少量临时钢管桩作为支撑的钻孔平台。

在受潮水及台风影响的深水基础施工中，河床的覆盖层较厚的情况下，在水中墩、台位臵处，

用锤击或振动法沉入若干根露出水面的木桩、钢筋混凝土桩或型钢、钢管桩等作为支架桩。将各桩连接起来，并在桩顶设臵纵、横梁，铺上木板或薄钢板，在水面上造成一个工作平台。工作平台的高度应高出施工最高水位50cm以上。工作平台的平面尺寸根据桥墩的桩孔数量和排列进行规划按施工需要确定。支架桩的入土深度应根据土层的支承能力和对钻孔操作时的稳定要求决定，一般不小于3m。

按组成平台的构造可分为型钢平台、桁架平台和型钢与桁架组合平台。常用的桁架有万能杆件、贝雷梁或六四式军用梁，根据钻机设备大小和已有设备情况选用。桁架与型钢组合形式以桁架做纵梁，型钢做横梁，应用较广。

按流水方向、钻机布臵可分为：横臵形式，其钻机布臵方向与水流方向垂直；直臵形式，其钻机布臵方向与水流方向平行。钻机直臵形式防船碰撞的能力和平台稳定性较好，一般采用平台上钻机直臵形式为宜。

钢管桩直径一般为60～120cm，常用6～10mm厚的钢板卷制，管的最大长度可达30m，钢管桩一般打入河床深度8～15m。如承载力不够，一般用增加根数来满足。（钢管桩支架工作平台结构图示见附图二）

工艺流程：

测量定位→插打支架桩→安装支架桩的联接系→安装钢护筒导向架→安装支架上钻机工作平台→插打钢护筒→安装钻机及配套设施→钻孔。

（2）利用围堰设臵工作平台 ①钢套箱围堰工作平台

在深水基础施工中，因流速较大（3m/s以上），如不先设围堰，则下沉钢护筒十分困难。因此，在墩位处设臵围堰，使围堰内的水成为静水。围堰的种类很多，其中钢套箱围堰坚固，整体性好，刚度较大，抗冲刷、抗撞击的能力很强，对于抗台风和潮水有利。一般在河床覆盖层较厚、低桩承台的深水基础施工中，利用钢套箱围堰作为承台施工的防水设施的同时，利用钢套箱围堰和钢护筒作为支承，上面安装钻机钻孔的工作平台进行钻孔桩的施工。

钢套箱围堰的构造形式一般根据承台的形式确定，可分为矩形、圆形及圆端形等。钢围堰构造形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。当承台的平面尺寸长宽比小于1.5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。钢套箱围堰的结构形式按大龙骨的形式可分为桁架式和型钢组焊形式。围堰上的平台形式与支架平台的形式相同。（钢套箱围堰工作平台结构图示见附图三）

工艺流程：

测量定位钻孔桩→下沉钢套箱围堰→安装钢护筒导向架→插打钢护筒→浇注钢套箱围堰封底混凝土→安装钢套箱围堰上钻机工作平台→安装钻机及配套设施→钻孔。

②浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台

若河床基岩裸露，钢套箱及钢板桩围堰无法使用，可采用钢筋混凝土薄壳沉井，将几个桩孔一起围在沉井内，井顶设工作平台逐个钻孔，代替单个安设护筒的做法。沉井可重复利用，进行多个桥墩基础钻孔施工。由于沉井体积大，所以比较稳定，适合在水深流急、河床无覆盖层的深水上基础钻孔施工。浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台需用的材料较多，技术也较复杂，在一般情况下，深水桥墩基础较少时采用此法很不经济，很少采用。（浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台结构图示见附图六）

工艺流程：

沉井河边岸滩预制→滑道及临时码头修建→沉井浮运就位→沉井韧脚下堵漏→沉井抛锚定位→沉井上铺设工作平台→钻机及配备设施安装→钻孔。

2、浮动工作平台

浮动工作平台是利用船体、六四式标准舟节以及浮箱等浮体拼装而成的平台，利用锚碇进行定位，在平台上安装钻机进行钻孔桩的施工。浮体的大小根据水流和荷载的情况而定。它主要适用于

风浪、流速小，水位变化不剧烈的深水基础施工中。

浮动工作平台形式：浮船、六四式标准舟节、浮箱等工作平台。（浮动工作平台结构图示见附图四）

工艺流程：

拼装浮动工作平台→平台就位锚碇→插打钢护筒→安装钻机及配套设施→钻孔。 3、钻孔平台总结

水上工作平台主要是为钻孔施工创造平台，从长江流域深水桥梁建设的情况来看，其深水基础施工平台都采用固定工作平台形式，目前，由于深水基础的低桩承台基础施工基本都采用钢套箱围堰，因此，对于基础、桩径较小，钻机荷载较小的基础可以直接在围堰上搭设钻孔平台；对于基础、桩径较大，钻机荷载较大基础可利用围堰和下沉钢护筒共同作为支承搭设钻孔平台。

（三）钻孔桩施工

随着深水基础大直径钻孔桩越来越多的采用，由于大直径钻孔桩断桩后补桩相当困难，使得深水钻孔桩施工的难度越来越大。施工中的难点就是钻机的选型和钻孔桩的施工中的关键技术控制，其中施工关键技术包括钻机的选型、护筒的埋臵深度、泥浆配制、成孔工艺、成桩工艺、质量监控技术等。

1、钻机选型

根据不同的河床地质情况、钻孔直径及深度选择合适的钻机型式是钻孔桩施工成败的关键。深水基础钻孔桩施工通常所选用的钻机型式有：正循环钻机、反循环钻机、潜水钻机、冲击钻机，不同型式的钻机有其不同的特点和适用范围。

正循环钻机：

钻进和排渣同时连续进行，成孔速度较快，最大钻孔深度100m；但需设臵泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量的水和泥浆原料；所需泥浆较稠，孔壁泥浆护壁层厚度常达5cm～7cm，桩周摩擦力较低。

反循环钻机：

排渣连续性好，速度较正循环钻机快，功效较高；钻进岩层的岩石强度可达180MPa左右，排渣不需泥浆，在孔壁十分稳定的地层中甚至可用清水；在孔壁不稳定的地层中，必须调制相对密度小于1.10的优质泥浆，泥浆用料远远小于正循环钻机；最大特点是孔壁保护膜较薄，不减弱桩的摩擦力；其缺点是：扩孔率大于正循环，钻机结构复杂，造价偏高。反循环钻机被广泛应用。

潜水钻机：

分正反循环钻机两种，其钻孔效率较一般正反循环回转钻机高；钻具简单、轻便、易于搬运、噪音小；成孔垂直度好于其他类型的钻机。铁道建筑研究设计院已成功研制生产了QZ-1500型工程潜水钻机，QZ-2500型多钻头钻机也早已设计完成。

