大跨径预应力混凝土变截面连续箱梁特大桥综合施工技术研究(综合报告最终版)

1、大跨径预应力混凝土变截面连续箱梁特大桥综合施工技术研究与应用成果报告中 国 建 筑 第 六 工 程 局 有 限 公 司 中 国 建 筑 股 份 有 限 公 司二 零 一 一 年 五 月十日目 录前 言11、概 述31.1 研究技术背景41.2 研究内容概述52、详细研究内容72.1 关键技术研究82.1.1 河道入海口穿越流砂层超深（98m）大直径(2.0m)钻孔灌注桩施工技术82.1.2 桩基承载力自平衡检测技术302.1.3接力式双排钢板桩水中深基坑施工技术352.1.4 水中超大承台混凝土一次整体浇筑施工技术462.1.5 c80高性能泵送钢砂混凝土性能及施工技术研究592.1.6超大（

2、4000kn）ed型钢阻尼器安装技术672.1.7大跨径变截面预应力连续箱梁施工技术712.1.8大跨径变截面预应力连续箱梁线形控制与标高定位技术115图2.69 施工控制框图1193、监控工作内容1192.1.9 化学法固化软土施工技术1292.2 关键技术创新点1332.2.1 创新点1332.2.2 与当前国内外同类技术的综合比较1343、研究成果1363.1 施工工法1373.2结构海河杯1533.3优秀施工方案1543.4 qc成果1573.5 科技推广示范工程1584、效益分析及效益证明1634.1 效益分析1644.1.1 社会效益1644.1.2 经济效益1644.2. 效益证

3、明1675、应用实例及推广前景1696、科技查新报告1717、工程应用证明1947.1 质量证明1957.2 安全证明1967.3 工期证明1978、工程照片198附 件206前 言技术创新促进产业革命，交通基建脉动城市发展。近两年，随着国家在基础设施领域投资力度的不断加大，市政工程建设的规模逐年扩大，施工技术、工艺、设备、材料等越来越呈现出多元化发展趋势：现代化城市的发展又促使基础设施的建设迈向更高水平，一批大跨径、新型式、多功能美观适用桥梁工程的建设必将为城市品位的提升，为城市社会经济的飞速发展贡献新的力量。这也对奋战在生产一线的广大桥梁建设者提出了更高的要求。自60年代中期在德国莱茵河上

4、采用悬臂浇筑法建成bendorf桥以来，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。跨径在150米内的连续梁桥的设计施工已较为成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小，因而使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。根据国内设计和施工经验，主跨径在150米以上的大跨径连续梁桥却不多见，结构型式特点使得超大跨径连续梁桥的安全和耐久更难保证，其目标控制更

5、为严格，施工难度也大大提升，此领域内的连续梁桥的施工技术有待进一步提高。永定新河特大桥工程是中央大道项目关键节点之一，工程北起天津市北塘镇青坨子段，南至京津塘高速二线互通立交，横跨永定新河、蓟运河下游与渤海交口处。工程由滨海新区投资控股有限公司投资兴建，天津市市政工程研究设计院设计，中国建筑股份有限公司总承包，中国建筑第六工程局有限公司承建。主桥是国内变截面预应力连续箱梁跨度第二大桥梁。路线全长1777.041m。其中桥梁1367m，道路410.401m，桥梁面积共48238.5m2，道路面积13262m2，工程总造价3.327亿人民币。该桥地处渤海之滨，为100 m +160 m +100m

6、预应力混凝土连续箱梁桥。其桥跨布置为（2-330m）+（335m）+（3-330m）+（2-350m）+（100m+160m+100m）+（246m）+（230m）。桥梁横向布置为双幅桥，单幅桥宽17.25米，主跨支点处梁高9.5米，下部墩柱最高19.8m，最大截面尺寸为12.64m，桥梁基础为钻孔灌注桩，水中桩基钻孔深度98.0m，直径2.0m，地处海相沉积粉质粘土层，同时要穿过三个流砂层，在华北地区是首例。具有大跨径、深埋基础（主桥#25、#26墩承台置于河床下十余米）、混凝土防腐耐久要求高等显著特征，施工技术难度大。且该工程主桥处于永定新河、蓟运河下游与渤海交口处，海水深度4.5m左右

7、,汛期洪水凶猛，冬季流冰巨大，流冰厚度最厚达80cm,河床下土质多为淤泥质亚砂土，该项目多个工程部位施工工艺属于新型技术且难度较高，同时具有应用的广泛性。面对复杂的地质条件和大桥本身存在的技术难点，项目部工作人员不惧挑战，攻坚克难，创新施工技术，突破一个又一个技术瓶颈，为大桥运营的安全性和耐久性提供了重要的技术保障。在我项目部管理人员的通力合作下，永定新河特大桥工程不仅顺利竣工，还赢得了业主及监理单位对我项目部管理人员业务能力与敬业精神以及项目综合管理能力的一致好评，得到社会各界的广泛好评。在大桥项目施工及竣工期间，我大桥项目部先后获得全国工程建设质量管理小组优秀小组、天津市安全施工文明工地、

