水中墩承台施工钢板桩.doc

水中墩承台施工（钢板桩）
1、水中墩承台施工技术方案简述
水中墩承台的施工，根据设计图纸结合实际地质、地形条件，一般采用回填土筑岛围堰法、搭设平台钢板桩围堰法、钢板桩围堰内填土筑岛法三种主要施工方法进行水中墩的施工。
搭设平台钢板桩围堰法一般适用于跨河面较宽、水较深的水中墩施工，其主要施工内容包括：先搭临时栈桥接近墩位，再搭设水上施工平台。在水上施工平台上安装钻机进行钻孔桩施工，钻孔桩施工完成后，沿承台周围插打钢板桩围堰（钢板桩围堰也可与水上施工平台同时施工），钢板桩围堰尺寸一般为(长(a+3)m×宽(b+3)m),吸泥清淤至承台底以下的标高，对承台底以下用混凝土进行封底，边抽水边施工钢板桩型钢围檩及钢管（或型钢）支撑，施工承台，最后拆除钢板桩围堰。钢板桩围堰一般用拉森Ⅲ或拉森Ⅳ型钢板。常见钢板桩围堰见图1～2。

图1 钢板桩围堰布置图（一）

图2 围堰布置图（二）
2、钢板桩围堰施工方法
2.1、钢板桩围堰施工工艺流程
钢板桩围堰施工工艺流程见图3。

钢板桩进场、校正、施工准备、机械进场
钢板桩定位
插打钢板桩
围堰合龙
挖泥清淤
水下封底
抽水
钢板桩围檩内撑安装
承台施工

图3 钢板桩围堰施工工艺流程图
2.3、钢板桩围堰施工方法
2.3.1、施工准备
（1）、组织定购、运输钢板桩到达工地后，先进行清理。清理锁口内杂物（如电焊焊瘤，废填充物等），对缺陷部位加以整修，其中包括锁口检查、宽度检查。同一围堰的钢板桩一般使用同一型号规格的产品，以保证锁口一致。
①、宽度检查方法：对每片钢板桩分上、中、下3部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，数差值以小于1cm为宜，对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量，对于超出偏差的钢板桩尽量不用。
②、锁口检查方法：用一块长2m的同类型、同规格的合格钢板桩标准件，对所用同型号的钢板桩做锁口检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾做锁口通过检查，对于检查出锁口扭曲及“死弯”须进行校正。
（2）、在钢板桩锁口内涂抹黄油或混合油膏(黄油∶沥青∶干锯末∶干粘土=2∶2∶2∶1)以减少插打时锁口间的摩擦和水的渗漏。
（3）、检查振动锤，振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达到380～420V，夹板牙齿不能有太多磨损。
（4）、测量放样，插打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备。
2.3.2、钢板桩的插打
钢板桩逐块插打到底，矩形围堰先插上游边，在下游合龙。钢板桩平面尺寸应在承台长、宽尺寸上各加1.5m×2，在导向架上设置1个限位框架，大小比钢板桩每边放大1cm，第1根钢板桩插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将吊钩缓慢下放。这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第1根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。钢板桩打桩前进方向的锁口下端用硬木楔塞住，防止泥砂进入锁口内，影响以后插打。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插1根打1根，即将每1片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，要先插后打，若合龙有误，用倒链或滑车组对拉使之合龙，合龙后，再逐根打到设计深度。
当吊装设备许可时，可将2～3块钢板桩拼成1组组合桩，组合后用坚固夹具夹牢。钢板桩组桩插打时，每隔4～5m加1道夹板，夹板在板桩起吊前夹好，插打时逐付拆除，周转使用。组桩的嵌缝用油灰及旧棉絮嵌塞。

