5--海上大直径钻孔灌注桩施工工法交流材料

1、1施工工法交流材料施工工法交流材料海上大直径钻孔灌注桩海上大直径钻孔灌注桩2一、工法产生背景一、工法产生背景主主 要要 内内 容容二、工艺特点二、工艺特点三、工艺原理三、工艺原理四、关键技术创新点四、关键技术创新点五、操作要点五、操作要点六、工程应用情况六、工程应用情况七、社会经济效益七、社会经济效益3 随着我国经济的快速发展以及国家对基础建设投资力度的加大，跨海大桥工程的建设不断增多，其中第一座海上大型桥梁-东海大桥于2003年破土动工。路桥建设在东海大桥的建设过程中，大直径钻孔灌注桩施工面临着诸多困难；由于是在海上施工，受风、潮汐、波浪、海水等自然条件的影响较大，陆地内河中常用的钻孔灌注桩

2、施工方法已经不适用于海上大直径钻孔灌注桩的施工, 路桥集团国际建设股份有限公司首次对深水区大直径钻孔灌注桩的施工工艺进行尝试，采用“打桩船整根插打钢护筒大功率钻机钻进”，顺利完成了东海大桥标、vii标的基础施工，并形成了一套完备的、行之有效的施工技术。一、工法产生背景一、工法产生背景4二、工法特点二、工法特点 海上大直径钻孔灌注桩施工所选用的钢护筒均采用gps定位、打桩船直接插打，其施工速度快，平均每天能完成34根。灌注桩施工采用大功率钻机钻进，安全可靠，且成桩速度快，减少施工周期。施工速度快质量优 钢护筒采用整根插打，不仅能保证钢护筒的平面位置、垂直度，打桩船锤击能量大，还可有效保证钢护筒的

3、入土深度，避免钻孔桩施工阶段护筒底口漏浆等质量缺陷。采用大功率钻机钻进可以有效控制孔的倾斜度，保证成孔质量。5效益好 海上施工的成本投入主要在于材料和船机设备的投入，由于采用打桩船整根插打钢护筒、大功率钻机钻进等施工方法，极大的减少了施工周期，从而有效降低了施工成本，提高施工效益。6三、施工工艺原理三、施工工艺原理 海上大直径钻孔灌注桩施工一般在水上施工平台上进行，通常选用大功率钻机钻进、高效除渣器等设备进行钻孔施工，选用“陆地分节绑扎成型现场直螺纹连接”的方法进行钢筋笼施工，选用高效水上拌和设备进行基桩的灌注施工，从而减少水上作业时间，以保证基桩施工的质量和工作效率。7四、关键技术创新点四、

4、关键技术创新点固定式海上钻孔平台采用了打桩船直接插打大直径钢护筒、并将其作为平台主要承重构件搭设钻孔桩施工平台的“固定式海上钻孔平台设计与施工技术” 。该项技术已通过国家技术委员会技术鉴定。新型钻孔泥浆的使用 泥浆是超长钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节。泥浆作用是护壁、排碴、冷却钻头。深海区大直径桩基础施工由于施工环境的影响，一般采用海水造浆，由于海水成分的特殊性需在海水泥浆中增加化学处理剂，较为常用的化学制剂为纯碱和cmc（羧甲基纤维素）。这种新型泥浆及其制造方法已经获得了国家专利。8 (1)纯碱（na2co3）：在泥浆中加入纯碱的目的，是除去粘土中部分钙离子，将钙质土转变为钠质土，使土颗粒