8、天津市结构海河杯等荣誉，申请省部级工法三项，发表论文两篇。更为重要的是我项目部在施期间通过科学分析，刻苦钻研，创新性地总结提炼出一套滨海沉积相特殊地质条件下大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁特大桥综合施工技术，不仅提升了我公司的桥梁工程施工能力，增强了其在施工技术领域的核心竞争力，也有利于推动整个行业的技术进步，有利于国计民生的安全保障。第 2 页 共 151 页1、概 述第 3 页 共 151 页1.1 研究技术背景永定新河特大桥为主跨100 m +160 m +100m的预应力混凝土连续箱梁桥。桥跨布置为（2-330m）+（335m）+（3-330m）+（2-350m）+（100m+160m

9、+100m）+（246m）+（230m）。主桥处于永定新河、蓟运河下游与渤海交口处，海水深度4.5m左右 ,汛期洪水凶猛，冬季流冰巨大，流冰厚度最厚达80cm,河床下土质多为淤泥质亚砂土，桥位处最大钻孔深度100.0米，根据地质年代及时代成因，共分为九个工程地质层，根据各土层特征及工程地质性质进而分为16个工程地质亚层，分别为人工填土层(qml)、第陆相沉积土层(q43nal)、第海相沉积土层(q42m)、第陆相层（q41al）、第陆相层（q3eal）、第海相沉积土层（q3dmc）、第陆相冲积土层（q3cal）、第海相沉积土层（q3bm）、第陆相冲积土层（q3eal）。基础为钻孔桩基础，水中桩

10、基钻孔深度97.0m，直径2.0m。承台最大尺寸为41.4529.65.0m，相当于三个篮球场大小，一个承台混凝土量6135立方米，承台河床下最大埋深为10.6m(潮位高程4.0m，水下最大埋深17m），如此超大体积混凝土和水中超大深基坑施工，在天津地区尚属首例，在整个华北地区也是仅此一处，技术含量高，结构复杂，施工难度巨大，安全风险较高，对工程测量定位、施工监控要求十分高。该工程桥址处属于滨海沉积相，处于长期海水腐蚀地带，工程地质条件较为复杂，再加上桥梁本身结构型式和尺寸的特点，“内”、“外”两方面的因素，加大了其施工难度，通过项目的具体实施，在突破瓶颈、攻克难关的同时，项目管理人员总结提炼

11、出一套特殊环境下大跨径桥梁施工的技术创新成果：并以该工程实践环节为依托，有针对性地进行海相沉积岩地质条件下桥梁下部结构施工技术研究。中央大道永定新河特大桥工程下部结构的技术难点和特点主要体现在：1、主桥桩径大，桩身长，桩基所处地质状况特殊主桥基础为钻孔灌注桩基础，水中桩基钻孔深度达98.0m，直径2.0m，是截止目前天津地区最长钻孔灌注桩。且地处海相沉积粉质粘土层，同时要穿过三个流沙层，施工难度极高。2、水中基坑深度大、工程地质条件差故对基坑设计施工要求很高。主桥26#墩基坑位于水中且处于淤泥质粘土层中，开挖深度达13.8m，水深3.2m，基坑底位于水面下17m。单个基坑开挖面积为1400m2

12、。3、主桥承台埋置深、体积大、大体积混凝土质量控制严格主桥承台最大尺寸为41.4529.65.0m，面积相当于三个篮球场大小，单个承台混凝土量6135m3，承台最大埋置深度为10.6m（潮位高程5.0m，水下最大埋深17m）。4、梁体混凝土（c60）等级高、c80钢砂混凝土配制、运输难度大c80铁钢砂混凝土的各种技术参数要求较高，永定新河特大桥c80钢砂混凝土的研究应用，将为长期以来海水中建筑物存在海水腐蚀、船舶撞击、冰融等难题，提供更为有效的数据和经验。工程主要目标是从配合比设计、投料、拌和到运输、浇注振捣，层层严格把关，使混凝土抗压强度不低于90mpa，并与桥墩联成一体，达到较高的施工质量