图3 矩形钢板桩围堰角桩示意图
（5）、钢板桩的合龙
合龙前的准备：在即将合龙时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板桩如何插打。
合龙时桩的调整处理：为了便于合龙，合龙处的两片桩应一高一低。方形钢围堰有4个面，打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合龙应选择在角桩附近（一般离角桩4～5片），如果距离有差距，可调整合龙边相邻1边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在1个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。
2.3.3、围堰内吸泥清淤
根据钢板桩围堰内土层的特点，围堰内清淤工作采用高压水枪配合吸泥机进行。
（1）、由潜水员用水枪冲泥，用吸泥机吸泥。吸泥的顺序应由中间向四周逐步开挖，并且应对称、均衡。
（2）、在吸泥的过程中，应加强深度的检测，避免局部挖深不足或超挖，尤其在围堰周边严禁超挖，以防危及围堰的安全。
（3）、在水下挖泥过程中，应始终保持围堰内外水头的平衡，一般在板桩上开补水孔。这种补水效果较好，省工省时。
（4）、围堰的弃土应装船外运，严禁在围堰四周就近抛泥，以防围堰外土压力过大，导致围堰失稳而危及其安全。
2.3.4、封底施工
围堰内混凝土封底分为干封法和湿封法2种。具体由基低土层的透水性决定，即基底渗水量的大小决定。基地渗水性较差，采用水泵可抽出少量渗水，可采用干封法施工。此处主要介绍湿封法。
2.3.4.1、混凝土设计
封底混凝土采用C25，厚一般1m左右，高出承台10cm（高出部分以后凿除），为保证封底混凝土施工后能及时进行承台施工，对混凝土试配性能提出如下要求：
（1）、7天强度不小于25Mpa；
（2）、混凝土初期塌落度为18～22cm，2h后不小于15cm；
（3）、混凝土的初凝时间定位24h。
2.3.4.2、封底混凝土的灌浇
封底混凝土采用泵车或浇筑架灌浇，封底混凝土的浇筑方向一般从短边的一侧向前逐步推进覆盖全面或几个浇筑点同时灌浇。
在混凝土浇筑过程中，由测量人员用测锤测量混凝土的上升高度，控制导管的埋深。在混凝土上升近设计标高时，应加密测点，控制混凝土的高度和平整度。同时，应认真作好测量记录，并及时向现场指挥人员提供准确、可靠的测量数据。
2.3.4.5、混凝土的养护
混凝土的养护一般在7天左右。试块的养护条件应与水下混凝土相同，及试块应在水下养护。在混凝土强度达到设计强度的75～80%左右，方可抽水施工承台。
2.3.5、围堰内支撑结构安装
围堰内自上而下设置围檩及钢管支撑，根据水压力和土压力计算决定支撑数量。内支撑周边梁采用H型钢或工字钢，中间支撑采用圆钢管，按一定间距布置，四角采用圆钢管或工字钢斜撑。支撑上下间距视实际工况而定。
钢板桩施工完毕后即可进行第一道围檩的施工，具体的步骤为：
首先将围堰内水位降至第一道支撑以下约0.5m，在支撑位置焊接牛腿，然后安装围檩和支撑，设上反压钢板，将支撑和围堰焊接牢固，然后用硬木楔塞紧钢板桩与围檩之间的间隙。
各支撑的平面位置采用坐标定位，现场实地放样，坐标误差控制在2cm以内。施工中严格控制各连接部位焊缝质量满足规范要求，尤其是围檩与内支撑接长焊接，必须先焊接母体再缀板补焊。
其它几道围檩支撑的施工步骤同第一道围檩支撑。
围堰内排水用抽水机，抽水机排水能力大于围堰内渗水量的1.5～2.0倍（抽完后留1－2台备用）。
2.3.6、围堰拆除
2.3.6.1、拔桩
水中承台、墩身施工结束，采用振动锤拔桩拔除钢板桩，利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。钢板桩拔出前，先将围堰内的支撑及其它设施按从下到上的顺序拆除，并陆续灌水使内外水压平衡，使板桩挤压消失，拔桩设备可用吊机、打拔桩机、千斤顶、卷扬机等，拔桩可用长卡环扣在拔桩孔上作为吊点。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复既可将桩拔出来。拔出的钢板桩立即清刷干净、修补整理、涂刷防锈油。
2.3.6.2、拆除注意事项
（1）、在拔除钢板桩前，要向围堰内回水，保持内外水头高度一致，确保钢板桩拔除时的安全。
（2）、在承台施工完成后用土回填一定高度，用圆木沿承台与钢板桩之间支撑一道，或采用黄砂回填并保证密实度。目的是保证钢板桩在拔除时内外压力平衡，不致损坏钢板桩。
（3）、拔桩顺序：总体原则是打拔顺序相反，但拔桩起点应离开角桩3根以上，或采用跳拔的方法。
（4）、振打与振拔
拔桩时，可先用振动锤将板桩索住，原地振动以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔出的板桩，可先用振动锤打下20～30cm，再与振动锤交替振打振拔。对引拔阻力较大的钢板桩采用间歇振动的方法时，每次可振动10min左右，但振动锤连续工作不宜超过1.5h。为确保填土密实，可结合拔桩工艺进行，即当把钢板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，可尽量让土孔填实一部分。
（5）、起重机应随振动锤的启动逐渐加荷，引吊力一般略小于减震器弹簧的压缩极限。
（6）、供振动锤使用的电源应为振动锤本身电动机额定功率的1.2～2.0倍。