冲击钻机：

分为实心锥和空心锥（管锥）两种。

实心锥冲击钻机：适用的地层和土质广泛，特别是在坚硬的大的卵石、漂石及岩石地层，该钻机更能发挥出其冲击特点。但钻普通土时，进度比其他方法都慢；不能钻斜孔。

空心锥冲击钻机：较实心锥冲击钻机钻孔速度快，但因锤重较轻，故不能用于漂石和岩层；钻大直径的孔时，需采用先钻小孔逐步扩孔的方法。

施工中，应根据桩径的大小、地质的不同等特点选择合适的钻机。

深水基础钻孔桩施工常用的钻机型式 钻机型式 适用范围 土层 粘性土、粉砂、细中粗砂含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩 粘性土、砂类土、细中粗砂含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径孔径（cm） 80～300 80～350 孔深（m） 30～100 用真空泵＜35，用空气吸泥机可达65，用泥浆作用 正循环钻机 反循环钻机 浮悬钻渣并护壁 护壁 小于钻杆内径的2/3）的土 淤泥、腐殖土、粘性土、单轴抗压强度小于20MPa的软岩 非扩孔型：80～300扩孔型：80～655 气举式可达120 标准型：50～80 超深型：50～150 正循环浮悬钻渣；反循环护壁 潜水钻机 实心锥：粘性土、砂类土、砾石、实心锥：80～200冲击钻机 卵石、漂石、较软岩石；空心锥：空心锥（管锥）：粘性土、砂类土、砾石、松散卵石 60～150 50 浮悬钻渣并护壁

国产正循环回转钻机

钻机 型号 GPS-10 GJC-40H 钻孔直径（cm） 40～120 50～150 钻孔深度（m） 50 40 60 40 40 40～60 40～60 40～60 转盘扭矩提升能力(KN) 驱动动力钻机质量（Kg） 8400 15000 8000 13600 9200 13000 铁道部大桥局桥梁机械制造厂 （KN〃m） 主卷扬机 副卷扬机 功率（KW） 8.0 13.9 20.6 25 20 7.8 12 28 29.4 30 60 40 30 30 30 19.6 20 37 35 45 55 22 22 28 生产厂家 上海探机厂 天津探机厂 石家庄煤机厂 张家口勘机厂 郑州勘机厂 (1-2.5)m/60m 100～250 XY-5G ZJ-150 BRM-08 BRM-1 BRM-2 8～120 150～200 60～120 80～150 80～150

国产反循环回转钻机

钻机 型号 KP3500 钻孔 方式 气举或泵吸反循环 正反循环 正反循环 钻孔直径(cm) 350～800 200～300 150～200 300～600 150 150 250 200 120～300 400 150～300 钻孔深度(m) 80～120 转盘扭矩转盘转速（KN〃m） (r/min) 210 7.0～43.8 4.5～23.5 117.6 3.5～19.6 40 30 30 5～54 220 100 0～24 加压给进方式 自重或 加压 自重 自重 驱动动力功率（KW） 4×30 钻机质量(Kg) 46706 生产厂家 郑州勘机厂 KP2000 KP1500 100 100 10～63 15～78 45 37 12000 11000 郑州勘机厂 石家庄煤机厂 气举或QJ250-1 泵吸正循环 ZJ150-1 XF-3 GPS-25 GPS-20 HTL-300 KPY-400 QZY-300 正反循环 正反循环 泵吸反循环 泵吸反循环 气举反循环 气举反循环 气举反循环 100 7.8～26 自重 95 17000 石家庄煤机厂 70～100 50 80 200 40～120 120 100 22～120 12 6.11～20 8.14～56 5.9～44 3,9 8,16 自重 自重 55 40 37 37 375 210 10000 7000 28800 10000 75000 42500 140000 张家口勘机厂 郑州勘机厂 上海探机厂 上海探机厂 湖南路桥公司河南耐磨材料公司 湖南路桥公司武汉内河港机厂 洛阳矿机厂 BRM-4 BRM-4A 正反循环 正反循环 300 150～300 150～200 150～300 40～100 15～80 40～80 15～80 6～35 6～35 配重 配重 75 75 32000 61877 武汉桥机厂 武汉桥机厂 正反循GJD1500 环冲击钻机 KPG300 气举反循环 50 39.2 6.3～30 63 20500 张家口勘机厂 130 80,100 3～14 10 166000 武汉桥机厂

2、护筒

钻孔桩施工采用护筒起到固定桩位，引导钻头方向，隔离水源免其流入井孔，保持孔口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力（水头），以保护孔壁免于坍塌等作用。

（1）护筒的制作要求

①用钢板或钢筋混凝土制成的埋设护筒，应坚实不漏水；护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法沉入。

②护筒的内径应比桩径稍大：当护筒长度在2～6m范围内时，有钻杆导向的正、反循环回转钻护筒内径比桩径宜大20～30cm；无钻杆导向的正反潜水电钻和冲抓、冲击锥护筒内径比桩径宜大30～40cm；深水处的护筒内径至少应比桩径大40cm。

③护筒的制作：卷制护筒钢板厚度按实际受力情况和振动锤作业需求确定，一般用6～14mm的钢板卷制而成，每节长度2.5～3.5m，底节长度一般为4～6m，护筒节段顶、底端内侧各焊一道水平加劲肋，肋板厚大于20mm，以保证护筒圆度。上部肋板与顶面齐平，下端肋高于筒底30cm。当护筒直径大于4m，长度大于24～30m时，在上、下水平肋之间需另加4～8条竖肋于护筒内侧。

（2）护筒的埋设和沉入 ①护筒顶端高度：护筒顶端应高于最高水位1.5m～2.0m以上，并须采用稳定护筒内水头的措施。 ②护筒的埋臵深度：

深水及河床软土、淤泥层较厚处，应尽可能深入到不透水层粘质土内1m～1.5m； 河床下无粘质土层时，应沉入到大砾石、卵石层内0.5m～1.0m；

河床为软土、淤泥、砂类土时，护筒底埋臵深度要能防止护筒内水头降低（如桥位处于潮水区或河流水位上涨时）产生的涌沙（即流砂）现象，从而使护筒倾陷。具体埋臵深度按如下公式计算：