13、。针对以上特点，项目部技术人员通过认真分析和研究并加以实践，总结出桥梁钻孔灌注桩施工中缩短钻孔及清孔时间，加快成孔速度和提高成孔质量的技术要点，采取措施杜绝了钻孔过程中沉渣厚度过大和易塌孔等现象的出现；创新性地采用接力式双排卢森堡钢板桩，既保证了基坑围堰的安全，又充分发挥了钢板桩围堰施工速度快、环保效果好、较双壁钢围堰成本低的优点；通过采取优化混凝土的配合比、铺设冷却管、铺撒化工纤维等多项措施，很好地解决了超大体积混凝土裂缝这个工程技术难题；为保证c80钢砂混凝土顺利研制,应对桥梁防撞墩对混凝土的强度和抗冲刷能力的高要求，项目专门成立研制小组。从2008年11月至2009年2月，历时3个月，进

14、行了八组试验并分析整理试验数据，总结出铁钢砂混凝土配合比设计的各种影响因素及注意事项,研制出的钢砂混凝土已应用于引桥、主桥防撞墩的施工，满足施工质量要求。这些技术的大胆创新和应用不仅为大桥的安全施工和运营保驾护航，为企业创造了可观的社会和经济效益，也极大地推动了同类型桥梁施工的技术进步和成本节约，必将在今后的桥梁施工中得到更好的推广和应用。1.2 研究内容概述该桥梁的下部结构施工难点主要体现在复杂地质条件下大直径超深钻孔灌注桩基础及承台深基坑围堰的施工，桩基施工中以如何降低泥浆含砂率为突破口，通过对泥浆循环系统进行改良，从而提高钻孔效率及质量，最终保证高质量的成桩。采用回转钻机进行正循环钻进成

15、孔，循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土，同时利用泥浆泵向钻孔输送泥浆冲洗孔底，携带岩屑的泥浆上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行，由此形成循环排渣系统：随着钻渣的不断排出，钻孔不断地向下延伸，直至达到预定的孔深。最终形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而成桩。结合工程实际地质条件，对泥浆循环系统进行改良。在钻孔深度达到砂层后，由于含砂率增大，造成沉渣过厚，钻进速度降低严重。通过加设大功率泥浆泵，配合水力旋流器将泥浆中的砂子分离，以降低泥浆中的含砂率。有利于降低成孔后沉渣厚度，缩短钻孔及清孔时间，加快成孔速度和提高成孔质量。采用钢板桩支护既挡土又止水，内设多道钢筋

16、混凝土与型钢组合水平支撑体系。即采用薄壁强撑的原理解决超大深基坑支护问题，由于本工程在海水中施工，桥位处水位受海潮影响较大，本工程海域属不规则半日潮，一天两次涨潮，两次落潮，风暴潮对钢板桩支护的冲击力较大，浪头较高，钢板桩刚度相对较小，易弯曲变形，为了克服这一难题，创新设计使用接力式双排钢板桩外部维护结构，内部利用刚度较大的钢筋混凝土腰梁结合水平、垂直型钢组合体系相互作用，形成空间结构体系以达到取长补短的作用。既利用钢板桩接力解决了钢板桩长度限制问题，同时考虑到通过焊接接长会造成焊接量大、成本增高、不利回收、工期延长等问题，又利用钢筋混凝土与型钢组合支撑体系刚度大解决了钢板桩刚度弱的问题，且型

17、钢施工速度快，确保施工安全可靠、科学合理、经济适用、施工速度快，具有造价低廉、施工简便、节省占地以及结构可靠等显著特点。通过课题的研究获得了明显的社会和经济效益，共产生以下几项经济与社会效益：（1）经过分析，在确保围堰施工安全的情况下，2个承台施工周期相对于原双壁钢围堰共提前约55天：（2）杜绝了其他工程事故，保证了围堰安全施工，社会效益明显：同时节约大量的钢材，2个深基坑共计节约钢材费用达到1200万元：（3）合理确定钻孔桩内泥浆参数，加设水力旋流器及大功率泥浆泵共节约工期28.5天，增加了泥浆的循环率，将对环境的影响降至最低。中央大道永定新河大桥主桥下部结构桩基及深基坑围堰研究技术直接经济

18、效益：1852.5万元。2、详细研究内容第 11 页 共 151 页本项目对滨海沉积相地质条件下大跨径桥梁的施工技术进行归纳总结，形成较为完善跨海桥梁施工成套技术，部分技术已经申报为国家级施工工法，实用性和指导性强，在国内均属领先，并编制成功优秀施工方案，为以后承接类似工程提供了技术保障。2.1 关键技术研究2.1.1 河道入海口穿越流砂层超深（98m）大直径(2.0m)钻孔灌注桩施工技术1、主桥桩基处地质条件表2.1 主桥桩基工程量表名称部位桩径桩长数量合计延米备注24#承台1.5m64m20根1280m25#承台2.0m86m40根3440m26#承台2.0m82.5m48根3960m27

