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跨江橋梁基于鉆孔平臺的先樁后堰施工技術

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上一篇：破碎圍巖隧道支護安全自動化監測技術

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中國建筑一局（集團）有限公司科技創效推廣應用技術名錄
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（一六一）跨江橋梁基于鉆孔平臺的先樁后堰施工技術
1.技術背景
近年來，隨著交通基礎設施建設和城市擴容需求，公路、鐵路、市政道路跨越湘江修建橋梁越
來越多，鑒于跨江越河受河道寬度、水流、水深、通航、汛期、水下地形地質復雜等各方面因素影
響，水上施工方案多種多樣。下部結構水中基礎的施工對整座橋梁結構受力、后續施工有著重大影
響，而橋梁水中基礎的施工，施工技術各有差異且各具特色。在工程規模大、施工水域水文條件復
雜、通航要求高的情況下，水中基礎的施工尤為重要。
我們通過工程實踐總結出跨江橋梁基于鉆孔平臺的先樁后堰施工技術，并研發出《一種用于深
水橋梁施工的群樁基礎鉆孔平臺》、《一種樁基水平定位裝置》等五項實用新型專利。該技術采用
基于鉆孔平臺，進行“先樁后堰”施工，受水位變化的影響時間短，鉆孔風險小，且樁基的成樁質量
更好，圍堰定位、下放精準。
2.技術簡介
基于鋼棧橋搭設一個與棧橋頂面標高齊平的鉆孔平臺，平臺內設置一個頂標高與鉆孔平臺一致
的二級鋼護筒拼裝平臺，鉆孔灌注樁采用沖擊鉆成孔，采用雙層鋼護筒套打的方式進行水下混凝土
施工，鉆孔灌注樁施工完成后，拆除鉆孔平臺，利用定位導向及吊裝下放系統，進行首節鋼圍堰下
放及后續圍堰施工。
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構基礎的施工。
4.施工工藝流程及操作要點
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
4.2.1鉆孔平臺施工
鉆孔平臺平面尺寸設計為22m（順橋向）×30m(橫橋向)，鉆孔平臺頂面標高與棧橋頂面標高齊
平。鉆孔平臺結構形式為：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［20b 水平、剪刀撐。鉆孔平臺與支棧橋相連處考慮上
車需要，橫向分配梁工45b 工字鋼適當加密，間距為460mm，限載60T，限速5km/h。樁位之間平
臺不考慮過車，只作為鉆機安放平臺及人行通道，間距可適當加大，間距為790mm。
圖4.2.1-1 鉆孔平臺平面圖
4.2.2二級鋼護筒拼裝平臺施工
樁基鋼護直徑為2.9m,板厚為12mm，頂標高與鉆孔平臺平齊，單個護筒最長為15.5m，重達13T
多，在施工過程無法一次性安裝到位，必須在鉆孔平臺內設置一個二級鋼護筒拼裝平臺，二級鋼護
筒拼裝平臺采用雙工36b,根據樁位成井字形布置。
4.2.3鉆孔灌注樁施工
結合地質條件和水文狀況鉆孔平臺下方的臨時施工操作平臺安裝導向架，設置導向架，采用扁
擔吊下放引孔鋼護筒，進行沖擊鉆引孔，引孔鉆進深度2.5m，引孔施工結束后，在其內部放主樁沖
孔鋼護筒，待樁基鋼護筒著床后，同樣在平臺柱梁板上安放兩個20t 手拉葫蘆進行樁基護筒下放后
的微調，利用兩鋼護筒構建封底砼模板，向大、小鋼護筒之間空隙內澆筑有效深度為2.5m 的C30
水下混凝土穩固鋼護筒從而完成水下巖質下放鋼護筒的工藝。
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外層鋼護筒施工內層鋼護筒施工
澆筑水下封底混凝土拔除外側鋼護筒
圖4.2.3-1 鉆孔灌注樁施工流程圖
4.2.4 鉆孔平臺拆除
鉆孔平臺使用完成后，拆除利用浮吊作為起重設備。鉆孔平臺拆除與搭設時的順序相反，具體
為：清理橋面施工機具及其它物件→護欄、橋面板拆除→分配梁拆除→平聯的割除→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鋼圍堰拼裝平臺安裝
搭設首節圍堰拼裝平臺，考慮汛期施工，拼裝平臺的標高需高出常水位3.5m。拼裝平臺采用在
鋼管樁與鋼護筒之間設置水平橫梁的形式，再拼裝平臺上面安裝人行平臺，圍堰內外側沿圍堰周長
各設置一圈。
圖4.2.5-1 首節鋼圍堰拼裝平臺平面圖
4.2.6安裝導向及吊裝系統
為精確控制鋼圍堰的平面位置，設置定位導向裝置。從第二節底部以上1m 處開始，每節均設
置工36b 導向裝置。導向裝置與鋼護筒相距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 導向系統平面圖
為了實現同步下放，設置吊裝系統，下吊點距節段頂部50cm，平面位置矩節段端部約1～2m。
每個吊點采用1.5m 工36b 穿過圍堰隔艙滿焊，并外露30cm 做為吊耳。手拉葫蘆吊掛在扁擔梁上，
通過鋼絲繩與鋼圍堰吊點吊鉤相連。具體詳見圖4.2.7-2 所示。
圖4.2.6-2 吊點平面布置圖
4.2.7鋼圍堰施工
用扁擔梁、手拉葫蘆等設備整體起吊15cm 后，割除首節拼裝平臺。下放前在護筒上做好刻度
標記，鋼圍堰下放開始入水后，每個葫蘆的受力逐漸變小，直到鋼圍堰不再下沉達到自浮平衡，停
止下放。
在已下放完成的首節圍堰上繼續接高下一節圍堰，將首節雙壁鋼圍堰頂部外壁上焊結限位鍵，
防止雙壁鋼圍堰在接高過程中移動，按反對稱進行，以防止圍堰傾斜。為方便圍堰焊接，在雙壁鋼
