一、前言
深水中修建橋梁等其他建筑物時，為了確保施工安全，使基礎(chǔ)施工方便易行，減少施工干擾，降低工程成本，可采取鋼管樁水中平臺方案施工水中鉆孔樁的施工。
二、工法特點
1、施工過程中陸地之間的聯(lián)系非常方便，順利地解決了水中運輸問題，并且安全可靠。
2、平臺搭設(shè)方法簡單，并且施工過程中處處有平臺，即使毫無水上生活經(jīng)驗，工人也可順利施工而不會造成暈船現(xiàn)象。
三、適用范圍
1、水深在30米范圍的深水基礎(chǔ)施工，
2、跨越水庫、河流、海灣的鐵路公路橋梁深水基礎(chǔ)。
四、施工工藝
工藝原理
將浮箱、工字鋼、桁架、卷揚機、卷揚機帶動的旋轉(zhuǎn)底座和起重機大臂等拼裝組成浮吊，利用浮吊將浮箱和工字鋼組成的導向船為導向框架，使用浮吊依靠導向船打設(shè)鋼管樁，搭設(shè)水中平臺，以水中作業(yè)平臺為依托，下設(shè)鋼護筒、鉆孔、下放鋼筋籠、灌注混凝土。
工藝流程
施工方法要點
1、鋼管樁及鋼護筒的制作
鋼管樁所用的鋼管和鉆孔的水中部分所用的鋼護筒，均現(xiàn)場卷制。一般選用10~14㎜厚的鋼板，卷成小節(jié)后，將小節(jié)焊接成大節(jié)。每節(jié)鋼管之間采用內(nèi)外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。
2、浮箱拼裝
浮箱是浮吊的基礎(chǔ)，由若干個小鋼箱組成。小鋼箱外型為長方體底部周邊為圓角，頂部為長方形，鋼箱鋼板厚度3㎜，內(nèi)部有鋼制中隔板，頂部焊有帶螺栓眼和卡銷眼的角鋼及鋼板，小鋼箱之間通過螺栓和卡銷來互相連接，頂部預留有錨栓孔，以連接固定錨機或其他需要固定的設(shè)備。
在岸邊用汽車吊依次將小鋼箱吊放下水,通過螺栓連接和卡銷連接并用的方式拼裝成一個大浮箱。
3、浮吊拼裝
浮吊是水上作業(yè)的起吊設(shè)備，由浮箱及CWQ20型拆裝式桅桿起重機組成，在遠處看浮吊主體是三腳架，起重機結(jié)構(gòu)由臂桿、立柱、斜撐、轉(zhuǎn)盤底座及駕駛室組成。轉(zhuǎn)盤底座基礎(chǔ)基本呈正三角形，三臺卷揚機在浮吊的尾部正中位置。詳細結(jié)構(gòu)見(圖二)：
4、搭設(shè)水中平臺
(1)浮吊拋錨;首先使用浮吊將錨碇在距設(shè)計樁位60~100m處進行拋錨，并用浮筒做為標識。
(2)導向船固定：導向船定位時，用機動船將導向船推至設(shè)計樁位處加以錨定，然后利用導向船上的四臺卷揚機(俗稱錨機)，在測量指揮下，通過伸縮錨機將導向船定位，在導向船上根據(jù)每根鋼管樁的布設(shè)位置準確放出每根鋼管樁的樁位，并依次安裝定位框架。
(3)鋼管樁下設(shè)：導向船定位后，機動舟將焊接好的鋼管樁鋼管通過運輸船運至墩位處，并將浮吊傍靠。
起吊鋼管樁鋼管，在鋼管上做好長度標記，從定位框架中插入，自重緩緩下沉，根據(jù)鋼管上的長度標記確認入河床后再檢查垂直度，作糾偏處理，起吊電動振動錘，放在鋼管頂卡在鋼板上，開動振動錘對鋼管樁進行振動下錘，直至鋼管反彈，方可認為已進入風化巖，可停止振動下沉。在打入過程中隨時觀測垂直度。
(4)施工平臺的搭建完成：鋼管樁打設(shè)完畢，按照平臺設(shè)計進行平臺的搭建完成。
5、埋設(shè)鋼護筒
在平臺上精確定出樁位，放置導向架。入河床的一節(jié)護筒在頂部外側(cè)對稱焊接卡板，浮吊提扁擔梁起吊，護筒穿過導向架，靠自重緩緩下沉，卡板卡在導向架上，同樣辦法起吊下一節(jié)護筒，并與上一節(jié)護筒對接焊。護筒足夠長以后，將會因自重下沉，待不再繼續(xù)下沉，在護筒頂部焊接替打，加振動錘振動下沉，護筒反彈明顯時持續(xù)5min后停止下沉。
6、鉆孔樁施工