19、#承台1.5m64m20根1280m表2.2 主桥桩基地质情况厚度（m）标高(m)深度(m)岩土名称岩土描述10.30-8.0710.30软土饱和、流塑状态、土质均匀、含有机质8.00-16.0718.30亚粘土饱和、软塑、土质均匀、夹亚砂土8.90-24.9727.20亚粘土饱和、可塑、土质均匀、粉粒含量高080-25.7728.00亚砂土饱和、密实、土质均匀、含铁质、云母12.60-38.3740.60粉细砂饱和、密实状态、含云母、贝壳2.10-40.4742.70亚砂土饱和、密实、土质均匀、夹亚粘土薄层9.30-49.7752.00亚粘土饱和、可塑、土质均匀、夹亚砂土8.30-58.07

20、60.30亚粘土饱和、可塑偏硬、土质均匀、含云母2.40-60.4762.70细砂饱和、密实状态、土质均匀、含云母等5.80-66.2768.50粘土饱和、硬塑、土质均匀、含少量贝壳等1.60-67.8770.10细砂饱和、密实状态、土质均匀、含有机质12.60-80.4782.70亚粘土饱和、硬塑、土质均匀、含有机质等6.50-86.9789.20粉细砂饱和、密实、土质均匀、含云母2.80-89.7792.00中砂饱和、密实、土质均匀、含云母1.00-90.7793.00亚粘土饱和、硬塑、土质均匀、含云母3.70-94.4796.70细砂饱和、密实、土质均匀、粘粒含量较高2.60-97.07

21、99.30亚粘土饱和、硬塑、土质均匀、粉粒含量高0.70-97.77100.00粉砂饱和、密实、土质均匀、夹亚粘土层2、施工工艺本工程主桥24#27#墩为钻孔灌注桩群桩基础，钻孔桩总量128根，其中25#墩为2.0m钻孔灌注桩40根，桩长86m：26#墩为2.0m钻孔灌注桩48根，桩长为82.5m：24#、27#墩桩基础为1.5m钻孔灌注桩各20根，桩长为64m。桥位处水位受海潮影响较大。最高潮位：4.72m，最低潮位-1.08m，平均潮位2.56m，平均低潮位1.32m，平均高潮位3.77m。其中26#、27#墩临近主河道，退潮时24#墩河床外露（低潮季节）。河床标高为-2.400m2.00

22、0m，地质土层主要为软土、亚粘土、粘土、亚砂土，亚粘土，软土层最大厚度达13.0m。24#、25#墩采用土方筑岛法构筑施工平台，26#、27#墩采用钢管桩平台，24#25#墩筑岛平台通过土方便道连通北岸海挡，25#墩筑岛平台与26#墩钢平台间设置一座钢便桥，27#墩至南岸海挡间搭设钢便桥。这样26#至27#之间为施工期间通航孔，以满足通航要求。主桥桩基采用回旋钻机成孔。(1)土方筑岛、土方便道桩基在24#、25#墩施工作业时，筑岛围堰，构建施工作业平台。土方筑岛，顶面铺30cm厚砖渣硬化，边坡干砌30cm厚片石防护，土方筑岛顶面高程4.80m。24#墩平台顶面尺寸为承台边缘向外加宽4米和8米，

23、25#墩岛面尺寸为88m60m，顶面标高高出平均高潮位（平均高潮位高程3.77m）1.0米控制，边坡按1：1.5比例放坡。24#、25#墩筑岛坡脚插打木桩止滑，沿坡面铺一层防渗土工布，土工布上干砌片石防护。该段落施工便道沿桥梁右侧设置，便道宽度为7.5m，顶标高4.0m。土方筑岛平面布置形式见图2.1图2.2。图2.1 20#25#墩筑岛、便道平面示意图图2.2 20#25#墩筑岛、便道横断面图(2)桩基施工工艺图2.3 钻孔灌注桩施工工艺流程图1)埋设护筒钢护筒的制作、验收、起吊及运输2.0m桩基钢护筒采用12mm厚q235钢板卷制而成，钢护筒内径为2.3m：1.5m桩基钢护筒采用10mm厚

24、q235钢板卷制而成，钢护筒内径为1.8m。钢护筒在加工厂进行分节制作，接长成型，经检查合格后由驳船运至钻孔平台。表2.3 工艺护筒计划用量表名称部位桩径护筒直径护筒长度计划数量钢材用量埋置深度24#承台1.5m1.8m3m46.4吨3m25#承台2.0m2.3m6m832.7吨6m26#承台2.0m2.3m13.5m873.6吨9m27#承台1.5m1.8m6m412.8吨4m施打基桩钢护筒桩基钢护筒加工完成后经质检工程师检验合格，运至钻孔平台位置附近，利用吊机配合振捣锤进行桩基钢护筒的沉桩施工。钢护筒埋设首先在每个平台上，精确放出护筒位置，水中26#、27#墩可利用钻孔平台上纵横工字钢安设

