溫福鐵路(浙江段)ⅱ標段
垂楊特大橋
中鐵十一局集團溫福
鐵路工程指揮部三分部
二○○六年八月
一、工程概況
垂楊特大橋沿線跨越多條河流，共有5個橋墩位於水中，分別為：50#、55#、56#、61#、82#墩；各墩的水中樁基數量為：8、5、3、8、4，共計有28根水中樁基。
水中墩樁基為鑽孔灌注樁，直徑為125cm，樁長57～76m。樁基鋼筋籠設計為ⅱ級鋼筋。樁基穿越地層分布為：
一般填土、淤泥、砂礫層、粉質粘土、黏土、砂層、全風化花崗岩層。
二、總體施工方案
水中墩樁基的施工工藝、流程與地上墩樁基的施工工藝、流程基本上相同。不同點如下：採用木樁搭設鑽機平台用以鑽孔；樁頂處採用長鋼護筒，鋼護筒加工時需增設加固支撐鋼筋或鋼板，保證鋼護筒受擠壓時不變形；護筒內泥漿的內外迴圈均採用排汙幫浦，防止泥漿外溢汙染河流。
三、施工工藝及流程
1、施工工藝
水中墩樁基的施工工藝具體見下圖：
水中墩樁基施工工藝流程框圖
2、施工準備
2.1 鑽機平台搭設
木樁鑽孔平台位置依據水中墩樁基位置確定，尺寸與承臺形狀大致相同（16×8.4m），鑽孔平台頂面寬度應能保證鑽孔機具擺放和人員通行。河床面以上木樁高度為3～4 m，河床面以下木樁高度依據現場實際地質情況進行確定（木樁總長應不小於8～10 m）。
木樁直徑為18～20cm，間距為0.4 m，木樁排距為2.8 m，兩排木樁間（在水面以上）用φ20木樁作為拉桿，把兩排木樁聯結成整體，並用木樁在內、外木樁設斜向剪刀撐，以保證結構受力的穩定性，樁頂設φ25圓木分配梁。
鑽孔平台施工前，測量班測放出墩位位置，並用竹竿做好標誌（以保證木樁插打位置），木樁採用船上簡易打樁機插打，人工配合。在水泥船上安裝支架，設電動捲揚機及打樁榔頭（重約0.5t），水泥船用鋼絲繩直接固定（河道多屬靜水）於岸邊，木樁從水面垂直下打，如有打偏則在木樁一側補打一根，木樁頂面標高應高出河道常水位水面標高1.
5公尺。鑽孔平台木樁插打好並聯結牢固後，在其上鋪設方木或槽鋼分配梁（兼做鋼護筒插打導向），分配梁安裝時要將鋼護筒位置錯開，以保證鋼護筒插打。
2.2樁位測量放樣
根據布設的控制點座標及樁位平面布置關係，推出每個墩台中各樁位的座標，用全站儀對其進行精確定位，並在樁的前後左右距中心2m處分別設定十字護樁，供隨時校核樁位中心。
2.3造漿池、沉澱池、泥漿池布置
水中樁基的造漿池、沉澱池、泥漿池設定在岸上，如河岸地面比水中常水位高時，應將泥漿池挖深，並能保證護筒內施工水位。鑽孔施工中，護筒內泥漿採用排汙幫浦將其引入泥漿池進行迴圈，要經常觀察護筒內泥漿面高度，防止泥漿外溢流入河流造成汙染。泥漿排放到指定的排放坑，定期用泥漿車拉至指定地點，不得汙染施工便道和沿線農田。
2.4埋設護筒
水中樁基護筒採用長鋼護筒，護筒直徑為1.5m，壁厚為6 mm，長度則根據現場實測數值確定，共設計6m、5.25m、4.