護筒埋設(shè)好后，吊裝鉆機就位進行鉆孔施工。從護筒至泥漿池之間采用泥漿槽連接，放置在平臺上。泥漿池是一個鋼板加工成的鋼箱，焊掛在平臺上。
7、清孔
為了確保灌注成功，采用氣舉反循環(huán)法將孔內(nèi)泥漿全部換為清水。氣舉反循環(huán)主要設(shè)備為9m³空壓機一臺，20cm出漿鋼管一套及3cm射風軟管一套、泥漿泵2臺。在鋼管上距鋼管底口40cm處向上開一斜口，接射風軟管，清孔時，將出漿鋼管下至距孔底40cm，兩臺水泵往孔內(nèi)不停送清水，啟動空壓機，利用反循環(huán)原理從出碴鋼管上口噴出。施工過程中要保證孔內(nèi)水頭在河面水位以上1.5～2.0m，以減小護筒壁所受外壓力。清孔應(yīng)認真操作，鉆孔底沉淀物厚度不得大于5cm。在灌注前(導管安裝完畢后)檢查孔內(nèi)沉淀情況，如果大于設(shè)計要求，可按相同辦法進行二次清孔，確保沉淀厚度小于規(guī)范要求值。
8、混凝土灌注
鉆孔樁所用混凝土在拌和場集中拌制，由砼罐車運到臨時碼頭旁。在臨時碼頭處設(shè)置滑槽，砼由滑槽滑至運輸船上的料斗內(nèi)，由運輸船將料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。導管一般埋深為4～5米，以確保砼的密實度。必須保證每趟運輸時間不能超過40分鐘，保證混凝土坍落度。
9、平臺拆除
樁基施工完畢，由上至下拆除平臺。橫縱梁、斜撐拆除后進行管樁拔除。浮吊起吊振動捶直接夾住管壁，啟動振動捶，邊振動邊緩緩起鉤，可將管樁拔除。因混凝土與基巖連接的管樁，潛水員下水割除。
五、工程實例
尤溪互通2#大橋位于尤溪縣大排村，橫跨尤溪水庫，為左右幅分離式橋梁，左幅全長396米，右幅全長369米，左右幅各有6個墩落在深水中，水中基礎(chǔ)為2.2m直徑的鉆孔樁，最大樁長49米。水庫常水位87.00m，最大水深18米，水庫正常時水面平穩(wěn)，只有在大雨時水庫放水方有不同程度的落差，最大落差3米。施工區(qū)域地層：為剝蝕丘陵夾溪谷地貌，上部為淤泥、砂質(zhì)粘土、卵石層，下部為砂土狀強風化砂巖、碎塊狀強風化砂巖、弱風化砂巖，其中淤泥、砂質(zhì)粘土層較薄。
1、總體思路
本橋跨度小，墩柱分散，采用鋼管樁水中平臺方案施工，發(fā)揮浮吊和浮箱的作用，成本經(jīng)濟、方便易行。
2、施工平臺
本橋右線橋幅寬12.0m，樁中心間距6.0m，左線橋自4#墩開始采用線性和非性加寬，基本幅寬12.0m，最寬16.0m，最寬處樁柱間距8.70m，每個水中墩要搭設(shè)一個15×8.0m的作業(yè)平臺，管樁按14m*8m布置，根據(jù)不同樁間距調(diào)整內(nèi)側(cè)兩排管樁間距，見示意圖：
平臺頂面高程為88.5m，相鄰管樁用∠10*10角鋼呈剪刀形式連接，如圖。縱橋向每排鋼管的外側(cè)兩根管樁頂面切割企口，安裝I40a工字鋼橫梁，橫橋向鋪12m長橋面梁，長度不夠焊接I40a工字鋼，注意留出護筒空檔，其余地方滿鋪5cm厚木板，周邊設(shè)鋼管樁欄桿。詳細布置見(圖三)：
3、浮吊
CWQ20型起重機的主要技術(shù)性能為：臂長 20.5m 最大起重量20t 起重幅度范圍 4.54~20.67m臂桿回轉(zhuǎn)角度范圍220度 臂桿變幅角度角度范圍 6~78度 起升高度 17.63m根據(jù)浮吊的結(jié)構(gòu)需要,選用13個9m×2.7m×1.65 m型號的小浮箱連接成浮吊平臺，布置形式為5+5+3，總長27m，總寬13.5m，其中尾部3個小浮箱加水配重以滿足起吊時吃水平衡。
4、鋼管樁及鋼護筒的制作
最大水深為18米，每根樁的護筒和鋼管樁長度都在20m左右，所以一般護筒焊接成2大節(jié)，每大節(jié)長為9～11m，鋼管一般焊接成16~23m一大節(jié)。每節(jié)鋼管之間采用內(nèi)外周圈焊接，焊縫寬度不小于2cm。
