水下樁基礎開挖施工綜合技術方案一、工程概況1.1項目背景本工程為跨江橋梁樁基施工項目，位于長江中游某河段，需施工42根直徑2.0m、平均樁長45m的鉆孔灌注樁，總樁長約1890m。工程區(qū)域地質(zhì)條件復雜，自上而下依次為：①素填土（厚1.2-2.5m）、②淤泥質(zhì)黏土（厚3.5-6.8m，天然含水率42%）、③中砂層（厚5.6-8.2m，含礫石約15%）、④中風化砂巖（揭露厚度8.0-12.5m）。施工期間最高水位32.5m，最大流速1.8m/s，受潮汐影響每日水位變幅約2.0m。1.2技術指標樁體參數(shù)：設計樁徑2000mm，有效樁長40m，嵌入中風化巖層深度≥5m混凝土強度：C35水下混凝土，坍落度180-220mm樁基檢測：100%低應變反射波法檢測樁身完整性，20%聲波透射法檢測，單樁豎向承載力特征值≥5000kN1.3施工難點深水作業(yè)平臺穩(wěn)定性控制（水位變幅大、水流沖擊強）厚層淤泥質(zhì)黏土層護壁防塌孔砂層鉆進時泥漿性能調(diào)控中風化巖層高效破碎成孔潮汐影響下的混凝土連續(xù)灌注二、施工準備2.1場地布置2.1.1施工平臺設計采用鋼制樁架平臺，由Φ630×10mm鋼管樁（單樁承載力300kN）、I56b型鋼主梁、32a型鋼分配梁組成。平臺頂面高程34.0m（高于最高水位1.5m+0.5m浪高），平面尺寸25m×40m，設置4個鉆機作業(yè)區(qū)，配備泥漿循環(huán)系統(tǒng)及混凝土輸送通道。平臺搭設完成后進行堆載預壓（加載120%設計荷載），沉降穩(wěn)定后卸載。2.1.2臨時設施布置泥漿系統(tǒng)：設置3個泥漿池（沉淀池、循環(huán)池、儲備池），總?cè)莘e200m3，采用鋼板焊接而成，池壁設加強肋材料堆場：鋼筋堆放區(qū)采用200mm高混凝土墊層+防雨棚，鋼筋籠存放架采用型鋼制作，間距2.0m電力配置：2臺315kVA柴油發(fā)電機（一用一備），電纜采用YJV22-0.6/1kV-4×120mm2防水電纜2.2設備選型設備類型型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)旋挖鉆機SR360R-HD2臺最大鉆孔直徑2.5m，扭矩360kN·m沖擊鉆機CJD30002臺沖擊功30kJ，沖程1.5-3.0m泥漿凈化設備ZJ-2501套處理能力250m3/h，分離粒度≥20μm混凝土導管Φ300mm2套壁厚8mm，每節(jié)長2.5m，絲扣連接超聲波檢測儀RS-ST01C1臺檢測深度≤60m，分辨率0.1mm2.3材料準備鋼材：HRB400E鋼筋（Φ25mm、Φ16mm），進場需進行力學性能及重量偏差檢驗水泥：P·O42.5R水泥，氯離子含量≤0.06%，堿含量≤0.6%外加劑：聚羧酸系高效減水劑（減水率≥25%），粉煤灰Ⅱ級三、主要施工工藝3.1成孔施工3.1.1護筒埋設采用雙層鋼護筒結(jié)構(gòu)：外層護筒：Φ2400mm×12mm鋼板卷制，長12m，采用振動錘沉設，入土深度≥8m（穿透淤泥質(zhì)黏土層）內(nèi)層護筒：Φ2100mm×8mm鋼板卷制，長6m，底部設刃角（坡度1:10），護筒頂高出平臺面300mm3.1.2鉆進工藝采用**"旋挖+沖擊"組合成孔**工藝：地層鉆進設備鉆頭類型鉆進參數(shù)泥漿性能指標素填土旋挖鉆機短螺旋鉆頭轉(zhuǎn)速20r/min，進尺速度0.5m/min比重1.15，黏度18s，含砂率≤4%淤泥質(zhì)黏土旋挖鉆機筒式鉆頭轉(zhuǎn)速15r/min，進尺速度0.3m/min比重1.20，黏度22s，膠體率≥95%中砂層旋挖鉆機巖層專用鉆頭轉(zhuǎn)速10r/min，進尺速度0.2m/min比重1.25，黏度25s，失水量≤15mL/30min中風化砂巖沖擊鉆機十字形合金鉆頭沖程2.0-2.5m，沖擊頻率40次/min比重1.30，黏度28s，pH值8-103.1.3清孔作業(yè)一次清孔：終孔后采用反循環(huán)法清孔，換漿時間≥30min，孔底沉渣≤200mm二次清孔：導管安裝后，采用導管內(nèi)空氣吸泥法，清孔后沉渣厚度≤50mm，泥漿比重1.10-1.153.2鋼筋籠制作與安裝3.2.1鋼筋籠加工分節(jié)制作：每節(jié)長9m，主筋采用直螺紋連接（Ⅰ級接頭），接頭錯開35d（d=25mm），同一截面接頭率≤50%加強筋：Φ20mm鋼筋，間距2.0m，與主筋滿焊（焊縫長度10d）保護層：采用混凝土墊塊（強度C40），每2m設一道，每道4塊3.2.2吊裝工藝采用25t汽車吊（主臂31.5m）+10t副吊雙機抬吊，吊點設置在距鋼筋籠兩端1/3處。