25、护筒沉放导向架，导向架比护筒外径大5cm，由浮吊吊起钢护筒通过导向架缓慢下放直到其刃脚自然下沉到河床面为止。在校正护筒垂直度（小于1%）和护筒平面位置偏差（小于5cm）后，采用振动锤振动下沉，振动锤振动下沉直至护筒底部到达设计标高。24#墩平台为粘土填筑，可采用人工开挖为主，埋设钢护筒。25#墩护筒可采用人工开挖和振动锤辅助下沉的方法进行埋设。26#、27#墩钢护筒下沉采用振动锤振动下沉，若钢护筒不能沉放到所需深度，必要时可配以在护筒内用空气吸泥机吸泥，护筒外壁辅以高压射水下沉。钢护筒下沉步骤如下：在平台桩位处焊设护筒下沉定位架吊装振动锤与护筒上口连接牢固吊起钢护筒准确定位开动振动锤振动下沉钢

26、护筒。钢护筒沉放注意事项a.钢护筒下沉时出现的异常倾斜、卷刃等情况，应探明原由，提出相应处理对策再继续从事施工：b.钢护筒焊接接长时应保证护筒顺直，焊缝饱满：c.振动锤重心和护筒中心轴尽量保持在同一直线上：d.开动空气吸泥机同时须往钢护筒内加水，护筒内水位不能低于河面水位：e.在护筒下沉过程中，当护筒沉入土中一定深度后，要及时撤除护筒导向架，以免影响护筒下沉：f.钢护筒沉放必须全过程测量，保证护筒偏位和倾斜度在容许范围内：g.为保证后续钻孔施工的顺利进行，钢护筒定位精度要求较高。采用导向架进行平面精确定位，然后进行护筒沉放，待护筒进入河床面12米以后暂停插桩，对垂直度和平面位置进行调整，然后继

27、续进行插桩，护筒又进入一部分以后又进行水平及垂直度的调整，如此反复同样的工作直至护筒插打至设计标高：h.护筒底端穿过软土层埋置于粘土层不小于2.0m，护筒顶与平台面一齐，护筒长3米13.5米。24#墩护筒长度可以短一些，但长度不小于3m，因此24#岛用3米护筒，25#、27#岛用6米护筒，26#平台处用13.5米护筒，要保证护筒底置于粘土层中，并保证足够的水头高度。2)安置钻架钻孔的钻架高度以68m为宜，钻架底角应有不小于4m的宽度。护筒埋好经检验位置无误后，将钻架移到桩位上，架立稳固，四角垫平不得倾斜。在架立钻架时应使钻架顶的起重滑轮、扶钻平台处固定钻杆的卡杆孔和桩位中心三者在一根竖直线上，

28、以保证钻孔的竖直方向。3)钻孔泥浆为充分发挥泥浆的护壁和排渣作用，并提高钻孔效率，本工程对泥浆的主要指标要求如下：泥浆相对密度：粘土层1.051.2，砂层1.21.45黏度：对粘性土1622（pas），砂土层1928（pas）。胶体率：96%：含砂率：4%8%：制作泥浆使用优质膨润土和满足要求的粘土，施工时采用孔内原土造浆配合投入粘土。泥浆制备采用孔内造浆的方法，并根据试验结果投入适量的膨润土及纤维素和火碱。根据本工程地质情况，在钻进过程中根据地层不同采用不同比重的泥浆，以确保钻孔速度和成孔质量，如在孔深60米以上时，土质基本为亚粘土，可利用较好的粘土配制泥浆，泥浆比重尽量配制较小，应为1.2

29、1.26左右，在孔深60米以下时，土质基本为细砂、粉砂，可把泥浆比重调大一些，控制在1.261.36左右，以利于砂子上旋。加设辅助设备提高泥浆质量，在泥浆循环过程中加设水力旋流（fx300-gj90kg）把泥浆中的砂子进行分离，以降低泥浆比重，有利于降低成孔后沉渣厚度，缩短清孔时间，以达到加快成孔速度，提高成孔质量。为节省黏土可利用循环泥浆。钻孔前应根据桩的布置情况，设泥浆沟、储浆池（水上用泥浆槽或船），以使孔内溢流出的带碴泥浆经沉淀后重复使用。26#、27#墩利用护筒做泥浆储备池，护筒间设置泥浆槽。桩基成孔时可利用邻近钢护筒做储浆池，如储浆池的体积不能满足要求时，可插打临时护筒做为储浆池。4