5m三種長度。護筒加工時在每1.5m處增設一道加固筋，保證護筒受擠壓不變形。
埋設鋼護筒時測量班跟班作業，其平面中心偏差不大於5cm，傾斜度小於1%，確保護筒一次性埋設成功。在鋼護筒全部插打完成之後，滿鋪腳手板，完善墩位施工平台並檢查驗收，合格後即可進行鑽孔樁施工。
2.5泥漿製備
選擇並備足良好的造漿粘土，使泥漿的壓力超過靜水壓力，能在孔壁上形成一層泥皮，阻隔孔隙滲流，保護孔壁防止坍塌。製漿採用泥漿攪拌機攪拌，其比重、粘度、靜切力、含砂率、失水量等各項指標均符合規範要求，在鑽進過程中，試驗人員要定期檢測泥漿各項效能指標，以便隨時調整，使鑽孔工作順利進行。泥漿指標符合下列要求：
a、比重：衝擊鑽使用實心鑽頭時，孔底泥漿比重不宜大於：黏土、粉土1.3；大漂石、卵石層1.4、岩石1.2，反迴圈鑽孔1.05～1.15。
b、黏度：一般地層為16～22s，鬆散易塌地層為19～28s。
c、含砂率：新制泥漿不宜大於4%。
d、膠體率：不應小於95%。
e、ph值：應大於6.5。
2.6鑽孔裝置及布置
為滿足全橋施工工期要求，根據水中墩樁基所處地質特點，嵌巖樁採用衝擊鑽施工，摩擦樁採用反迴圈迴轉鑽施工，並在鑽進過程中根據土層變化情況及時對鑽頭加以改進，一般土層中採用籠式鑽頭，強風化至弱風化岩層及其他堅硬土層改換牙輪鑽頭，並經常維修磨耗部位，確保鑽孔直徑符合設計要求。根據水中墩樁基的特點及數量，擬進場迴轉鑽機5臺、衝擊鑽1臺，每墩位處設定1臺鑽機，集中突擊單個墩台鑽孔樁。
3、鑽孔
3.1鑽機安裝及定位
安裝鑽機時，底架應墊平，保持穩定，不得產生位移及沉陷，為防止颱風襲擊及其他意外情況的發生而影響鑽機的穩定，鑽機頂端採用纜風繩對稱拉緊。
3.2鑽進
3.2.1衝擊鑽機鑽孔
鑽機就位前，對主要機具及配套裝置進行檢修後開始安裝就位，衝擊鑽採用十字形實體鑽頭，開鑽前用護樁校核吊鑽鋼繩、鑽錐尖與孔位中心在同一垂直線上，保持鑽孔垂直。初鑽時，採用小衝程開孔，使初成孔堅實、豎直、圓順，能起導向作用，並防止孔孔口坍塌。當鑽進深度超過鑽頭全高加衝程後，方可進行正常的衝擊。
一般在堅硬漂、卵石和岩層中採用中、大衝程，鬆散地層採用中、小衝程。
鑽進過程中，須勤鬆繩、少量鬆繩，不得打空錘，勤抽渣，使鑽頭經常衝擊新鮮地層。為防止護孔加大混凝土用量，選用的鑽頭直徑應保證成孔直徑符合設計要求。
鑽孔過程中應經常檢孔，當鑽頭直徑磨耗超過1.5cm時，應及時更換、修補。鑽進中經常注意地層變化，在地層變化處撈取渣樣，判斷地質類別，並與設計提供的地質剖面圖相對照，及時根據地質條件調整鑽進工藝。
鑽孔作業應連續進行。因特殊情況必須停鑽時，應將鑽錐提至孔外，以防埋孔，並在孔口加設護蓋及安全標誌，以防安全。
3.2.2旋轉鑽機鑽孔
根據本橋樁基地質特性及樁長情況，選用反迴圈式迴轉鑽，開鑽前，以十字護樁校核孔位，並保持鑽桿、鑽頭中心在同一垂直線上。開鑽時，先往孔底供泥漿，換出原孔中的清水。然後開動空壓機送風吸渣，最後開動鑽機轉盤機構，以低速開鑽，直至整個鑽頭進入正常速度鑽進。
反迴圈排渣用一台18m3/min的空壓機，壓力在0.7mpa左右。
正常鑽進時，為了保證鑽桿垂直，孔位準確，採用減壓鑽進，當孔底土質較硬時可在鑽頭上方加以配重塊，但鑽壓不得超過鑽頭加鑽桿、配重總重的80%，使鑽桿在鑽進過程中始終受拉而保持鑽桿垂直，以避免彎孔、斜孔現象的發生。換接鑽桿時，將鑽桿稍提公升30cm左右，先停止鑽錐迴轉，再送風，將孔底鑽渣吸盡，再放下鑽錐，進行換、接鑽桿工作，以防鑽渣沉澱而發生埋錐事故。另外，隨時注意筒口泥漿面標高，如果孔內水頭逐漸下降時，立即將新鮮泥漿補入護筒，以免發生坍孔事故。