5、搭設(shè)水中平臺
(1)浮吊拋錨;首先使用浮吊將錨碇在距設(shè)計樁位60~100m處進行拋錨(錨碇為一塊4立方大小的混凝土預制塊，重約10t)，并用浮筒做為標識。
(2)導向船：導向船由4個9m×2.7m×1.65m型號的小鋼箱組成。
(3)鋼管樁下設(shè)：由于河床覆蓋層較薄，其下為強風化砂巖，在施打過程中，管樁進入覆蓋層時下沉速度較快，管樁進入強風化砂巖時表現(xiàn)為振動捶反彈強烈，DZ40振動捶振動荷載為230KN，遠大于檢算時的單樁承受荷載，故將管樁下沉速度作為停止施打打的依據(jù)，在持續(xù)振動5min后管樁下沉在2~3cm范圍內(nèi)時，既可作為停止施打，能夠滿足承載及穩(wěn)定要求。左8-1平臺鋼管樁施打過程如下：導向船定位后，在大致管樁位置處測量水深為16m，通過預計鋼管樁打入河床深度3m，焊接鋼管樁總長為21m，鋼管樁起吊就位后，通過自重進入河床0.8m，加振動錘振動，管樁繼續(xù)下沉0.5m后，振動反彈強烈，確認已進入強風化層，繼續(xù)打入河床至2.8m后，振動錘持續(xù)振動5分鐘不見繼續(xù)下沉后停止振動。正常情況下，整個過程為12分鐘，平均入河床2.0m，入強風化巖1.0m。每根鋼管樁施打時間在10-30分鐘之間，在振動錘持續(xù)振動5-10分鐘下沉量小于5cm左右停止。
(4)施工平臺的搭建完成：12根鋼管樁打設(shè)完畢，按照平臺設(shè)計進行平臺的搭建完成。
6、埋設(shè)鋼護筒
在平臺上精確定出樁位，放置導向架。導向架是高4米，平面2.6米見方的鋼框架，中間有2.5米見方的空間。左8-1平臺鋼護筒施打過程如下：根據(jù)鋼管樁施工的資料，此處軟弱覆蓋層約為1.5m，鋼護筒預計打入2.5m，加工護筒總長為(1.8m×3+1.5m×3 ),(1.5m×7)兩節(jié)，加焊縫總長20.54m。
在鉆孔過程中，因地質(zhì)情況較為復雜，鉆頭對地基的擾動影響較大，容易出現(xiàn)縫隙和松散層，且護筒內(nèi)泥漿水頭、比重都比護筒外側(cè)大，因此容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。常用方法為在原護筒上接長護筒，繼續(xù)打入的，直至穿過破碎層，使護筒入巖深度加長，堵住漏漿。左8-1在鉆孔過程中，漏漿后，加振動錘將護筒又打入0.54m，前后共入覆蓋層2.24m。
7、鉆孔樁施工
就位鉆機進行鉆孔樁施工。
8、清孔
采用氣舉反循環(huán)法將孔內(nèi)泥漿全部換為清水�？椎壮恋砦锖穸炔坏么笥�5cm。清孔徹底的標志是反復清孔，再無任何泥漿、石塊噴出。根據(jù)孔深不同，一般3～5小時，可將孔內(nèi)泥漿全部換完，達到沉淀要求。清孔完成后準確量測孔深，孔深應(yīng)比設(shè)計超深不小于5cm。在灌注前(導管安裝完畢后)檢查孔內(nèi)沉淀情況，如果大于設(shè)計要求，可按相同辦法進行二次清孔，確保沉淀厚度小于規(guī)范要求值。
9、砼的運輸及灌注
(1)鋼筋籠施做：
鋼筋籠在岸上進行加工，在成孔后用浮吊運至孔邊，一般為15-18米為一節(jié)進行吊裝，在第一次清孔結(jié)束后下鋼筋籠，在鋼筋籠焊接完畢后，注意鋼筋的搭接長度，鋼筋籠的垂直度，為防止鋼筋籠偏位，在鋼筋籠側(cè)面加墊塊。
(2)混凝土灌注
運輸船上裝有2.5m³料斗4個，砼由滑槽滑至運輸船料斗內(nèi)，由運輸船將料斗拖至墩旁，浮吊吊灌。使用一艘運輸船，在整個砼的澆筑過程中，基本能保證40～45分鐘一個循環(huán)(每循環(huán)為運輸船運一趟混凝土，每趟10m³)。
10、平臺拆除
樁基施工完畢，由上至下拆除平臺。