30、)钻孔钻机安置要平稳，磨盘中心亦即钻杆中心应对准设计桩轴心位置。磨盘转动钻杆使钻头及钻杆自动钻进时，则应保持提吊钻头的的钢丝绳索永保铅直状态，切不可使钻杆发生晃动，以使孔身不直或扩孔过大。如果企图加大钻进速度，则以加重钻头或在钻头上部钻杆处加配重，以保证钻孔垂直。钻孔工作应连续进行，中间停顿时间不得过长，如因检修设备或其他原因停止钻进时，钻头应提高孔底不小于3.0m，不得将钻头停放在孔底，以免发生埋钻现象。钻孔周围地面（平台）上不得堆放重物和杂物，孔口附近应尽量保持清洁。施钻过程中，并应随时检查护筒四周填土及河床面变化，注意是否有沉陷坍塌现象。第 149 页 共 151 页图2.4 26#墩平

31、台布置图图2.5 25#墩桩基施工顺序图为保证钻孔质量，应注意以下几点：a.在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度和泥浆稠度，以防止坍孔、偏孔、卡孔和旋转钻孔负荷超载等情况发生。b.钻孔作业应分班连续进行，应经常对钻孔泥浆进行检测，经常注意土层变化，在土层变化处捞取渣样，判明土层，并记入记录表中，以便与地质剖面图核对。c.钻孔作业过程中应加强对孔径及倾斜的检查，终孔后用测锤进行孔深检查。5)清孔钻孔作业完成后应立即进行清孔，清孔时可将高压胶管与空气吹吸管接好吊进孔底。喷出口弯管应高出水面，必要时可插入吹气管直到孔底。用气流扰动渣浆和清扫孔底，在开动空压机吸取泥浆时，应开动水泵向孔内注入清水

32、，以保持水头高度，防止坍孔。风压值控制在0.50.7mpa之间。在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。清孔时注意：a.不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。b.终孔检查后应立即清孔，以免泥浆和钻渣沉淀过多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短的时间内灌注混凝土。6)泥浆处置施工过程中考虑环保要求，桩基础施工过程中使用的泥浆应严格控制其排放及废弃处理。钻孔过程中产生的泥浆不能直接排放到河道中，避免造成河水污染，本项目采用专用泥浆运输车船将泥浆及钻渣运至指定堆弃位置，因泥浆中含碱量较大，对环境污染

33、较严重，钻孔过程中所产生的钻渣及废弃的泥浆采用运输车船运输至指定排放地点，进行晒干并酸碱中和处理后进行废弃填埋，其中泥浆处理需经过晾干后与钻渣混合掺拌后进行填埋。表2.4 成孔及清孔质量标准项 目允 许 偏 差孔的中心位置（mm）不大于50mm孔 径（mm）不小于设计要求倾斜度小于1%孔 深+500，0沉渣厚度150mm（200mm）清孔后泥浆指标相对密度：1.031.10：粘度：1720pa.s：含砂率：2%：胶体率：98%表2.5 钻孔灌注桩允许偏差表项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1混凝土强度（map）在合格标准内按db 29-51-2003附录b检查2桩位（mm）群桩100全

34、站仪检查纵横方向3倾斜度直桩1%查灌注前记录4沉淀厚度（mm）150（200）查灌注前记录5钢筋骨架底面高程（mm）50查灌注前记录7)桩顶结构钢护筒安装主桥24#、27#墩桩基顶部4m范围内设置壁厚为8mm，内径为桩径的结构钢护筒，25#、26#桩基顶部10m范围内设置壁厚为12mm，内径为桩径的结构钢护筒。结构钢护筒按设计位置焊接在末节钢筋笼上，为避免拔除工艺护筒时对桩顶新灌混凝土造成扰动，将结构护筒加长50cm，承台施工时再割除。8)钢筋笼的制作、运输与吊放钢筋笼制作钢筋连接采用电弧焊焊接工艺，钢筋笼成型采用电弧焊，钢筋笼制作根据桩长分节制作，每节长度约为12m，两节钢筋笼间的开口连接采

35、用滚轧直螺纹连接。两节钢筋笼对接好后，进行下一节钢筋笼接长。钢筋笼制作自检合格后，申请监理工程师验收签证。钢筋笼制作工艺流程如下图：钢筋下料（加强筋制作、箍筋制作）主筋连接钢筋笼成型绑扎箍筋质量验收表2.6 钢筋笼制作及安放允许偏差序 号项 目允 许 偏 差(mm)1主筋间距102箍筋及螺旋筋间距203钢筋笼直径54钢筋笼长度10钢筋焊接、机械连接质量的保证措施为保证钢筋笼的焊接质量，应做到配备810名熟练的并持有资格证书的电焊工：配置符合要求的电焊机，保证完好率达100%：从厂家购进滚轧直螺纹设备，进行加工：加强检验与试验，拒绝使用不合格品，对于检验出的不合格品必须返工。采用螺纹连接技术，应