鑽進過程中要經常核對地質情況，判斷並確定嵌巖深度和孔底標高；檢查鑽桿有無偏斜，嚴格控制鑽孔速度，並採用掃孔方法予以糾正；因故沖斷鑽進時立即將鑽頭提至安全位置（一般0.5～2m），並送氣10～15min，讓砂石完全排出鑽桿，再鑽進時先送氣10～15min，讓泥漿充分迴圈，直到泥漿正常之後慢慢放下鑽具鑽進，要特別注意停鑽時先提鑽，停主機幫浦組，等排出的泥漿中無渣時方可停風，否則將會造成埋鑽事故。
4、清孔
鑽孔至設計標高後，對照地質剖面圖核對孔底地質情況，確保嵌巖樁樁底嵌入堅巖深度不少於2m，同時用探孔器檢查孔徑、孔形。探孔器加工長度6m，直徑比設計樁徑略小1～2cm，以φ22鋼筋為主杆，檢查時應下至孔底，準確判明孔徑、孔形。
以抽漿法作為本橋樁基的主要清孔方法。對於以反迴圈旋轉鑽施工的，終孔後停止進尺，利用鑽機的反迴圈系統的泥石幫浦持續吸渣5～15min左右，使孔底鑽渣清除乾淨。
對衝擊鑽成孔，清孔方法是射水法，方法是用一根水管插入孔底，注入高壓水，使水將泥漿沖稀，泥漿比重逐漸降低後在孔口處用排汙幫浦抽出，達到所要求的清孔標準後，可停止清孔。
清孔完成的標準是孔內泥漿比重各項指標及孔底沉渣厚度符合規範要求，不得用加深鑽孔深度的方式代替清孔。
5、鋼筋籠骨架的製作、安裝及聲測管安裝
5.1骨架製作
鋼筋骨架的製作採用加勁筋成型法。製作前先按圖紙尺寸對各種型號的鋼筋進行下料，將加勁箍圍繞樣板彎製成箍圈，在箍筋圈上標出主筋位置，將主筋擺放在平整的工作台上，並標出加勁箍的位置。焊接時，使加勁筋上任一主筋的標記對準主筋中部的加勁筋標記，扶正加勁筋，並用木製直角板校正加勁筋與主筋的垂直度，然後點焊牢固。
在一根主筋上焊好全部加勁筋後，在骨架兩端各站一人轉動骨架，將其餘主筋逐根照上法焊好，然後抬起骨架擱於支架上，按設計位置佈好φ8箍筋，點焊牢固。
5.2骨架保護層設定
根據設計要求，本橋樁基主筋淨保護層厚度為7cm，擬採用圓形箍25#水泥砂漿預製塊綁紮在骨架側主筋上，預製塊尺寸為直徑15cm、厚5cm、且中心開孔，用12號鐵絲（預埋墊塊中）沿鑽孔豎向每隔2m設一道，每道沿圓周對稱設定4塊。
5.3聲測管加工及安裝
根據設計要求，水中墩樁基均設定聲測管，每樁布置3根，沿樁周均勻布設，作為樁基檢測用。
聲測管採用無縫鍍鋅鋼管，外徑58mm、壁厚1.2mm，每節長度9m，用套管絲口接長，底標高同樁底一致，高出樁頂50cm。
鋼筋籠製作好後，將聲測管布置在籠內側，與骨架焊接牢固，嚴禁穿孔，隨骨架一道下至孔內。當樁基骨架小於樁長較多時，將聲測管按骨架標準加勁箍緊，加固材料為φ16園箍，下至孔底後再與上骨架對應聲測管絲口連線。下放前須將管底密封，至骨架下放完成後密封管頂，防止漏水和泥漿。
5.4、骨架起吊及安裝
骨架分節製作，每節長度不宜超過9m，用平板車拉運至待澆孔位，用16t吊車配合鑽機安裝。
為了保證鋼筋籠在吊裝過程中不變形，採用型鋼或鋼管沿籠長方向綁紮牢固，用吊車吊起徐徐放入孔中，並拆除加固內撐，當最後一道加勁箍接近孔口時，用鋼管穿過加勁箍固定在鑽孔平台上，用上述方法吊起下一節鋼筋籠，逐根主筋對位後，採用單雙搭接焊連線，直至下完最後一節骨架，調整籠底標高至設計面，用φ16筋為吊筋，準確控制好吊筋長度，固定在鑽孔平台上。
6、導管安裝
選擇直徑30cm、壁厚不小於6 mm的無縫導管，並應符合下列要求：
a、內壁光滑圓順，內徑一致，中節長2m，底節長4m；
b、使用前應試拼、試壓、不得漏水，編號並自下而上標識尺度，連線螺栓的螺帽在上；
c、按1.5倍孔底靜水壓力進行水密性試驗，保證灌注過程中不漏水和爆裂；
d、導管長度根據孔深、操作平台高度等因素決定，漏斗底口至孔口距離應大於一節中間導管長度。
導管用吊車配合安裝，嚴格按標識順序進行，嚴格控制接頭嚴密性。
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