深水钢管桩施工工艺流程详解

深水中修建桥梁等其他建筑物时，为了确保施工安全，使基础施工方便易行，减少施工干扰，降低工程成本，可采取钢管桩水中平台方案施工水中钻孔桩的施工。

二、工法特点

1、施工过程中陆地之间的联系非常方便，顺利地解决了水中运输问题，并且安全可靠。

2、平台搭设方法简单，并且施工过程中处处有平台，即使毫无水上生活经验，工人也可顺利施工而不会造成晕船现象。

三、适用范围

1、水深在30米范围的深水基础施工，

2、跨越水库、河流、海湾的铁路公路桥梁深水基础。

四、施工工艺

工艺原理

将浮箱、工字钢、桁架、卷扬机、卷扬机带动的旋转底座和起重机大臂等拼装组成浮吊，利用浮吊将浮箱和工字钢组成的导向船为导向框架，使用浮吊依靠导向船打设钢管桩，搭设水中平台，以水中作业平台为依托，下设钢护筒、钻孔、下放钢筋笼、灌注混凝土。

工艺流程

施工方法要点

1、钢管桩及钢护筒的制作

钢管桩所用的钢管和钻孔的水中部分所用的钢护筒，均现场卷制。一般选用10~14㎜厚的钢板，卷成小节后，将小节焊接成大节。每节钢管之间采用内外周圈焊接，焊缝宽度不小于2cm。

2、浮箱拼装

浮箱是浮吊的基础，由若干个小钢箱组成。小钢箱外型为长方体底部周边为圆角，顶部为长方形，钢箱钢板厚度3㎜，内部有钢制中隔板，顶部焊有带螺栓眼和卡销眼的角钢及钢板，小钢箱之间通过螺栓和卡销来互相连接，顶部预留有锚栓孔，以连接固定锚机或其他需要固定的设备。

在岸边用汽车吊依次将小钢箱吊放下水,通过螺栓连接和卡销连接并用的方式拼装成一个大浮箱。

3、浮吊拼装

浮吊是水上作业的起吊设备，由浮箱及CWQ20型拆装式桅杆起重机组成，在远处看浮吊主体是三脚架，起重机结构由臂杆、立柱、斜撑、转盘底座及驾驶室组成。转盘底座基础基本呈正三角形，三台卷扬机在浮吊的尾部正中位置。详细结构见(图二)：

4、搭设水中平台

(1)浮吊抛锚;首先使用浮吊将锚碇在距设计桩位60~100m处进行抛锚，并用浮筒做为标识。

(2)导向船固定：导向船定位时，用机动船将导向船推至设计桩位处加以锚定，然后利用导向船上的四台卷扬机(俗称锚机)，在测量指挥下，通过伸缩锚机将导向船定位，在导向船上根据每根钢管桩的布设位置准确放出每根钢管桩的桩位，并依次安装定位框架。

(3)钢管桩下设：导向船定位后，机动舟将焊接好的钢管桩钢管通过运输船运至墩位处，并将浮吊傍靠。

起吊钢管桩钢管，在钢管上做好长度标记，从定位框架中插入，自重缓缓下沉，根据钢管上的长度标记确认入河床后再检查垂直度，作纠偏处理，起吊电动振动锤，放在钢管顶卡在钢板上，开动振动锤对钢管桩进行振动下锤，直至钢管反弹，方可认为已进入风化岩，可停止振动下沉。在打入过程中随时观测垂直度。

(4)施工平台的搭建完成：钢管桩打设完毕，按照平台设计进行平台的搭建完成。

5、埋设钢护筒

在平台上精确定出桩位，放置导向架。入河床的一节护筒在顶部外侧对称焊接卡板，浮吊提扁担梁起吊，护筒穿过导向架，靠自重缓缓下沉，卡板卡在导向架上，同样办法起吊下一节护筒，并与上一节护筒对接焊。护筒足够长以后，将会因自重下沉，待不再继续下沉，在护筒顶部焊接替打，加振动锤振动下沉，护筒反弹明显时持续5min后停止下沉。

