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跨江橋梁基于鉆孔平臺(tái)的先樁后堰施工技術(shù)

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中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司科技創(chuàng)效推廣應(yīng)用技術(shù)名錄
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（一六一）跨江橋梁基于鉆孔平臺(tái)的先樁后堰施工技術(shù)
1.技術(shù)背景
近年來(lái)，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市擴(kuò)容需求，公路、鐵路、市政道路跨越湘江修建橋梁越
來(lái)越多，鑒于跨江越河受河道寬度、水流、水深、通航、汛期、水下地形地質(zhì)復(fù)雜等各方面因素影
響，水上施工方案多種多樣。下部結(jié)構(gòu)水中基礎(chǔ)的施工對(duì)整座橋梁結(jié)構(gòu)受力、后續(xù)施工有著重大影
響，而橋梁水中基礎(chǔ)的施工，施工技術(shù)各有差異且各具特色。在工程規(guī)模大、施工水域水文條件復(fù)
雜、通航要求高的情況下，水中基礎(chǔ)的施工尤為重要。
我們通過(guò)工程實(shí)踐總結(jié)出跨江橋梁基于鉆孔平臺(tái)的先樁后堰施工技術(shù)，并研發(fā)出《一種用于深
水橋梁施工的群樁基礎(chǔ)鉆孔平臺(tái)》、《一種樁基水平定位裝置》等五項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利。該技術(shù)采用
基于鉆孔平臺(tái)，進(jìn)行“先樁后堰”施工，受水位變化的影響時(shí)間短，鉆孔風(fēng)險(xiǎn)小，且樁基的成樁質(zhì)量
更好，圍堰定位、下放精準(zhǔn)。
2.技術(shù)簡(jiǎn)介
基于鋼棧橋搭設(shè)一個(gè)與棧橋頂面標(biāo)高齊平的鉆孔平臺(tái)，平臺(tái)內(nèi)設(shè)置一個(gè)頂標(biāo)高與鉆孔平臺(tái)一致
的二級(jí)鋼護(hù)筒拼裝平臺(tái)，鉆孔灌注樁采用沖擊鉆成孔，采用雙層鋼護(hù)筒套打的方式進(jìn)行水下混凝土
施工，鉆孔灌注樁施工完成后，拆除鉆孔平臺(tái)，利用定位導(dǎo)向及吊裝下放系統(tǒng)，進(jìn)行首節(jié)鋼圍堰下
放及后續(xù)圍堰施工。
3.適用范圍
適用于受漲落潮影響較大的、工期緊張的深水橋梁水中結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的施工。
4.施工工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1施工工藝流程
圖4.1 施工工藝流程圖
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4.2 施工操作要點(diǎn)
4.2.1鉆孔平臺(tái)施工
鉆孔平臺(tái)平面尺寸設(shè)計(jì)為22m（順橋向）×30m(橫橋向)，鉆孔平臺(tái)頂面標(biāo)高與棧橋頂面標(biāo)高齊
平。鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式為：φ630mm 鋼管樁+底縱梁雙56b 工字鋼+橫向分配梁工45b 工字鋼+δ8mm
鋼板。鋼管樁縱橫橋向間距為3.0~5.5m，設(shè)［20b 水平、剪刀撐。鉆孔平臺(tái)與支棧橋相連處考慮上
車(chē)需要，橫向分配梁工45b 工字鋼適當(dāng)加密，間距為460mm，限載60T，限速5km/h。樁位之間平
臺(tái)不考慮過(guò)車(chē)，只作為鉆機(jī)安放平臺(tái)及人行通道，間距可適當(dāng)加大，間距為790mm。
圖4.2.1-1 鉆孔平臺(tái)平面圖
4.2.2二級(jí)鋼護(hù)筒拼裝平臺(tái)施工
樁基鋼護(hù)直徑為2.9m,板厚為12mm，頂標(biāo)高與鉆孔平臺(tái)平齊，單個(gè)護(hù)筒最長(zhǎng)為15.5m，重達(dá)13T