5、水化作用加强，加速粘土的分散，提高粘土的造浆率。 (2)羧甲基纤维素（cmc）：cmc系大分子化合物，在处理泥浆中主要用作降失水剂和增粘剂。由于水分子的作用，使泥皮质密而坚韧，同时cmc容于水中能增加泥浆的粘度，促使泥浆失水量下降。泥浆配制及性能指标见下表：泥浆配比泥浆性能指标品名加量性能指标膨润土3.5%比重1.031.08na2co30.030.05%粘度(s)2327cmc0.1%失水量(cc/30min)20泥皮厚度(mm)2.5ph值710含砂量3%9直螺纹连接工艺 钢筋笼采用等强直螺纹连接工艺是可行的，而且具有操作简单、便捷等优点。根据我公司在东海大桥、标正式实施的343根钻孔灌注

6、桩统计结果表明，平均每节钢筋笼的连接时间仅为136min，缩短了成孔后到水下砼灌注的间隔时间，减少了沉淀厚度，缩短了二清时间，降低了成桩风险，提高了成桩质量。桩底压浆 桩底压浆作为桩基结构的一部分。桩底压力灌浆不仅能提高桩端阻，使桩端阻一开始即参与承载，桩端阻和桩侧摩阻的发挥趋于同步，而且使桩侧摩阻有所提高。灌浆量和灌浆压力与桩极限荷载有直接的关系，灌浆量越大、灌浆压力越高，桩的承载力也提高得越大。桩底压浆能提高承载力是经过试验验证了的，利用声测管进行桩底压浆，一物二用，方便而有效。钻孔灌注桩底的压浆技术已经获得国家专利。10五、操作要点五、操作要点钻机选型 无论采用何种钻孔方法，对钻机扭矩功

7、率、钻锥型式、钻杆截面、钢丝绳规格、泥浆泵泵量、泵压、真空泵真空度、吸泥泵吸量、气举法压缩空气的压力、排气量等应按钻孔直径与深度、地层情况、工期、设备条件认真研究选择。11泥浆制备和循环体系 首先，在开钻孔内加入一定量的膨润土和淡水，利用钻机反循环成浆，此时钻机只是造浆而不进尺，待泥浆数量及各项指标达到设计要求时，开始反循环钻进；与此同时，在造浆池内按一定比例加入膨润土、纯碱、cmc（羧甲基纤维素）和海水，利用空压机压缩空气搅拌成浆，泥浆通过连通管（或泥浆泵）从造浆池进入循环池。循环池内的泥浆在泥浆泵的作用下进入开钻孔孔口。开钻孔内泥浆携带钻渣，在钻杆气举作用下，从孔底经钻杆流出，直接进入旋流

8、除渣器，泥浆在旋流除渣器内分离为泥渣和泥浆，分离出来的泥浆直接进入循环池参与再循环，而泥渣则进入渣池后并通过溜槽溜入泥驳。 在整个循环过程中，要不断在造浆池内补充淡水和膨润土等原料，以补充循环过程中泥浆的损失。12钻进 海上钻孔施工时，一定要随时观察钻孔情况，尤其要判断孔位处是否存在承压水，尽可能避免由于承压水原因造成穿孔、塌孔等。 钻孔时，每加一根钻杆至少要测一次泥浆指标，漏斗粘度计、泥浆比重计、过滤装置等测量仪器测量泥浆指标。13清孔 首次清孔采用钻机气举法自行换浆清孔，即用新拌泥浆置换孔内高浓度泥浆，使孔内泥浆比重、粘度、含沙率等指标满足灌注水下混凝土需要。钢筋笼安装到位后，灌注水下混凝

9、土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行二次清孔，二次清孔采用水下混凝土灌注的刚性导管配5.0cm直径无缝钢管为高压管，通过20m3/min空压机输送压缩空气气举法排出孔底高浓度泥浆，冲散沉淀层，使之呈悬浮状态后立即开始水下混凝土施工。施工时，要提高“一清”和“一清”后泥浆的质量，以缩短“二清”时间。 14钢筋笼制作安放 钻孔灌注桩钢筋笼一般在陆地钢筋棚分节绑扎成型，用驳船运输至施工现场，导向架配合履带吊拼接下放钢筋笼入孔的方法施工。钢筋笼的连接采用等强直螺纹连接, 钢筋笼采用等强直螺纹连接工艺是可行的，而且具有操作简单、便捷等优点。根据我公司在东海大桥、标正式实施