2.3.7、监测及应急措施
围堰支护结构的监测主要包括钢板桩及围檩支护标高和整体位移、渗水情况、构件局部变形、地下水位变化等进行观测和测量，并通过分析，及时了解围堰的工作情况。通过对围堰支护结构施工过程的分析和监测，能预测并及时了解围堰支护结构的工作状况，制定相应的应急措施，比便在异常情况发生时能够及时处理，确保施工安全和质量、进度。
（1）、标高和位移观测采用全站仪和水准仪对测点进行观测，每天2次，详细记录观测结果。发现异常情况要分析原因，并及时处理。
（2）、测定渗水量时，每天观测2次，详细记录观测结果，渗水量较大时要及时处理。如钢板桩锁口封水效果不好，发生渗水现象，可采用高压水冲洗锁口附近杂土，填塞麻絮。对于轻微渗水，可采用在围堰外水流上游撒布黄砂的方法堵塞缝隙。
（3）、对锁口钢板桩封底混凝土顶面、围檩处进行局部变形观测，每天观测2次，详细记录观测结果，同时对内支撑进行观测。在围堰上口设置多个位移观测点，适时对围堰的位移情况进行监测。
（4）、预备加固围檩支撑的材料，做到突发事件应急处理使用。同时根据施工开展的规模、进度备有一定数量的应急水泵，为应对排出堰内短时大量渗水或及时向堰内回水做准备。
3、承台施工
凿除桩头、桩基检测，破桩头前，应在桩体侧面用红油漆标注高程线，以防桩头被多凿，造成桩顶伸入承台内高度不够。破除桩头时应采用空压机结合人工凿除，上部采用空压机凿除，下部留有10～20cm由人工进行凿除。凿除过程中保证不扰动设计桩顶以下的桩身混凝土。将伸入承台的桩身钢筋清理整修成设计形状，复测桩顶高程，桩基检测合格后进入承台施工。
3.1、承台模板及钢筋施工
承台钢筋制作、安装应严格按照施工规范及设计要求进行。钢筋下料前要认真阅读图纸，根据钢筋构造填写配料单，认真对照每根钢筋的规格、长度进行下料，并覆盖彩条布，防止锈蚀。下好料的半成品钢筋要分类堆放整齐，并做好标识。待监理检查验收合格后，运至现场绑扎。
钢筋安装前，应先将桩头清理干净，并整理、绑扎桩头竖向主筋和箍筋，做好放样工作。钢筋安装时要求其表面清洁，无油污、锈蚀等，严格保证钢筋的结构尺寸。混凝土保护层用预制混凝土垫块设置。
承台钢筋骨架高，绑扎、固定钢筋骨架难度大。施工时考虑先铺设承台底钢筋然后绑扎架立钢筋（也可考虑用临时脚手钢管架立），待形成稳定的框架后施工承台顶层钢筋。
安装冷却水管，预埋墩身钢筋、综合接地线等，在特殊结构的桥墩承台位置处，应在承台上提前预埋现浇支架的定位预埋钢筋或其它预埋构件。
承台模板全部采用自制大面钢模拼接而成，根据承台的尺寸，模板分节、分块制作。施工中严格控制模板的平面位置及垂直度，保证模板竖直。接缝设置海棉或双面胶，防止漏浆。模板加固通过型钢、方木、拉杆与堰壁撑实，确保模板稳定牢固、尺寸准确。检验合格后，浇注承台混凝土。
模板的平面位置以放样弹出的墨线为准，模板的边线必须做到顺直，用锤线调整模板垂直度，现场对模板拼缝进行调整，保证装配精度，减少错台，提高模板拼缝质量。立模后的几何尺寸必须满足设计规范要求。模板安装完毕后应对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查，签认后方可浇注混凝土。浇注时，发现模板有超过允许偏差变形值的可能时立即纠正。
板面锈迹必须清除彻底，然后涂刷清洁的液压机械油，涂刷要均匀、适量。
3.2、承台混凝土施工
混凝土在拌和站统一拌和，混凝土搅拌车运至浇筑现场，采用泵车浇筑。混凝土拌和前，试验室根据测定的材料含水量，确定施工更配合比，并通知拌和楼操作人员。承台混凝土严格按照大体积混凝土进行施工。
混凝土采用水平分层浇筑，分层厚度30cm左右，浇筑时从承台一端向另一端逐步分层推进。混凝土振捣采用插入式振捣器分层振捣，振捣时应控制振捣的间距和插入深度，并避免振动棒碰触模板、钢筋及其它预埋件。当混凝土无明显下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、泛浆时则表示该处混凝土已振捣密实。振捣棒上提应缓慢，以免上提过快造成空洞、气泡，确保混凝土振捣密实。在完成混凝土浇筑后，对墩柱范围以外的承台混凝土表面进行抹平收光。
混凝土的浇筑速度不宜过快，但应控制在下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇筑。在混凝土浇筑过程中，由专人负责观察模板变形和漏浆情况，发现问题及时处理。在浇筑过程中如发生泌水现象，应及时将水排干。
做好混凝土养护工作，混凝土初凝后，及时对顶面混凝土进行覆盖、洒水养护。混凝土强度达到2.5Mpa后，对墩身范围内的混凝土进行凿毛处理，以保证承台与主桥墩身砼接触良好。
3.3、承台砼温控措施
承台一般属于大体积混凝土。温控标准为：混凝土内表温差不大于25℃。
根据施工经验，拟采用“双掺”技术减少混凝土水化热，并采用“内降外保法”，降低内外温差，防止混凝土产生温度裂缝。
3.3.1、优化混凝土配合比设计
选用低热p.o.42.5普通水泥，采用“双掺”的方案，掺加粉煤灰和高效减水剂，用大直径泵管以便使用大粒径碎石拌制混凝土等方法来减少水泥用量，降低水化热和延缓水化热峰值的出现。
3.3.2、设置冷却水管
埋设冷却水管，以降低混凝土的内部温度，减小内外温差，防止混凝土产生温度裂缝。承台布置冷却水管网。冷却水管采用导热性能好的Φ30×1.5mm黑铁皮管，进出水口采用橡胶管连接。具体布置详见图4。