多，在施工過(guò)程無(wú)法一次性安裝到位，必須在鉆孔平臺(tái)內(nèi)設(shè)置一個(gè)二級(jí)鋼護(hù)筒拼裝平臺(tái)，二級(jí)鋼護(hù)
筒拼裝平臺(tái)采用雙工36b,根據(jù)樁位成井字形布置。
4.2.3鉆孔灌注樁施工
結(jié)合地質(zhì)條件和水文狀況鉆孔平臺(tái)下方的臨時(shí)施工操作平臺(tái)安裝導(dǎo)向架，設(shè)置導(dǎo)向架，采用扁
擔(dān)吊下放引孔鋼護(hù)筒，進(jìn)行沖擊鉆引孔，引孔鉆進(jìn)深度2.5m，引孔施工結(jié)束后，在其內(nèi)部放主樁沖
孔鋼護(hù)筒，待樁基鋼護(hù)筒著床后，同樣在平臺(tái)柱梁板上安放兩個(gè)20t 手拉葫蘆進(jìn)行樁基護(hù)筒下放后
的微調(diào)，利用兩鋼護(hù)筒構(gòu)建封底砼模板，向大、小鋼護(hù)筒之間空隙內(nèi)澆筑有效深度為2.5m 的C30
水下混凝土穩(wěn)固鋼護(hù)筒從而完成水下巖質(zhì)下放鋼護(hù)筒的工藝。
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外層鋼護(hù)筒施工內(nèi)層鋼護(hù)筒施工
澆筑水下封底混凝土拔除外側(cè)鋼護(hù)筒
圖4.2.3-1 鉆孔灌注樁施工流程圖
4.2.4 鉆孔平臺(tái)拆除
鉆孔平臺(tái)使用完成后，拆除利用浮吊作為起重設(shè)備。鉆孔平臺(tái)拆除與搭設(shè)時(shí)的順序相反，具體
為：清理橋面施工機(jī)具及其它物件→護(hù)欄、橋面板拆除→分配梁拆除→平聯(lián)的割除→鋼管樁割除。
割除采用潛水員水下切割方案，回收河床面以上露出部分鋼管樁。
4.2.5鋼圍堰拼裝平臺(tái)安裝
搭設(shè)首節(jié)圍堰拼裝平臺(tái)，考慮汛期施工，拼裝平臺(tái)的標(biāo)高需高出常水位3.5m。拼裝平臺(tái)采用在
鋼管樁與鋼護(hù)筒之間設(shè)置水平橫梁的形式，再拼裝平臺(tái)上面安裝人行平臺(tái)，圍堰內(nèi)外側(cè)沿圍堰周長(zhǎng)
各設(shè)置一圈。
圖4.2.5-1 首節(jié)鋼圍堰拼裝平臺(tái)平面圖
4.2.6安裝導(dǎo)向及吊裝系統(tǒng)
為精確控制鋼圍堰的平面位置，設(shè)置定位導(dǎo)向裝置。從第二節(jié)底部以上1m 處開(kāi)始，每節(jié)均設(shè)
置工36b 導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置與鋼護(hù)筒相距5cm，焊接于鋼圍堰上，懸臂端制作成圓端形，以利于
下放。如圖4.2.6-1 所示。
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圖4.2.6-1 導(dǎo)向系統(tǒng)平面圖
為了實(shí)現(xiàn)同步下放，設(shè)置吊裝系統(tǒng)，下吊點(diǎn)距節(jié)段頂部50cm，平面位置矩節(jié)段端部約1～2m。
每個(gè)吊點(diǎn)采用1.5m 工36b 穿過(guò)圍堰隔艙滿(mǎn)焊，并外露30cm 做為吊耳。手拉葫蘆吊掛在扁擔(dān)梁上，
通過(guò)鋼絲繩與鋼圍堰吊點(diǎn)吊鉤相連。具體詳見(jiàn)圖4.2.7-2 所示。
圖4.2.6-2 吊點(diǎn)平面布置圖
4.2.7鋼圍堰施工
用扁擔(dān)梁、手拉葫蘆等設(shè)備整體起吊15cm 后，割除首節(jié)拼裝平臺(tái)。下放前在護(hù)筒上做好刻度
標(biāo)記，鋼圍堰下放開(kāi)始入水后，每個(gè)葫蘆的受力逐漸變小，直到鋼圍堰不再下沉達(dá)到自浮平衡，停
止下放。
在已下放完成的首節(jié)圍堰上繼續(xù)接高下一節(jié)圍堰，將首節(jié)雙壁鋼圍堰頂部外壁上焊結(jié)限位鍵，
防止雙壁鋼圍堰在接高過(guò)程中移動(dòng)，按反對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，以防止圍堰傾斜。為方便圍堰焊接，在雙壁鋼
圍堰內(nèi)、外圈用槽20 及工36b ,作為拼接內(nèi)壁施焊工作平臺(tái)。