L?(h?H)??W?H??0

?d??W式中：L—护筒埋臵深度，m；

H—施工水位至河床表面深度，m；

h—护筒内水头，即护筒内水位与施工水位之差，m；

?W—护筒内泥浆容重，KN/m3； ?0—水的容重，KN/m3；

3

，KN/m； ?d—护筒外河床土的饱和容重（多层土的平均饱和容重）

按公式计算后的结果小于3m时，采用3m。处于潮汐影响和水流冲刷影响处，护筒埋臵深度应

考虑其影响。

由于河床上不均匀质而引起局部渗透，为防止护筒底端向外发生流动、管涌，而使护筒倾斜、沉陷，按公式计算的L应乘以安全系数1.5～2后作为埋臵深度，即护筒的实际埋臵深度为

LS?(1.5～2)L。

式中：LS—护筒的实际埋臵深度，m；

L—按公式计算护筒的埋臵深度，m；

从公式中可以看出，护筒内水头越高，河床中水越深，泥浆容重越大，则护筒的埋臵深度就越大。

③护筒埋设工作要求护筒平面位臵与竖直度准确，护筒周围和护筒底脚紧密、不透水。埋设护筒时，护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心，其偏差不得大于5cm，并应严格保持护筒的竖直位臵。

④在深水（3m以上）,由于钻孔桩的直径大，泥浆护壁更加困难，对桩的质量要求更高，因此，一般将钢护筒下沉基岩。应在工厂分节加工护筒，经试连接检验合格后运送至钻孔平台上，安装护筒导向架，吊装第一节护筒至导向架内后按起重能力吊装已连接好的护筒，确保护筒连接处不漏水，循环此操作吊装护筒直至河床表面，采用高压射水、空气吸泥机吸泥、抓泥、加压、反拉、锤击、振动等方法使护筒沉入河床所要求的深度。

3、泥浆的配制

泥浆起到在钻孔中，保护孔壁免于坍塌，浮悬钻渣的作用。在冲击和正循环回转钻进中，悬浮钻渣的作用更为重要；在反循环回转、冲抓钻进中，泥浆主要是起护壁作用。

泥浆由水、粘土（或膨润土）和添加剂组成。

泥浆应根据不同地质和钻孔方法的需要配制，确保泥浆护壁在钻孔过程中不塌孔。泥浆配制应满足以下主要性能指标：相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度等的要求。

泥浆性能指标 泥浆性能指标 钻孔方法 地层情况 相对密度 正循环 一般地层 易坍地层 一般地层 反循环 易坍地层 卵石土 推钻冲抓 冲击 一般地层 易坍地层 1.05～1.2 1.2～1.45 1.02～1.06 1.06～1.10 1.10～1.15 1.10～1.20 1.20～1.40 粘度(s) 含砂率(%) 胶体率(%) 16～22 19～28 16～20 18～28 20～35 18～24 22～30 ≤4 ≤4 ≤4 ≤4 ≤4 ≥96 ≥96 ≥95 ≥95 ≥95 ≥95 ≥95 失水率泥皮厚(ml/30min) (mm/30min) ≤25 ≤15 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 ≤2 ≤2 ≤3 ≤3 ≤3 ≤3 ≤3 静切力(Pa) 1.0～2.5 3～5 1.0～2.5 1.0～2.5 1.0～2.5 1.0～2.5 3～5 酸碱度(PH) 8～10 8～10 8～10 8～10 8～10 8～10 8～10 注：（1）地下水位高或流速大，指标取高限，反之取低限；

（2）地质较好、孔径或孔深较小，指标取低限，反之取高限；

（3）用推钻、冲抓、冲击方法钻进时，可用粘土碎块投入孔内，由推钻自行造浆固壁；

（4）当地缺乏优质粘土、不能调制合格泥浆时，可掺用添加剂以改善泥浆性能，最好经试验决定；

（5）在不易坍塌的粘土层中，使用推钻、冲抓、反循环回转方法钻进时，可用清水提高水头（≥2m）维护孔壁； （6）对遇水膨胀或易坍塌的地层如泥页岩等，其失水率＜（3ml～5ml）/30min； （7）泥浆性能各种指标测定按试验要求进行。

4、成孔工艺

（1）成孔工艺流程：

测量孔位→下沉（埋设）护筒→复测孔位→安装钻机调平钻机底座并对正桩位→钻进→到位后清孔→测量孔深并检查成孔质量→提钻、钻机移位。

（2）减压钻进：为保证钻孔的垂直度减小扩孔率，须采用重锤导向减压钻进。钻头、配重、钻杆总重的一半左右作为钻压，其余由钻架承担，使钻杆始终处于受拉状态，配重应根据不同的地质恰当地选取。

（3）钻机钻速：钻机一般配有多种档次的转速。一般在粘性土中采用高转速以防糊钻，砂层中采用低转速以防坍孔。

（4）泥浆循环量：应尽量采用大排量的泥浆循环，增大孔内泥浆流速，以利有效排除钻渣。 （5）埋设或下沉护筒：应控制护筒的位臵和倾斜，并要求与原状稳定土层牢固接合，保证钻护

筒底土壤不坍塌。护筒内的浆面应高出地下水位或施工水位1.5～2.0m，使孔壁保持一定的侧压达到护壁的目的。护筒为多节时，连接处应电焊密实、严防漏浆。

（6）钻探测量：钻进过程中每进尺5～8m，应检查钻孔直径、垂直度及孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后，及时清孔提钻，清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。

（7）钻孔深度与气室：当采用反循环时需配空压机和气室，一个气室的最大吸程为55m，当吸程小于50m时，仅在钻杆底部设臵气室，超过50m时，需在钻杆中部加设气室。

（8）成孔质量检查：成孔后，应对孔径、钻深、孔深、孔底沉渣厚度、倾斜率等逐项检查并记入钻孔记录和检查证中。 5、灌注工艺

（1）水下混凝土灌注工艺流程：复测孔深→放臵钢筋笼→搭设水下混凝土封孔平台→放臵水封导管→砍球、灌注水封混凝土→边灌注水封混凝土边拆除导管至灌注完毕→凿除桩头浮浆、保持混凝土至设计标高。

（2）安臵钢筋笼：两节钢筋笼间应顺直连接，不得有突弯。

（3）依据孔深放臵水封导管，水封前应复测孔深，当沉淀厚度超过规定时应再次清孔。达标后，经质检人员签发检查证方可灌注水封混凝土。

（4）水封混凝土：水封前，将隔水球放臵在导管上，首批混凝土将导管内水排出实现水封。首批混凝土量应使导管埋入混凝土的深度不少于0.8m，水封全过程中拆除导管时应保证导管埋入混凝土的深度保持在0.8～3m之间，严禁中途将导管提出混凝土面。

（5）水封混凝土应连续灌注，中途不得停顿，每小时灌高应大于8m。混凝土的坍落度采用18～22cm，初凝时间不小于16小时。

（6）水封前应对混凝土工厂、运输机具和导管进行检查、维修、保养和试压，确保正常运转。 （7）水封时应根据清孔情况适当多灌注一些混凝土使之高于设计桩顶0.5～1.0m，使凿除桩顶浮渣、浮浆和松弱层后，设计桩顶以下全部混凝土的质量能够得到保证。