图4 冷却水管布置示意图
（1）、冷却水管连接：黑铁皮管接头及弯头采用胶皮套管连接。
（2）、冷却水管对称布置，竖向层距一般为0.8m，水平间距一般为1m。为提高降温效果，每层水管各设置1个出口和1个进口。冷却水管安装完成后，先试通水，检查是否有漏水和阻塞现象。
（3）、各层水管的进、出口均设在承台顶面，且伸出承台30～50cm。冷却水必须采用清河水，防止杂物进入管道，发生管道堵塞现象。
（4）、冷却水采用河水，水管内通水流量为16～18L/min。通水从混凝土初凝后开始，通水截止时间一般为初凝后4～7d。
（5）、通水过程中，做好进出口水温的监测工作（每4小时测定一次温度），根据进出口水温和温差，若温差大于20度，及时调整养护措施，如加快冷却水的流通速度等措施，以控制温差小于25度。
3.3.3、优化施工工艺
（1）、水泥提前6d入罐，延长水泥的存放时间，降低水泥的拌和温度。
（2）、加快混凝土运输和入仓速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。
（3）、选择低温时段浇筑，混凝土浇筑尽量安排在夜间或阴天施工。
（4）、混凝土浇筑时，采用薄层浇筑法，分层厚度控制在20～30cm，便于混凝土散热。
（5）、加强振捣，保证混凝土密实，提高混凝土密实度和抗拉强度。
（6）、混凝土浇筑完成后，应及时进行压实、抹面，待定浆后再抹第二遍并收光，防止出现早期收缩裂缝。
3.3.4、混凝土表面加强保温
为降低承台砼内外温差，并防止出现表面收缩裂缝，必须对混凝土表面进行保温养护。
（1）、在混凝土初凝后，立即用土工布或塑料薄膜覆盖承台顶面混凝土，来加强保温；
（2）、尽量推迟拆模时间，一般3天内（混凝土温度处于上升阶段，并达到峰值）不得拆除模板；
（3）、拆模后，及时回填。