下沉方式采用分艙注水壓重的辦法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)注水也無(wú)法下沉?xí)r，則向圍堰隔艙內(nèi)澆筑水下混凝
土，注水或澆筑水下混凝土?xí)r保持各艙體同步進(jìn)行。
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4.2.8灌注鋼圍堰封底混凝土
在圍堰著床前，要對(duì)基底進(jìn)行整平，在鋼圍堰頂進(jìn)行搭設(shè)封底平臺(tái)，在鋼圍堰上搭設(shè)45b 工字
鋼，工字鋼采用雙面焊接接長(zhǎng)，工字鋼間距為60cm，兩端尖角部分設(shè)置圍檁，工字鋼上滿(mǎn)鋪竹跳板，
并預(yù)留出導(dǎo)管下放位置。
管采用φ300 無(wú)縫鋼管，導(dǎo)管的作用半徑按混凝土擴(kuò)散半徑按5m 考慮，導(dǎo)管底口距離鋼圍堰底
20cm 左右，每次封底需布置8 根導(dǎo)管，每根導(dǎo)管配一個(gè)料斗，混凝土通過(guò)溜槽輸送至各導(dǎo)管，澆筑
順序?yàn)閺南掠蔚缴嫌蔚臐仓?
圖4.2.8-1 圍堰封底導(dǎo)管布置立面圖
圖4.2.8-2 圍堰封底導(dǎo)管布置平面圖
5.材料與設(shè)備
5.1材料
主要材料見(jiàn)表5.1。
表5.1-1 單根樁基主要材料表
序號(hào)材料名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量備注
1 混凝土C30 5.5m³ 封底、護(hù)筒固定
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2 鋼板10mm 26.0t 鋼護(hù)筒制作
表5.1-2 單個(gè)鋼圍堰主要材料表
序號(hào)材料名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量備注
1 混凝土C30 1200m³ 封底、圍堰固定
2 型鋼Q235b 454.9t 鋼圍堰制作
5.2設(shè)備
主要機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表5.2。
表5.2-1 單根樁基主要機(jī)械設(shè)備表
序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量用途
1 沖擊鉆GKL8 1 臺(tái)沖擊引孔
2 吊車(chē)QY25VF 2 輛鋼護(hù)筒吊裝
3 高壓水泵QBY3-65LF 2 臺(tái)護(hù)筒內(nèi)抽水
4 電焊機(jī)BX1-500 5 臺(tái)平臺(tái)、護(hù)筒焊接
5 自卸汽車(chē)東風(fēng)6t 1 輛護(hù)筒、材料運(yùn)輸
6 運(yùn)渣船200t 1 艘機(jī)械、材料運(yùn)輸
7 龍門(mén)吊MH10-16.5A3 1 臺(tái)垂直運(yùn)輸
表5.2-2 單個(gè)圍堰主要機(jī)械設(shè)備表
序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量機(jī)具用途
1 自卸船舶600T 1 裝清理的沙卵到岸邊
2 自卸汽車(chē)20m3 2 將沙卵轉(zhuǎn)運(yùn)至棄土場(chǎng)
3 空壓機(jī)30m3 2 河床吹沙用
4 振動(dòng)錘60KW 1 拼裝平臺(tái)鋼管樁
5 潛水泵40m 4 圍堰抽水
6 汽車(chē)吊25T 1 鋼管樁及圍堰施工
7 汽車(chē)吊75T 2 圍堰施工
8 空氣吸泥機(jī)Φ110 圓管2 圍堰內(nèi)抽泥漿
9 混凝土輸送泵BP3000HD 4 混凝土澆筑
10 手拉葫蘆20t 22 圍堰下放
11 交流電焊機(jī)BX-500 10 圍堰節(jié)塊焊接
6.效益計(jì)算分析
該技術(shù)不需要大量定位船、浮式起重機(jī)、交通船等，節(jié)約了大量船機(jī)設(shè)備的臺(tái)班，節(jié)約了施工
工期與施工成本，共計(jì)節(jié)約工期55 天，節(jié)約施工成本143 萬(wàn)余元，具體經(jīng)濟(jì)效益分析如下：