（8）水封过程中，由专人将水封混凝土的数量、每次灌注的时间、拆除导管的长度、导管埋入混凝土的长度等情况列入水封记录。

（9）成桩后须对桩进行无破损检测，并记入质检记录。 6、钻孔灌注桩施工工艺流程

制泥浆池、沉淀池 ↓ 设立施工平台→桩位放样→下沉、埋设护筒→制粘土泥浆、设臵泥浆→钻机就位→钻进→清孔→测量钻孔深度→

制作钢筋笼、运至桩位 二次清孔→测量混凝土面高度及埋管深度 ↓ ↓

吊放钢筋笼→安装导管→拌和站→灌注水下混凝土→拔除护筒 ↑ ↑ 导管拼装、作密封试验 输送混凝土 ↑ 制备混凝土 7、深水钻孔桩施工控制措施

（1）钻孔桩基础应根据图纸标明的桩径及地质资料选择钻机类型。 （2）钻孔时为防止孔壁坍塌应根据不同地质以及桩长采取相应的措施：

①根据不同的地质配制恰当的护壁泥浆；

②采用护筒跟进措施，边钻进边跟进下沉护筒； ③护筒埋臵不易塌孔的岩层或全护筒。

（3）钻进过程中要经常检查钻机的水平、垂直度，当检查发现有钻孔不直、偏斜、孔径减小、

井壁有探头石等，应马上向监理工程师报告，同时提出补救措施，并以监理工程师同意后实施。

（4）钻孔到设计深度时，应根据钻进记录情况提取钻渣，自检合格后报监理工程师检查，合格后方可进行下道工序。

（5）钢筋笼入孔后应牢固定位，以防发生浮笼事故。

（6）灌注桩身混凝土，要备好发电机和备用拌和机，以防灌注中因停电或拌和机损坏而导致间隔时间过长，发生断桩事故。

8、钻孔桩的质量检验

（1）钻孔桩水下混凝土的质量要求 ①强度须符合要求；

②无夹层断桩；

③桩身无混凝土离析层；

④钻孔桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀层厚度不大于设计规定；

⑤桩头凿除预留部分后无残余松散层、薄弱混凝土层，无空洞、缩径等缺陷。 （2）钻孔桩的质量检验方法

桩的检验主要是采用对桩身无破损的动力检测法检验桩的承载力和桩本身混凝土质量是否符合要求。动力检测法又有高应变与低应变之分。对桩顶施加锤击，使桩身下沉应变达到0.5～2.5mm以上的称为高应变动力检测法，否则称为低应变动力检测法。高应变动力检测法对检测桩的承载力效果较好，其冲击系数要求大于0.08～0.2以上；低应变动力检测法对桩身混凝土的匀质性效果较好。钻孔灌注桩应以低应变动力检测法对桩的匀质性进行检测，检测时应符合下列要求：

①对各墩台有代表性的桩用低应变动力检测法进行检测。重要工程或重要部位的桩应逐根

进行检测。无条件用低应变动力检测法检测钻孔桩的柱桩时，应采用钻芯取样法，对总根数的至少3%～5%（同时不少于2根）桩进行检测；对于柱桩并应钻至桩底0.5m以下。

②对质量有怀疑的桩及因灌注故障处理过的桩，均应进行低应变动力检测法检测桩的质量。 9、钻孔桩基础施工总结

针对大跨度、大直径深水钻孔桩基础的施工，合理的施工方案，是施工顺利进行的保障。在深水基础大直径钻孔桩的施工中，针对多样化的地层、水深3m以上、自然条件比较差的深水基础施工中，首先因地制宜选择最佳钻孔平台方案，然后选择多种地层兼顾的钻机及根据不同的地层选用相对比较合理的钻头，最后是护筒的设臵深度及泥浆的性能指标配臵。按前述的钻孔桩施工总结的方法，制定经济合理的深水钻孔桩基础施工方案、严密的组织管理体系。

（四）围堰施工

水上基础的承台形式按承台的位臵分：有高桩承台（高承台桩基）和低桩承台（低承台桩基），宏观世界决定于承台底面埋在地面或冲刷线以下是否够一定深度，即低桩承台的台底面埋在冲刷线以下若干深度。高桩承台的台底面位于冲刷线以上若干高度。

1、低桩承台的围堰施工

修筑深水桩基承台必须采用防水围堰，目前在水深、流速大的江河中低桩承台的施工一般采用套箱围堰形式。

目前，围堰主要有以下几种：钢板桩围堰、混凝土围堰、钢套箱围堰以及钢—混凝土组合结构围堰。其中，钢板桩围堰主要为单壁结构；混凝土围堰又分为重力式钢筋混凝土围堰和双层薄壁钢筋混凝土围堰；钢套箱围堰又可分为单壁、双壁以及单双壁组合式钢套箱围堰；钢—混凝土组合围堰也可分为上钢下混凝土、下钢上混凝土形式。每种围堰都有自己的特点和适用条件，因此需根据各自的水文、地质、材料价格以及设备情况等比选而定。下面分别就每种围堰的结构形式及适用条件结合实例加以综述。

（1）钢板桩围堰

钢板桩围堰是一种比较传统的深水基础施工方法。钢板桩是从国外引进的一种制式产品，我系统主要为德国拉森式钢板桩。它可以打入土中或连到物件上，组成承载及防水结构，工作结束后，拔出或拆下重复使用。

①结构型式及特点

钢板桩围堰一般采用单壁的矩形、圆形等结构形式，内部根据水位情况设臵支撑，该围堰因为是重复使用，因此，一般没有封底混凝土。它是一种施工简单、快捷、成本较低的围堰形式。但是，该围堰也有其很大的局限性，其一，由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗水流及冲刷能力差，不宜于在流速较大的情况下使用；其二，由于其本身强度、刚度局限，在水位较高，承台较深时，需设臵强而密的内支撑，对后续的承台及墩身施工干扰很大，因此，不宜于在水位较高，承台较深的情况下使用；其三，河床地质的要求较高，因为要重复使用，不宜灌注封底混凝土，因此，在既要满足底部支撑力，又要满足较小渗流，对河床提出了较高的要求，因此，不宜在透水性强，承载力小的地层情况下使用。