10、的343根钻孔灌注桩统计结果表明，平均每节钢筋笼的连接时间仅为136min，缩短了成孔后到水下砼灌注的间隔时间，减少了沉淀厚度，缩短了二清时间，降低了成桩风险，提高了成桩质量。15第一步：根据配料要求绑扎第一节钢筋笼，并在有丝扣端旋上套筒。第二步：以第一节钢筋笼为模具，绑扎第二节钢筋笼。第三步：第二节钢筋笼绑扎完毕，在两节钢筋笼中相对接的两根钢筋笼上做标记；将套筒全部退到第一节钢筋笼，转走第一节钢筋笼；又接着在第二节钢筋笼长丝扣端旋上套筒，并以第二节钢筋笼为模具绑扎第三节钢筋笼；依此完成钢筋笼绑扎。第四步：下放第一节钢筋笼，并临时固定在钢护筒上。第五步：吊放第二节钢筋笼，使其做好标记的钢筋对接

11、上第一节有标记的钢筋，调整钢筋笼至满足要求，旋紧套筒，连接箍筋，完成两节钢筋笼对接。第六步：拆除临时固结，两节钢筋笼整体下放；重复以上步骤，完成钢筋笼的连接并下放到位。套筒长丝扣短丝扣端临时固结护筒钢筋笼施工工艺流程图钢筋笼施工工艺流程图16连接完成后直螺纹连接接接头头 直螺纹套筒对接完成上下节钢筋笼接头图对接完成上下节钢筋笼接头图17钻孔灌注桩水下混凝土的灌注 海水环境下施工钻孔灌注桩有其特殊性，除使用淡水泥浆循环外，为确保钻孔灌注桩施工质量，防止钢筋锈蚀，采用高抗渗混凝土，掺硅灰、粉煤灰、矿渣等超细矿物掺合料，并与适当的外加剂相结合，最大限度地提高混凝土的密实性；为满足水下混凝土灌注需要，

12、水下混凝土坍落度宜控制在1822cm，初凝时间大于15小时。18挖桩头 灌完混凝土后，应把超灌范围内的浮浆和混凝土凿除，以确保桩顶混凝土的质量 。 基桩检测 基桩施工完成且混凝土强度达到检测要求后，与检测单位联系及时进行检测 桩底压浆 桩底压浆作为桩基结构的一部分，对提高桩基承载力有十分重要的作用。在施工过程中一定要引起高度重视，必须保证每根声测管畅通 。19六、工程应用情况六、工程应用情况东海大桥vii标颗珠山大桥 东海大桥vii标颗珠山大桥，该桥全长1660m，桥跨组合为750m+(50+139+332+139+50)m+1250m。其中主桥为主跨332m双塔双索面斜拉桥，2003年5月1

13、日开工，2005年5月3日全桥合龙。在该工程中有2个主墩基础采用320250cm变截面钻孔灌注桩,共计56根钻孔灌注桩，应用效果良好 上海崇明越江通道长江大桥b7标 该标段由辅通航孔桥、非通航孔50m梁连续梁桥和陆上段30m梁连续梁桥三部分组成，全长1440.64m。其中辅通航孔桥采用四跨预应力砼连续梁，跨径组合8014014080m，全长440m，基础采用320250cm变截面钻孔灌注，共计79根钻孔灌注桩，取得了良好的施工效果。 20浙江省舟山连岛工程金塘大桥ii标 该标段由118m跨非通航孔桥和西通航孔桥组成，118m跨非通航孔连续梁桥全长1320m，桥跨布置为（64.5411864.5)m（64.5511864.5)m，基础采用320250cm变截面钻孔灌注桩，共计插打钢护筒134根；西通航孔连续梁桥全长330m，桥跨布置为87m156m87m，基础采用2