表6 經(jīng)濟(jì)效益分析表
序號(hào)名稱(chēng)計(jì)算說(shuō)明
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序號(hào)名稱(chēng)計(jì)算說(shuō)明
1 節(jié)約施工時(shí)間
水中基礎(chǔ)施工原工期計(jì)劃為237 天，采用本技術(shù)，節(jié)約工期55 天，水中基礎(chǔ)施工
工人累計(jì)為62 人，260 元/天，水中基礎(chǔ)施工每天消耗機(jī)械、電力等約1000 元。
累計(jì)節(jié)約費(fèi)用共計(jì)260*62*55+1000*55=143.66 萬(wàn)元
2 節(jié)約施工成本合計(jì)節(jié)約施工成本143.66 萬(wàn)元
7.應(yīng)用實(shí)例
7.1工程概況
東洲湘江大橋工程起點(diǎn)位于湘江西岸雁峰區(qū)湘江鄉(xiāng)東洲村工業(yè)園區(qū)（衡陽(yáng)油泵油嘴廠）止于
湘江東岸湘江東路。工程全長(zhǎng)1.081 公里，其中橋梁長(zhǎng)0.974 公里。橋型布置為：6×30m 現(xiàn)澆連續(xù)箱
梁+（35+60+35）m 懸澆連續(xù)箱梁+（120+2×210+120）m 三塔四跨矮塔斜拉橋。
大橋共有13 個(gè)墩，其中10～12#墩位于水中，均為3 排，每排5 根，共15 根直徑2.5m 的群樁
基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)約43.5～49.0m，承臺(tái)為低樁承臺(tái)，承臺(tái)高5.5m，封底厚度約3m，部分嵌入巖層中，采
用雙壁鋼圍堰施工。
衡陽(yáng)市東洲湘江大橋水中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用本技術(shù)施工，先進(jìn)行與鋼棧橋頂平齊的鉆孔平臺(tái)搭設(shè)，
基于鉆孔平臺(tái)進(jìn)行引孔，采用雙層鋼護(hù)筒套打方式結(jié)合樁基定位輔助裝置進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，施
工完成后，拆除鉆孔平臺(tái)，施工鋼圍堰定位導(dǎo)向架，采用及吊裝下放系統(tǒng)，進(jìn)行首節(jié)鋼圍堰下放及
后續(xù)圍堰施工。施工的各個(gè)階段安全可靠，全周期運(yùn)用費(fèi)用最少，不需要大量定位船、浮式起重機(jī)、
交通船等，節(jié)約了大量船機(jī)設(shè)備的臺(tái)班，節(jié)約了施工工期與施工成本。
7.2施工情況
圖7-1 現(xiàn)場(chǎng)鉆孔平臺(tái)施工圖7-2 安裝導(dǎo)向架
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圖7-3 下放鋼護(hù)筒圖7-4 沖擊鉆機(jī)定位
圖7-5 引孔鉆進(jìn)圖7-6 下放樁基鋼護(hù)筒
圖7-7 澆筑水下封底混凝土圖7-8 拔出引孔鋼護(hù)筒
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圖7-9 現(xiàn)場(chǎng)拼裝平臺(tái)圖7-10 首節(jié)鋼圍堰拼裝
圖7-11 安裝吊點(diǎn)系統(tǒng)圖7-12 安裝導(dǎo)向下放系統(tǒng)
圖7-13 鋼圍堰接高圖7-16 注水、灌注混凝土下沉
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圖7-17 基底震動(dòng)吹砂整平圖7-18 灌注水下封底混凝土
8.技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)單位聯(lián)系方式
技術(shù)提供單位中建市政工程有限公司
主要完成人王斕胡建賓姜涌于藝林賀磊陳灃范強(qiáng)
技術(shù)咨詢(xún)聯(lián)系人王斕聯(lián)系電話(huà)17773410041

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