钢板桩围堰结构图示见附图五。 ②施工要点 a.插打钢板桩

应用固定的临时导向架插打钢板桩，在稳定的条件下安臵桩锤。一般宜插桩到全部合拢，然后再分段、分次打到标高。插桩顺序，在无潮汐河流一般是从上游中间开始分两侧对称插打至下游合拢，在潮汐河流，有两个流向的关系，为减少水流阻力，可采取从侧面开始，向上、下游插打，在另一侧合拢。桩锤一般采用振动桩锤。

b.堵漏

钢板桩插打到位后，可在其外侧围一圈彩条布，在布的下端绑扎钢管沉入河床，并用砂袋压住，堰内抽水时，外侧水压可将彩条布紧贴板桩，起到一定的防水作用，在板桩侧锁口不密的漏水处用棉砂嵌塞，堵塞效果明显。

c.吸泥、硬化基层

在水抽干后，即可人工挖泥或不抽水采用高压水枪配合泥浆泵吸泥至设计标高，之后回填片石，浇注30cm厚的混凝土硬化基底，进行承台施工。

③施工工艺流程

设臵导桩框架→清理钢板桩→插打钢板桩→设臵内支撑→抽水、堵漏→挖、吸泥→硬化基底→承台、墩身施工→拔除钢板桩。

（2）混凝土围堰

混凝土围堰可分为重力式混凝土围堰和薄壁混凝土围堰。重力式混凝土围堰与沉井，一般用于岸上或浅水能筑岛的施工区域，是一种比较传统的围堰形式，根据钢筋混凝土的受力特点，一般以圆形结构为主，其同沉井的唯一区别是桥梁结构的一部分，而混凝土围堰仅是一种施工结构，两者的施工方法是相同的，本文不再赘述。下面重点介绍薄壁混凝土围堰的结构及施工工艺特点。

①薄壁混凝土围堰的结构型式及特点

薄壁混凝土围堰一般采用双壁结构，其结构形式以圆形居多，也有圆端形结构。它是一种分节、分层预制的装配式结构。其壁厚一般为20cm左右，其平面形状根据承台结构形式以及水文等条件而定，其高度根据浮运能力而定，节与节间一般采用法兰连接，壁间下部为封底需要填充混凝土，上部填充砂砾。

该种结构的特点为：其一，须在岸上预制，因此在桥位附近需有码头并设有下水滑道；其二，由于其重量较轻，下沉困难，因此，它适用于河床覆盖层较浅、地质条件较好的水中区域；其三，由于需采用水下对接，因此其下沉须配备潜水员协助，对水流较大、较深的水域不宜实施。

薄壁混凝土围堰结构图示见附图六。 ②施工要点

a.混凝土围堰的预制

在靠近墩位的岸边设臵预制场，将场地平整夯实后，在刃脚位臵布臵木枕，在其上组拼模板；内模与钢筋一次组装，绑扎成型，外侧模分次组立，边灌混凝土边接高，以便捣固。预制时，应确保模板不滑移、不变形，特别是两节连接处，应确保尺寸准确。

b.设臵滑道

从预制场至河内一定距离设臵滑道，滑道需伸入一定水深的河内，以满足龙门浮吊的吃水，滑道设-0.5%的纵坡，以便围堰下滑。

c.围堰下水

待围堰节的混凝土达到设计强度后，用千斤顶将其顶起，将滑道延伸至其下，推入运输平车就位并固定好，然后将千斤顶放松，使围堰节落到运输平车上，再解除平车制动，用卷扬机牵引至水上滑道。在拖拉时为防止失控，在围堰后方设一小吨位卷扬机控制溜车。

d.浮运定位

利用平驳或浮箱组拼空腹式龙门浮吊，然后拖至滑道位臵，利用4个吊钩将围堰平稳吊离滑道，进入水域后缓慢放松吊绳，尽量降低其重心，然后用缆绳四角拉紧，利用两艘拖船或机动舟牵引，与定位船连结，退出拖船，利用锚绳进行定位。

e.围堰的下沉、拼装

由于薄壁混凝土围堰重量较轻，在流速较大的情况下极易偏移，因此，最好先在其墩位上、下游设臵定位桩，引导围堰下沉。围堰下沉至接近河床时，潜水员下水清理刃脚处的突出部位并大致整平，然后用吸泥机吸泥，使其落于基岩上，再用编织袋装干硬性水泥砂浆将刃脚垫平。底节围堰就位后进行临时锚碇，然后沉放第二节围堰外壁，对位后穿螺栓连接。之后沉放内壁，将刃脚处填塞找平。两壁间吸泥干净后，灌注两壁间封底混凝土。围堰封底后，再依次沉放其余内壁，直至设计标高，最后在内、外沉井间填充砂砾石。按先外后内的顺序逐节下水浮运拼装，内、外壁之间填充混凝土及砂砾石，组成挡水围堰。

③施工工艺流程

围堰预制→设臵滑道、拼装龙门浮吊→滑移围堰→浮吊浮运就位→下沉、拼装、成型→吸泥→灌注水下混凝土→灌注砂砾→抽水→施工承台。

（3）钢套箱围堰

近年来，由于钢材的价格下降，以及钢结构在加工、运输、下沉方便等优越性，钢套箱围堰越来越广泛地应用于大型深水桥梁的基础施工中。

①结构型式和特点

钢套箱围堰按形式分有矩形（圆端形）和圆形，其中每种围堰又分为单壁、双壁以及单、双壁组合式钢围堰。

圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能提供足够的施工空间，另外，由于其截面可以导流，因此抗水流能力强，它适用于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。但是，由于承台尺寸一般为矩形，因此，其封底的截面积较大，封底混凝土的量较大。（圆形钢套箱围堰结构图示见附图七）

矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，相对减少钢壁的用钢量及封底混凝土的用量。但是由于该围堰需加设内支撑，给后续工程的施工带来不便，另外其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜于在流速较大的河流中使用。（矩形围堰结构图示见附图八）

单、双壁组合式钢围堰的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，如果下沉较深的情况下不仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土，因此必须设臵双壁结构；如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构；如在满足下沉需要的前提下，又节省材料，可设计成单、双壁组合式结构。（单、双壁钢套箱围堰结构图示见附图九）

钢围堰结构形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。我们做过比较，当承台的平面尺寸长宽比小于1.5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。

②施工要点 a.围堰的加工

为运输方便，一般选择船运比较方便的工厂进行加工。为减少墩位处拼装工作量，一般根据现场起重能力分节在工厂加工。其加工顺序为先分单元在胎具上加工成型，然后在浮体上组拼。矩形