下放時保持垂直度偏差≤1%，到位后采用4根Φ20mm吊筋固定于平臺橫梁，吊筋抗拉強度≥鋼筋籠自重1.5倍。3.3水下混凝土灌注3.3.1導管配置導管水密性試驗：0.6MPa水壓試驗，持壓15min無滲漏導管底口距孔底距離：300-500mm，首次埋管深度≥1.0m3.3.2灌注控制首批混凝土量：V=πD2H1/4+πd2h1/4=3.14×2.02×1.2/4+3.14×0.32×25/4≈4.2m3（H1=1.2m，h1=25m）灌注速度：≥0.25m3/min，連續(xù)灌注時間≤6h埋管深度：控制在2-6m，嚴禁將導管提出混凝土面超灌高度：設計樁頂以上1.0m（考慮鑿除浮漿）3.3.3潮汐應對措施潮位監(jiān)測：每30min記錄一次水位，當流速＞1.5m/s時暫停灌注導管伸縮裝置：設置500mm長伸縮節(jié)，適應潮位變化引起的導管長度調(diào)整四、質(zhì)量控制要點4.1成孔質(zhì)量控制孔徑檢測：采用Φ2000mm探孔器（長度6m），每鉆進5m檢測一次垂直度控制：鉆機安裝時調(diào)平誤差≤0.1%，每節(jié)鉆桿鉆進后校核，孔斜偏差≤1/100孔深測量：采用測繩（精度±1cm）+重錘（5kg）雙控，終孔孔深≥設計樁長+0.5m4.2泥漿性能調(diào)控淤泥質(zhì)土層：加入CMC（羧甲基纖維素）0.2%，提高泥漿黏度至25-28s砂層：摻入PHP（聚丙烯酰胺）0.1%，降低失水量至10-12mL/30min巖層：添加重晶石粉（密度4.2g/cm3），將泥漿比重提高至1.30-1.354.3混凝土質(zhì)量保障配合比優(yōu)化：水泥用量420kg/m3，粉煤灰摻量15%，砂率42%，水膠比0.45坍落度損失控制：混凝土出機坍落度200±20mm，30min損失≤30mm灌注溫度：夏季采用冰水拌合（混凝土入孔溫度≤30℃），冬季采用熱水拌合（≥5℃）五、安全專項措施5.1水上作業(yè)防護平臺防護：設置1.2m高防護欄桿（橫桿兩道），滿掛密目安全網(wǎng)，走道板采用防滑花紋鋼板救生設備：配備6人救生衣、2個救生圈（帶救生繩）、1艘應急沖鋒舟防雷措施：平臺四角設置15m高避雷針（保護半徑25m），接地電阻≤10Ω5.2設備安全管理鉆機固定：采用Φ20mm鋼絲繩斜拉固定于平臺地錨，抗風載≥10級用電安全：設備金屬外殼可靠接地，配電箱設漏電保護器（動作電流≤30mA）防火措施：配備4組MFZ/ABC4型滅火器，柴油罐設置5m范圍防火隔離帶5.3應急預案塌孔處理：儲備20m3優(yōu)質(zhì)黏土+5t水泥，發(fā)生塌孔時立即提鉆，投入黏土快速回填至塌孔位置以上2m潮汐預警：與海事部門建立聯(lián)動機制，提前2h獲取潮位預報，大潮期間暫停灌注作業(yè)人員疏散：設置2條逃生通道，緊急情況時通過應急碼頭撤離，每季度組織1次應急演練六、施工進度計劃采用Project軟件編制四級進度計劃體系，關鍵線路如下：平臺搭設（30d）→護筒埋設（15d）→鉆孔施工（60d，4臺鉆機平行作業(yè)）→鋼筋籠制作安裝（45d）→混凝土灌注（30d）→樁基檢測（15d）總工期控制在150d，設置3個關鍵節(jié)點：①平臺驗收（第30d）、②首樁成孔（第45d）、③全部樁基完成（第135d）七、驗收標準7.1主控項目樁位偏差：≤50mm（全站儀檢測）孔深：≥設計樁長+0.5m（測繩測量）混凝土強度：試塊28d抗壓強度≥35MPa（每組3塊，每50m3留置1組）7.2一般項目鋼筋籠保護層厚度：±20mm（超聲波檢測）樁頂標高：+30mm，-50mm（水準儀測量）泥漿比重：清孔后1.10-1.15（泥漿比重計檢測）八、技術創(chuàng)新應用智能鉆進系統(tǒng)：采用BIM+GIS技術建立三維地質(zhì)模型，實時匹配鉆進參數(shù)泥漿循環(huán)再利用：應用ZJ-250型泥漿凈化設備，泥漿回收率≥85%，減少棄漿排放鋼筋籠數(shù)