6、钻孔桩施工

护筒埋设好后，吊装钻机就位进行钻孔施工。从护筒至泥浆池之间采用泥浆槽连接，放置在平台上。泥浆池是一个钢板加工成的钢箱，焊挂在平台上。

7、清孔

为了确保灌注成功，采用气举反循环法将孔内泥浆全部换为清水。气举反循环主要设备为9m³空压机一台，20cm出浆钢管一套及3cm射风软管一套、泥浆泵2台。在钢管上距钢管底口40cm处向上开一斜口，接射风软管，清孔时，将出浆钢管下至距孔底40cm，两台水泵往孔内不停送清水，启动空压机，利用反循环原理从出碴钢管上口喷出。施工过程中要保证孔内水头在河面水位以上1.5～2.0m，以减小护筒壁所受外压力。清孔应认真操作，钻孔底沉淀物厚度不得大于5cm。在灌注前(导管安装完毕后)检查孔内沉淀情况，如果大于设计要求，可按相同办法进行二次清孔，确保沉淀厚度小于规范要求值。

8、混凝土灌注

钻孔桩所用混凝土在拌和场集中拌制，由砼罐车运到临时码头旁。在临时码头处设置滑槽，砼由滑槽滑至运输船上的料斗内，由运输船将料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。导管一般埋深为4～5米，以确保砼的密实度。必须保证每趟运输时间不能超过40分钟，保证混凝土坍落度。

9、平台拆除

桩基施工完毕，由上至下拆除平台。横纵梁、斜撑拆除后进行管桩拔除。浮吊起吊振动捶直接夹住管壁，启动振动捶，边振动边缓缓起钩，可将管桩拔除。因混凝土与基岩连接的管桩，潜水员下水割除。

五、工程实例

尤溪互通2#大桥位于尤溪县大排村，横跨尤溪水库，为左右幅分离式桥梁，左幅全长396米，右幅全长369米，左右幅各有6个墩落在深水中，水中基础为2.2m直径的钻孔桩，最大桩长49米。水库常水位87.00m，最大水深18米，水库正常时水面平稳，只有在大雨时水库放水方有不同程度的落差，最大落差3米。施工区域地层：为剥蚀丘陵夹溪谷地貌，上部为淤泥、砂质粘土、卵石层，下部为砂土状强风化砂岩、碎块状强风化砂岩、弱风化砂岩，其中淤泥、砂质粘土层较薄。

1、总体思路

本桥跨度小，墩柱分散，采用钢管桩水中平台方案施工，发挥浮吊和浮箱的作用，成本经济、方便易行。

2、施工平台

本桥右线桥幅宽12.0m，桩中心间距6.0m，左线桥自4#墩开始采用线性和非性加宽，基本幅宽12.0m，最宽16.0m，最宽处桩柱间距8.70m，每个水中墩要搭设一个15×8.0m的作业平台，管桩按14m*8m布置，根据不同桩间距调整内侧两排管桩间距，见示意图：

平台顶面高程为88.5m，相邻管桩用∠10*10角钢呈剪刀形式连接，如图。纵桥向每排钢管的外侧两根管桩顶面切割企口，安装I40a工字钢横梁，横桥向铺12m长桥面梁，长度不够焊接I40a工字钢，注意留出护筒空档，其余地方满铺5cm厚木板，周边设钢管桩栏杆。详细布置见(图三)：

3、浮吊

CWQ20型起重机的主要技术性能为：臂长 20.5m 最大起重量20t 起重幅度范围 4.54~20.67m臂杆回转角度范围220度 臂杆变幅角度角度范围 6~78度 起升高度 17.63m根据浮吊的结构需要,选用13个9m×2.7m×1.65 m型号的小浮箱连接成浮吊平台，布置形式为5+5+3，总长27m，总宽13.5m，其中尾部3个小浮箱加水配重以满足起吊时吃水平衡。

4、钢管桩及钢护筒的制作

最大水深为18米，每根桩的护筒和钢管桩长度都在20m左右，所以一般护筒焊接成2大节，每大节长为9～11m，钢管一般焊接成16~23m一大节。每节钢管之间采用内外周圈焊接，焊缝宽度不小于2cm。