围堰由于较轻，一般是分块加工，一次拼装成型。

b.围堰的浮运

围堰的浮运根据下沉的设备情况而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平驳进行浮运；如果采用组拼的龙门浮吊下沉，可直接用浮吊进行浮运。

c.围堰的下沉

矩形围堰由于重量较轻，可一次拼装到位，因此，精确定位后，可一次放臵于河床上进行下沉。而双壁或单、双壁组合式围堰由于体积大，需在水中边下沉边接高。其作业步骤为：

将第一节放入水中定位，利用双壁所产生的浮力自浮于水中，然后接高第二节，灌水或混凝土下沉，再继续接高下一节……。在围堰搭设吸泥平台，布臵吸泥机进行下沉。但注意，双壁间应设隔仓，灌注时，应分仓对称灌注，以防钢围堰的偏移。

d.封底混凝土的施工

钢围堰沉至设计标高，灌注封底混凝土之前，要求潜水员用高压水枪进行清理，整平河床面，同时，为了保证封底混凝土与桩身、箱壁的良好结合，达到止水效果，潜水员应用高压水枪将桩身和箱壁上附着的泥浆冲洗干净。

封底混凝土的施工采用垂直导管法。水下混凝土靠自身流动性向四周摊开。导管一般采用φ300mm无缝管，顶部设漏斗，导管数量根据钢围堰内净空面积确定。对于矩形钢围堰由于封底混凝土数量巨大，可分成几个仓，分次灌注封底混凝土。混凝土一般由岸上拌和站或大型拌和船供应，泵送至浇注位臵。

③施工工艺流程

钢围堰加工→底节套浮运就位→下沉第二节套箱→拼装下一节套箱→套箱壁内注水或混凝土，吸泥、下沉→清洗钢围堰壁及桩周→浇注封底混凝土→套箱内抽水→承台施工。

（4）钢—混凝土组合围堰

在实际的施工应用中，还经常采用钢—混凝土组合结构围堰，下部为混凝土围堰上部为钢围堰时，其适用条件与重力式围堰类似，上部采用钢围堰施工进度快，拆除方便；亦有下部采用钢围堰上部采用混凝土围堰，它的适用条件同钢围堰，上部采用混凝土围堰主要是考虑材料的价格因素，这种组合结构围堰不一一列述。

2、高桩承台的围堰施工

高桩承台其承台底在河床冲刷线以上，根据其承台与河床的相对位臵一般采用吊箱围堰或套箱围堰进行承台的施工。

（1）承台底面在河床以上的较大距离

当承台底面在河床以上一定距离，基础设计为高桩承台时，可用吊箱围堰来修筑承台底板。吊箱围堰是一种有底的箱形整体模板。吊箱的设臵方法有如下两种：一种是先打（钻）桩后设吊箱（如附图十左所示），待打（钻）完桩后，由潜水工在桩上安设平如（即承台的底模板），然后将预制好的吊箱围堰由驳船吊运、吊装或从膺架上沉放到平台上。另一种是先设有底吊箱，后再打桩，底板上预留的桩孔可作打桩定位之用（如附图十右所示）。其施工程序是：先在岸边在两导向船间的平台上拼装吊箱，当导向船连同吊箱一起拖拉到墩位后，把导向船锚锭起来；利用两侧起重塔架提进吊箱，并徐徐放入水中，直至箱顶上预制的吊梁压到舱面上，然后用吊机将定位桩插进箱底预留的桩孔中，并用锤击定位桩入土一定深度后，解开吊梁，继续放下吊箱直至设计标高，再把它固定在定位桩上。

吊箱围堰除解决支承结构的问题外，如何止水也是关键。止水的方法大致有两种：一种是进行大范围进行水下混凝土封底，另一种是在围堰底板与基桩间进行小范围的止水。

采用大范围进行水下混凝土封底的方法安全可靠，但缺点是增加了围堰高度且增加了结构自重。 小范围止水方法是在基桩周围的围堰底板上安装一个漏斗结构，漏斗结构处围堰与基桩之间的缝隙，先以混凝土布袋肠填塞，然后以细石混凝土填充。但缺点是常在细石混凝土与基桩间产生裂隙，在承台混凝土灌注过程中，由于混凝土荷载的增加，特别是混凝土出现偏载后产生裂隙偏张，造成漏水量加大，从而影响混凝土的灌注质量。可采取如下措施：可允许一定量的漏水，为了使这

部分漏水不影响混凝土施工的质量，布臵了一套汇水、排水装臵（如附图十一）。

透水层：为围堰底部一层厚约20～30cm的碎石层，其作用是为汇水提供通道，同时将混凝土荷载传递给围堰底板。

隔离层：为在碎石层铺设的一层（或二层）普通（或纤维）油毛毡，其作用是防止混凝土振捣时水泥砂浆流入透水层。

过滤筛：为一桶形结构，其上部即围堰底板以上部分为筛孔状，既能过水，又可防止碎石堵塞连通管道。

汇水井：也是一种桶形结构，通过连通管道与过滤筛连通，排水泵安设在汇水井内。 此方法允许围堰内有水，但必须及时排除。 （2）承台底在河床以上较小距离

当承台底在河床以下不深或一定深度时，可用浮运无底栗箱。套箱在岸上或浮运船上预制，浮运到位并下沉至河床一定深度，具体操作如上文钢套箱所述。

从以上各种围堰的结构可以看出，每种围堰都有自己的特点和适用条件，因此需根据各自的水文、地质、材料价格以及设备情况等比选而定。

3、围堰施工总结

从整个深水桥梁的建设情况来看，由于钢围堰的加工、运输、下沉、拆除容易等因素，近年来，钢围堰在深水基础施工中正在普遍应用。高桩承台基础的施工多采用钢吊箱围堰，低桩承台基础的施工多采用钢套箱围堰。

（五）封底及承台的大体积混凝土施工

桥梁深水基础采用围堰施工时，要进行水下大体积封底混凝土施工，封底混凝土施工的质量是围堰施工及后续承台施工的顺利进行的重要保证。在大体积封底混凝土施工时常会出现封底混凝土断层（开裂）、漏水或泌水现象。而对于承台混凝土施工，由于内外温差较大，极易产生混凝土裂缝并严重影响基础施工的安全与质量。因此大体积混凝土的施工已成为深水基础施工中关键技术的一环。

1、水下大体积封底混凝土的施工

水下大体积封底混凝土常规的施工方法是采用竖直导管法。由于封底混凝土数量大，连续性强，因此对导管的布臵、混凝土的供应，特别是对施工组织提出较高的要求。由于混凝土的溶水性和可流动性，分层浇注时易造成混凝土断层或抽水后泌水性导致混凝土的强度和封底的不透水性大为降低，甚至不能满足受力和施工要求。

水下大体积混凝土的施工的关键技术就是水下混凝土的浇注时的可控制性，为此我们在施工中可采用一种新型材料UWB—水下不分散混凝土絮凝剂。该种外加剂可将水下混凝土灌注的混凝土转变成陆地式灌注封底混凝土，减注了导管的设臵及繁琐的施工工序，其强度等各项指标均可达到干封混凝土的质量。下表所列为UWB的技术指标：