36、采用“长线预制法”分节段制做钢筋笼，并标明钢筋笼接长时对接位置标记，另钢筋滚丝前应将两端头马蹄形切除。钢筋笼运输与吊放钢筋笼在施工现场须使用改装后的场地运输车运输，确保钢筋笼在运输过程中不变形。钢筋笼应采用三点吊放，防止扭转弯曲、发生永久性变形。对于2m桩径的钢筋笼，为防止吊装过程中变形，在钢筋笼加强箍筋内侧焊接32钢筋支撑，在入孔时逐一割除。图2.6 钢筋笼定位图钢筋笼吊放前应对平台上定位点进行复测，吊放时通过控制点定向对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，两节钢筋笼对接采用直螺纹连接，避免碰撞孔壁：在钢筋笼下放前在钢筋笼上应焊接定位块，定位块的尺寸满足设计要求，采用每隔2m焊4个定位块，以保证混凝

37、土保护层厚度。另外，混凝土灌注时需采用吊钩和顶管以防止钢筋笼上浮。根据钢筋笼设计标高及平台顶标高确定吊筋长度。吊筋采用两根与主筋相同的钢筋焊接在主筋上，采用双面焊缝，焊缝长度不小于5d，吊筋顶焊接钢板与吊具连接,此连接可以保证2倍以上的安全系数。钢筋笼主筋接头，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。9)混凝土生产运输混凝土采用商品混凝土。利用砼罐车作为混凝土运输工具。运输过程中应注意混凝土不得在车内长时间放置，当不得不放置时，最长时间不得超过2.0小时，砼灌注前检查坍落度损失，混凝土坍落度控制在202cm范围内，当坍落度小于18c

38、m时禁止灌入。10)混凝土灌注导管的配置导管技术要求灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为30cm。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.3倍。p=rchc-rwhw式中：p导管可能受到的最大内压力（kpa）：rc为砼拌和物的重度（24kn/m3）：hc导管内砼柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计：rw井孔内水或泥浆的重度（kn/m3）：hw井孔内水或泥浆的深度（m）。安装导管导管每节23m,配12节11.5m的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。

39、导管使用前按自下而上顺序编号和标示尺度。导管长度按孔深和工作平台高度决定。导管接头采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管下放及二次清孔下放导管前，根据孔深配备所需导管，准确测量并记录所用导管的长度与根数：下放导管时，导管连接要紧密，导管下入孔内后，底端宜距离孔底0.30.5m：导管应位于钻孔中心位置：导管下放完毕，重新测量孔深及孔底沉渣厚度，如孔底沉渣厚度超过要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度达到要求。砼灌注首斗混凝土量：首批灌注砼的数量公式：v首批灌注混凝土的数量应能够满足导管首次埋深深度（1.0m）和填充导管底部的需要,所需混凝土数量可参考以下公式：vd2*(h1+h2)/4+

40、d2h1/4式中：v灌注首批混凝土所需数量(m3)： d桩孔直径（m）： h1桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m： h2导管初次埋置深度（m）： d 导管内径（m）： h1桩孔内混凝土达到埋深h2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=静孔内水或泥浆的深度（m）*井孔内水或泥浆的重度（kn/m3）/混凝土拌和物的重度（取24 kn/m3）。25#墩、26#墩首批砼用量8.5m3，24#、27#首批砼用量4.0m3。现场配备2m3储料斗，灌注时储备一车满罐混凝土，储料斗阀门打开时，混凝土泵同时开动，混凝土连续灌入，保证首批灌注数量。为了确保混凝土灌注的连续性，在储备

41、一车满罐混凝土的同时储备一台混凝土泵，两台混凝土泵配齐两套泵管，保证在一台泵出问题时，另一台泵能快速启动，以确保混凝土灌注的连续性。混凝土灌注采用导管法，隔水塞使用直径略大于导管直径的球胆，利用吊车或钻机卷扬提升导管灌注混凝土。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确：应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除：导管的埋置深度应控制在26m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。在灌注过

42、程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力：当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。混凝土灌注到接近设计标

43、高时，计算还需要的混凝土数量，通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上，灌注结束后将此段混凝土清除。有关混凝土灌注情况，混凝土在灌注前应进行工作性检测：在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深