5、搭设水中平台

(1)浮吊抛锚;首先使用浮吊将锚碇在距设计桩位60~100m处进行抛锚(锚碇为一块4立方大小的混凝土预制块，重约10t)，并用浮筒做为标识。

(2)导向船：导向船由4个9m×2.7m×1.65m型号的小钢箱组成。

(3)钢管桩下设：由于河床覆盖层较薄，其下为强风化砂岩，在施打过程中，管桩进入覆盖层时下沉速度较快，管桩进入强风化砂岩时表现为振动捶反弹强烈，DZ40振动捶振动荷载为230KN，远大于检算时的单桩承受荷载，故将管桩下沉速度作为停止施打打的依据，在持续振动5min后管桩下沉在2~3cm范围内时，既可作为停止施打，能够满足承载及稳定要求。左8-1平台钢管桩施打过程如下：导向船定位后，在大致管桩位置处测量水深为16m，通过预计钢管桩打入河床深度3m，焊接钢管桩总长为21m，钢管桩起吊就位后，通过自重进入河床0.8m，加振动锤振动，管桩继续下沉0.5m后，振动反弹强烈，确认已进入强风化层，继续打入河床至2.8m后，振动锤持续振动5分钟不见继续下沉后停止振动。正常情况下，整个过程为12分钟，平均入河床2.0m，入强风化岩1.0m。每根钢管桩施打时间在10-30分钟之间，在振动锤持续振动5-10分钟下沉量小于5cm左右停止。

(4)施工平台的搭建完成：12根钢管桩打设完毕，按照平台设计进行平台的搭建完成。

6、埋设钢护筒

在平台上精确定出桩位，放置导向架。导向架是高4米，平面2.6米见方的钢框架，中间有2.5米见方的空间。左8-1平台钢护筒施打过程如下：根据钢管桩施工的资料，此处软弱覆盖层约为1.5m，钢护筒预计打入2.5m，加工护筒总长为(1.8m×3+1.5m×3 ),(1.5m×7)两节，加焊缝总长20.54m。

在钻孔过程中，因地质情况较为复杂，钻头对地基的扰动影响较大，容易出现缝隙和松散层，且护筒内泥浆水头、比重都比护筒外侧大，因此容易出现漏浆现象。常用方法为在原护筒上接长护筒，继续打入的，直至穿过破碎层，使护筒入岩深度加长，堵住漏浆。左8-1在钻孔过程中，漏浆后，加振动锤将护筒又打入0.54m，前后共入覆盖层2.24m。

7、钻孔桩施工

就位钻机进行钻孔桩施工。

8、清孔

采用气举反循环法将孔内泥浆全部换为清水。孔底沉淀物厚度不得大于5cm。清孔彻底的标志是反复清孔，再无任何泥浆、石块喷出。根据孔深不同，一般3～5小时，可将孔内泥浆全部换完，达到沉淀要求。清孔完成后准确量测孔深，孔深应比设计超深不小于5cm。在灌注前(导管安装完毕后)检查孔内沉淀情况，如果大于设计要求，可按相同办法进行二次清孔，确保沉淀厚度小于规范要求值。

9、砼的运输及灌注

(1)钢筋笼施做：

钢筋笼在岸上进行加工，在成孔后用浮吊运至孔边，一般为15-18米为一节进行吊装，在第一次清孔结束后下钢筋笼，在钢筋笼焊接完毕后，注意钢筋的搭接长度，钢筋笼的垂直度，为防止钢筋笼偏位，在钢筋笼侧面加垫块。

(2)混凝土灌注

运输船上装有2.5m³料斗4个，砼由滑槽滑至运输船料斗内，由运输船将料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。使用一艘运输船，在整个砼的浇筑过程中，基本能保证40～45分钟一个循环(每循环为运输船运一趟混凝土，每趟10m³)。

10、平台拆除

桩基施工完毕，由上至下拆除平台。