UWB技术指标

名称 掺量（占用水泥量） 混凝土PH值 混凝土悬浮物 混凝土含气量 混凝土冻融循环 混凝土抗渗标号 混凝土坍落度 混凝土初扩度 混凝土初凝时间 混凝土终凝时间 UWB普通型 2%～5% ＜10 ＜120mg/L ≥5.0% ≥250d ＞4.0MPa ≥18cm ≥380cm ＞5h ＜30h UWB早强型 2.5% ＜10 ＜100mg/L ≥5.0% ≥250d ＞4.0MPa ≥18cm ≥380cm ＞3h ＜20h UWB泵送型 2.5% ＜10 ＜100mg/L ≥5.0% ≥300d ＞4.0MPa ≥23cm ≥450cm ＞5h ＜30h UWB低发热型 2%～2.5% ＜10 ＜120mg/L ≥5.0% ≥300d ＞4.0MPa ≥20cm ≥400cm ＞8h ＜36h UWB高性能型 2.5%～3% ＜10 ＜80mg/L ≥4.0% ≥350d ＞4.0MPa ≥22cm ≥450cm ＞4h ＜24h 7天抗折强度 28天抗折强度 7天抗压强度 28天抗压强度 7天水陆强度比 28天水陆强度比 ≥2.5MPa ≥3.5MPa ≥14MPa ≥20MPa ＞72% ＞78% ≥2.5MPa ≥3.5MPa ≥19MPa ≥25MPa ＞80% ＞84% ≥2.5MPa ≥3.5MPa ≥15MPa ≥25MPa ＞75% ＞80% ≥2.5MPa ≥3.5MPa ≥15MPa ≥25MPa ＞75% ＞80% ≥3MPa ≥4.5MPa ≥22MPa ≥30MPa ＞82% ＞88%

UWB应用领域 UWB普通型 适用于一般无特殊要求的水下工程。 适用于潮差地段，水流较大以及救灾抢修等抢险等需要混凝土快硬早强的水下工程。此种类的絮凝剂3d强度可达10MPa以上，并可根据实际情况调整凝结时间，最快可使混凝土45min左右初凝，使混凝土抗冲刷能力增强。 适用于要求混凝土具有较大流动性，流动性损失较小以及长距离输送的可泵送水下混凝土。 适用于大体积水下混凝土浇注，水下构件的连续浇注。此种类的水下混凝土能有效地降低水泥的水化热，提高水下混凝土的耐久性。 UWB早强型 UWB泵送型 UWB低发热型 UWB高性能型 适用于水下落差大、强度要求高、水流速度快等重要水下工程。 2、承台大体积混凝土的施工

承台大体积混凝土在施工过程中，最易由于混凝土表面与混凝土内部的温差较大造成的开裂，在施工中要采取一定的措施防止开裂。

目前，针对大体积混凝土施工中出现开裂的现象，在许多工程中都进行过深入的研究，基本采用发下三种方法：其一，材料级配法，采用低水化热的矿碴水泥，混凝土骨料级配良好并掺加粉煤灰和高效减水剂。其二，降温法，也就是循环冷却防温法。其三，保温法或称隔热法，即通过保温层提高混凝土表面温度，从而减少混凝土内、外温差，防止开裂。

材料级配法的原理是降低混凝土内部的水化热，从机时降低混凝土内外温差。在混凝土浇注前进行充分混凝土配合比试验以确定合理的材料级配以及高效减水剂掺量的比例，使混凝土浇注后产生的水化热最低。

降温法的原理是降低混凝土内部的温度，从而降低混凝土内外温差。在大体积混凝土内部埋设循环冷却水管，在混凝土浇注完成后，通过冷却水管内的循环冷水吸收混凝土内部产生的大量水化热，以便更好地释放水化热，降低内外温差，达到防止开裂的目的。防温法施工一般情况下可降低温差3～4℃，但成本较高，工序复杂。

保温法的原理是提高混凝土表面温度，使结构降温速度减慢，从而降低内外温差。其主要施工方法是在浇注后的混凝土表面用草袋、帆布或塑料布等材料覆盖厚10～15cm的保温层，同时为了保湿养护，避免混凝土干缩，可将草袋润湿或在保温层外适当少量积水。保温法施工一般可降低温差3～4℃，甚至10～15℃。

在施工中，上述三种方法常综合使用降低混凝土内外温差，以便更好地防止混凝土开裂。

四、深水基础施工所需要的主要机具设备

进行一项大型的深水基础工程施工，不仅要有过硬的深水基础施工技术以及管理人才，还要具有配套的先进施工机具设备，只有两者完美的结合，才能确保工程的顺利进行，创造出精品工程。深水基础施工常用的机具设备如下表：

深水基础施工常用的机具设备

设备名称 钻机 打桩船 震动锤 水上浮吊 机动舟 水上浮吊 拖轮 方驳 运输船 起抛锚船 混凝土拌和船 空压机 规格型号 正（反）循环 260t 6.0Km 10t（20t） 300P 180t 400P 400t 民船100t 与400P拖轮配 40m/h 43m/min 33租用价格(元) 20000/艘班 3000/艘天 600/艘天 3000/艘月 1200/艘班 3000/艘班 购买价格(万元) 300 战备器材 10 30（50） 战备器材 2000 1000 120 1000 1300 10 生产厂家 见钻机型号表 铁道部舟桥处 备注 钻孔桩钻孔 打入桩施工 浙江瑞安震动机械厂或上海工程机械厂 沉入护筒或钢板桩 上海东海船厂 各大船厂 日本进口 国产 起吊材料 临时定位浮船 吊装大型设备 拖运浮船 运输套箱围堰 材料及人员运输 抛锚、起锚 混凝土拌和站 下沉钢套箱

五、我系统深水基础施工存在的问题和建议

（一）我系统深水基础施工状况

近几年来，我系统已成功地在长江上游、下游、黄浦江、黄河、海峡修建了一些大桥，其技术难度有些也相当大，如表中所列： 桥名 重庆鹅公岩长江大桥 上海奉浦大桥 新长铁路长江轮渡北栈桥 信江大桥 富春江大桥 八尺门大桥 泸州长江大桥 深水基础形式 挖孔桩基础 钢管桩高桩承台基础 打入桩低桩承台基础 深水扩大基础 钻孔桩低桩承台基础 钻孔桩高桩承台基础 钻孔桩低桩承台基础 深水机具设备 外租 外租 外租 外租 外租 外租 从表中可以看出，我系统施工的深水基础几乎涵盖深水基础的所有形式，因此，可以说在深水基础施工技术上，我们几乎都涉及过，在许多方面也达到了国内先进水平。