圍堰內、外圈用槽20 及工36b ,作為拼接內壁施焊工作平臺。
下沉方式采用分艙注水壓重的辦法實現，當注水也無法下沉時，則向圍堰隔艙內澆筑水下混凝
土，注水或澆筑水下混凝土時保持各艙體同步進行。
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4.2.8灌注鋼圍堰封底混凝土
在圍堰著床前，要對基底進行整平，在鋼圍堰頂進行搭設封底平臺，在鋼圍堰上搭設45b 工字
鋼，工字鋼采用雙面焊接接長，工字鋼間距為60cm，兩端尖角部分設置圍檁，工字鋼上滿鋪竹跳板，
并預留出導管下放位置。
管采用φ300 無縫鋼管，導管的作用半徑按混凝土擴散半徑按5m 考慮，導管底口距離鋼圍堰底
20cm 左右，每次封底需布置8 根導管，每根導管配一個料斗，混凝土通過溜槽輸送至各導管，澆筑
順序為從下游到上游的澆筑。
圖4.2.8-1 圍堰封底導管布置立面圖
圖4.2.8-2 圍堰封底導管布置平面圖
5.材料與設備
5.1材料
主要材料見表5.1。
表5.1-1 單根樁基主要材料表
序號材料名稱型號數量備注
1 混凝土C30 5.5m³ 封底、護筒固定
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2 鋼板10mm 26.0t 鋼護筒制作
表5.1-2 單個鋼圍堰主要材料表
序號材料名稱型號數量備注
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設備
主要機械設備見表5.2。
表5.2-1 單根樁基主要機械設備表
序號設備名稱型號數量用途
1 沖擊鉆GKL8 1 臺沖擊引孔
2 吊車QY25VF 2 輛鋼護筒吊裝
3 高壓水泵QBY3-65LF 2 臺護筒內抽水
4 電焊機BX1-500 5 臺平臺、護筒焊接
5 自卸汽車東風6t 1 輛護筒、材料運輸
6 運渣船200t 1 艘機械、材料運輸
7 龍門吊MH10-16.5A3 1 臺垂直運輸
表5.2-2 單個圍堰主要機械設備表
序號設備名稱型號數量機具用途
1 自卸船舶600T 1 裝清理的沙卵到岸邊
2 自卸汽車20m3 2 將沙卵轉運至棄土場
3 空壓機30m3 2 河床吹沙用
4 振動錘60KW 1 拼裝平臺鋼管樁
5 潛水泵40m 4 圍堰抽水
6 汽車吊25T 1 鋼管樁及圍堰施工
7 汽車吊75T 2 圍堰施工
8 空氣吸泥機Φ110 圓管2 圍堰內抽泥漿
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BX-500 10 圍堰節塊焊接
6.效益計算分析
該技術不需要大量定位船、浮式起重機、交通船等，節約了大量船機設備的臺班，節約了施工
工期與施工成本，共計節約工期55 天，節約施工成本143 萬余元，具體經濟效益分析如下：
表6 經濟效益分析表
序號名稱計算說明
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序號名稱計算說明
1 節約施工時間
水中基礎施工原工期計劃為237 天，采用本技術，節約工期55 天，水中基礎施工
工人累計為62 人，260 元/天，水中基礎施工每天消耗機械、電力等約1000 元。
累計節約費用共計260*62*55+1000*55=143.66 萬元
2 節約施工成本合計節約施工成本143.66 萬元
7.應用實例
7.1工程概況
東洲湘江大橋工程起點位于湘江西岸雁峰區湘江鄉東洲村工業園區（衡陽油泵油嘴廠）止于
湘江東岸湘江東路。工程全長1.081 公里，其中橋梁長0.974 公里。橋型布置為：6×30m 現澆連續箱
梁+（35+60+35）m 懸澆連續箱梁+（120+2×210+120）m 三塔四跨矮塔斜拉橋。
大橋共有13 個墩，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，樁長約43.5～49.0m，承臺為低樁承臺，承臺高5.5m，封底厚度約3m，部分嵌入巖層中，采
用雙壁鋼圍堰施工。
衡陽市東洲湘江大橋水中基礎結構采用本技術施工，先進行與鋼棧橋頂平齊的鉆孔平臺搭設，
基于鉆孔平臺進行引孔，采用雙層鋼護筒套打方式結合樁基定位輔助裝置進行鉆孔灌注樁施工，施
工完成后，拆除鉆孔平臺，施工鋼圍堰定位導向架，采用及吊裝下放系統，進行首節鋼圍堰下放及
后續圍堰施工。施工的各個階段安全可靠，全周期運用費用最少，不需要大量定位船、浮式起重機、
交通船等，節約了大量船機設備的臺班，節約了施工工期與施工成本。
7.2施工情況
圖7-1 現場鉆孔平臺施工圖7-2 安裝導向架
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圖7-3 下放鋼護筒圖7-4 沖擊鉆機定位
圖7-5 引孔鉆進圖7-6 下放樁基鋼護筒
圖7-7 澆筑水下封底混凝土圖7-8 拔出引孔鋼護筒
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圖7-9 現場拼裝平臺圖7-10 首節鋼圍堰拼裝
圖7-11 安裝吊點系統圖7-12 安裝導向下放系統
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 基底震動吹砂整平圖7-18 灌注水下封底混凝土
8.技術咨詢服務單位聯系方式
技術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
技術咨詢聯系人王斕聯系電話17773410041

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