44、、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。 图2.7 灌注混凝土示意图26#、27#墩桩基混凝土灌注采用混凝土输送泵输送。输送泵设于平台上，砼运输车沿栈桥行至输送泵旁，送混凝土给卧泵，输送泵采用“三一重工”60型高压泵。专业人员开泵，完工后泵管及时清洗，防止泵管内壁不清洁造成堵管。灌注的混凝土要有良好的工作性，同时保证混凝土灌注的连续性。当混凝土供应不足时，现场应有一车混凝土备用，每隔15分钟开一次泵，以将泵管内混凝土更换一次。11)检测管布设方案24#27#墩桩基超声波检测频率为桩总数的50%，对需检测的桩按设计图纸要求进行设置超声波检测管。设计图纸要求25#墩左幅、26#墩右幅各

45、指定一根桩基进行承载力试验，试验方法为“自平衡”法，此检测工作已委托金艾城建工程检测中心进行，试验桩施工时，按照设计和检测单位的要求操作。对以上各工序不仅要由技术员进行认真自检，而且应会同监理人员认真进行验收，只有验收合格并填写质量检查记录之后，才能进入下一工序进行施工。(3)打桩顺序及各工序协调措施由于26#平台尺寸有限，为了有序且保质保量的完成桩基施工，在施工过程中严格按打桩顺序图进行施打。(4)钻孔桩常见事故的预防及处理。常见的钻孔（包括清孔时）事故及处理方法分述如下：1)塌孔各种钻孔方法都可能发生塌孔事故，塌孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负

46、荷显著增加等。塌孔原因a.泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。b.由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等造成孔内水头高度不够。c.护筒埋置太浅，下端孔口漏水或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔。d.在松软砂层中钻进进尺太快。e.提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。f.水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。g.清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔，泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。h.清孔操作不当，供水

47、管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。i.吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。塌孔的预防和处理a.在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。必要时增加纤维素、火碱等造浆剂，以改善泥浆性能。在河床上施工时还考虑使用锯末等进行防渗堵漏。b.发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，待回填土重新密实后重新埋设护筒再钻。c.如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到塌孔处以上1m-2m，如塌孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。d.清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，

48、应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可避免冲刷孔壁。e.吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。2)缩孔造成原因：塑性土膨胀。 防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋。3)桩底沉渣量过多 造成原因：清孔不干净或未进行二次清孔：泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起：钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使

49、泥土坍落桩底：清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。 防治措施：成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼直螺纹接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30-40mm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅

50、除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。4)护筒冒水护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。 造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，护筒埋设深度不够或钻头起落时碰撞。 防治措施：24#、25#墩在埋筒时，坑底与四周应选用合适含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。对于埋置较深的钢护筒：应采用振动锤复打，使护筒底部进入稳定的粘土层，若复打有困难可采用护筒外注浆围幕的方法。5)钻孔偏

51、斜 成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致：地面软弱或软硬不均匀：土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。防治措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地：安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于2cm。在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上，重新钻进。(5)水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题

52、及防治措施1)卡管水中灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象。 造成原因：初灌时，隔水栓堵管：混凝土和易性、流动性差造成离析：混凝土中粗骨料粒径过大：各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管：导管进水造成混凝土离析等。防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验室确定，坍落度宜为18-22cm，控制粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/61/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm，本工程要求最大粒径不大于30mm。为改善混

53、凝土的和易性和流动性，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0mpa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。2)钢筋笼上浮造成原因：钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升：当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮：由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长

54、，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。防治措施：首先优化泥浆性能指标，采用加碱粘土泥浆或优质膨润土泥浆进行清孔换浆，回收泥浆经过增设的泥沙过滤器过滤，确保孔内泥沙沉淀厚度达标，从而保证灌注过程钢筋笼不上浮：然后钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，尽量减小导管埋深，适当放缓灌注速度。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m

55、时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-6m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管减少导管埋深，再进行缓慢浇注，上浮现象即可消失。3、工序质量保证措施本项工程施工难度较高，也是本项目的重点施工部位，施工质量尤为重要，在施工过程中严格执行质量管理程序，加强质量管理，严格执行项目质量管理体系，确保施工质量，着重从一下几个方面加强控制：(1)测量放样1)选用精度高的全站仪。2)定期校正测量仪器。3)测量定位后要进行复检和监理工程师验收。4)护筒埋设时一定要测量其中心偏位与垂直度。5)钻机安装就位时要测量转盘中心与桩位中心及钻机的水平度。(2)成孔1)26#、27#墩严格控制护筒埋深，护筒底部进入粘土层2.0m以上，防止护筒底部串孔。2)钻进护筒底部时，要仔细观察，防止因护筒变形而挂碰钻头。3)严格控制泥浆性能指标，发现异常及时调整。4)严格控制各土层的钻进速度，同时防止底部液流冲刷孔壁。5)各桩位应交错施工，防止塌孔和串孔。6)经常保养和检