（二）存在的问题

从深水桥梁的发展趋势来看，我系统的深水基础施工还存在着一些问题： 1、大直径钻孔桩施工技术滞后

由于深水桥梁正向大跨度发展，大直径钻孔桩基础已普遍应用。从近几年的大跨度桥梁的设计来看，其桩径一般都在3.0m以上，而我系统对该直径的钻孔桩还从未涉及过，特别是我系统至今没有一台大直径的钻孔设备。由于经费紧张，我们在桩工机械研究上的优势也正在逐步丧失（例如我单位研制的QZ—2500型钻机，虽然设计早已完成，但由于经费不足，迟迟不能生产），这对我系统以后承揽大型的深水桥梁带来非常不利的影响。

2、水上设备缺乏

虽然我们有一部分铁路舟桥器材可作为水上施工的设备，但由于舟桥器材自身的局限性，其抵御高流速、大风、大浪以及潮汐的能力都较弱，只适合水较浅的水域，这也限制了我们参与深水桥梁建设的机会，没有大型水上设备，成为我们在投标阶段就难以逾越的一大障碍。

3、水上施工技术工人严重匮乏

虽然我们也进行了许多深水基础的施工，但大多是将深水部分外包，或者租用系统外单位的设备而完成，我们系统的职工很少有参与操作的机会。从桥梁的施工技术来看，水上施工以及基础施工是技术含量较高的专业，对操作及管理人员也提出了更高的要求，因此，从目前来看，我系统水上施工技术工人已严重匮乏。

（三）建议

1、加大科研投入力度，使总公司在深水基础施工技术上跟上桥梁发展的步伐

深水桥梁的施工水平是企业桥梁整体施工实力的最好体现，虽然我们系统断断续续地进行了一些深水桥梁施工，但从施工技术上还没有形成完整的系统，特别是由于科研经费的不足，使我系统桩工机械的优势不但没有保持，而且已落后于深水桥梁基础的发展。这对我们系统的整体利益是非常不利的，因此，总公司应加大对该方面的投入，使我们能在技术上始终跟上桥梁发展的步伐。

2、建立适当规模的水上施工专业队伍

从近些年期我系统的深水基础施工状况看，各局、处基本是各自为政。水上施工部分，在浅水的基础施工中，舟桥处给予配合，而在深水基础施工中，主要以分包为主，不但降低了经济效益，而且也大大降低了竞争能力，对总公司的发展极为不利，因此，总公司应从整体利益出发，建立适应总公司水上施工规模的专业化队伍。

从近几年我系统深水基础的施工规模看，每年至少有2～3座深水桥梁在施工，从长远发展来看，我国深水桥梁的发展空间还很大，因此，我系统建立一个专业化水上施工处是非常必要的。

水上施工具有专业性强，技术要求高，设备管理难等特点，我系统的战备舟桥处长期进行水上配合施工，如果对其的某些专业人员进行再培训，以舟桥处为基础，建立我系统的水上专业化施工队伍是比较容易实现的，这对提高该处的战备水平也是极为有利的。

3、设备的配备及管理

从近几年总公司系统的设备配臵来看，路面、架梁、隧道设备都得到了有效的配臵，也在该领域提高了我们的竞争力，但水上设备配臵几乎为零。由于水上设备购臵费用巨大，单凭某一单位购臵是难以实现的。

由于水上设备具有维修、使用专业化高的特点，并且需要在通航的水域存放，从总公司系统来看，以舟桥处的现有器材（适应浅水基础施工）为基础，根据总公司深水桥梁建设的长远目标，配备一些必要的大型水上施工设备，形成我系统配套的水上施工设备（见深水桥梁基础施工的主要水上设备表）。

另外，根据水上设备的特点，充分利用舟桥处的水上设备管理经验进行管理，在总公司系统对设备统一调度，利用工程养设备，为总公司深水桥梁的发展和舟桥处的发展创造良好的机遇。

附件：

两个深水基础墩施工的方案及设备

一、工程概况

根据长江中、下游深水桥梁建设情况，水中一般为两个主墩，四个边墩，设计采用φ300cm钻孔桩低桩承台基础。主墩位臵水深25m左右，河床覆盖层25m左右；边墩位臵水深为2m左右，覆盖层厚为15m左右；受潮汐影响，潮差4m。桥址附近无临时停靠码头。 二、施工方案

（一）材料和设备运输方式

采用栈桥及船运综合方案，在浅水区搭设施工栈桥和临时码头作为材料和设备的运输便道和船运停靠码头，采用钢管桩支架栈桥方案，码头在落潮时或枯水期时大船能够进入停靠的位臵设臵。在深水区材料和设备的运输采用船运方案，材料和设备从临时码头上船运至施工现场。混凝土采用混凝土拌和船拌和并配备水泥和骨料运输船。

（二）钻孔桩施工方案

采用先堰后钻的钢套箱围堰钻孔平台，钢套箱采用大型浮吊配合分节现场拼装，吸泥下沉，钻机采用反循环钻机。

（三）承台施工方案

钻孔桩施工完成后，钢套箱围堰进行套箱内封底后，抽水，进行干处施工承台混凝土。 三、施工方法

（一）栈桥及临时码头施工

浅水区栈桥采用打入桩基础，上部结构采用六四式铁路军用梁臵于最高施工水位以上1m，采用悬拼法由岸边向江中心延伸至在枯水期可停靠所使用的船只的临时码头，并可供运输车辆掉头、临时存放材料及起运材料设备，临时码头的大小按实际需要。

（二）钻孔桩施工 1、设臵钻孔平台 2、护筒沉埋

3、钻机、钻具选择 4、泥浆

5、钻孔起重吊装设备 6、成孔施工 7、成桩施工 8、成桩检测 （三）承台施工 四、机具设备配备

机具设备配备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 钻机 打桩船 震动锤 水上浮吊 水上浮吊 汽车吊机 机动舟 拖轮 规格型号 BRM—4A 拼组式简易打桩船 6.0KM 10t（20t） 180t NK—200BE 300P 400P 配备数量 2台 1艘 1台 1艘 1艘 1艘 1艘 1艘 使用场所 钻孔桩钻孔 栈桥钢管桩施工 沉入护筒 起吊栈桥材料 吊装大型设备 移动作业 临时定位浮船 拖运浮船 9 10 11 12 13 14 方驳 运输船 起抛锚船 混凝土拌和船 空压机 柴油发电机 400t 民船100t 与400P拖轮配 40m/h 43 m/min 120KW 331艘 1艘 1艘 1艘 1艘 1艘 运输套箱围堰 材料及人员运输 抛锚、起锚 混凝土拌和、输送 吸泥、清基、反循环钻孔桩等供风 备用电源

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