超长超大直径钻孔灌注桩施工工法最终

1、超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法一、前言钻孔灌注桩是桥梁建设上常用的一种深基础形式。近年来我国桥梁事业发展迅速，新 建桥梁的跨径越来越大、结构越来越复杂，钻孔灌注桩的长度也就越来越长、直径也就越 来越大。中港第二航务工程局承建的苏通大桥 C1标主4号墩由131根钻孔灌注桩组成，桩长 均为120m桩径2.52.85m,为目前世界上最大的桥梁群桩基础。为了促进该施工方法 在我国类似桥梁工程项目中推广使用，根据苏通大桥施工经验与实践，特编制该工法。该 工法内容主要包括钻孔平台搭设、钻孔桩成孔工艺（钻机选型、泥浆的选用配置、成孔参 数的选择）以及成桩工艺（水下碎的配制及浇注工艺）,其中钻孔平台搭设工艺

2、曾获 2004 年武汉市职工创新一等奖。二、工法特点1、采用结构护筒直接作为钻孔平台的承重结构。2、采用了振动锤以及移动式导向架打设钢护筒。3、钻孔处多为粉沙、细沙、中粗沙及沙砾层等易坍孔地层，施工选用了大功率钻机 成孔、优质PHPT壁泥浆。4、钢筋笼采用锻粗直螺纹接头，并于后场同槽预制，采用大型浮吊大节段吊装。5、桩基采用桩底后压浆技术。三、使用范围适用于采用钻孔灌注桩（地质以砂层为主）为基础的特大桥桩基施工。四、工艺原理钻孔桩施工工法主要分两部分：其一主要说明钻孔平台的搭设工法，具二介绍钻孔灌 注桩的成孔、成桩以及桩底后压浆工艺。五、施工工艺（一）、工艺流程1、传统钢管桩施工平台搭设工艺流

3、程图5.1传统钢管桩施工平台搭设工艺流程2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程图5.2采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程3、钻孔灌注桩施工工艺流程4、桩底后压浆流程图5.3钻孔桩施工流程图图5.4桩底后压浆施工流程图（二）、施工要点1、传统钢管桩施工平台搭设施工要点钢管桩施工a、钢管桩制作、运输钢管桩均按设计规格拼装成整桩，按沉放顺序分批加工制作，出厂检验合格后，用驳 船运输至施工现场。b、钢管桩沉设钢管桩沉设定位采用测量定位。确定沉桩顺序：根据各工程的施工特点确定沉桩顺序。打桩船抛锚定位：按照沉桩顺序进行打桩船的抛锚定位。钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标。

4、直桩直接确定其桩中心 坐标，斜桩通过确定一个断面标高后，再计算该标高处钢管桩的桩中心坐标。钢管桩平面位置及垂直度调整完成后，先自由落桩，再开始压锤，依靠钢管桩及 打桩锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和倾斜度，偏差满足设计要求后，开始锤击。钢管桩的最终桩尖标高由入土深度控制。成桩由标高控制，以贯入度作为校核。平台搭设a、平联施工平联钢管采用哈佛板连接。在前场施工中，首先将下好料的一端与钢管桩按设计位置 对好位并调平平联焊接，然后用哈佛板将另一端与钢管桩焊接。b、平台上部结构搭设逐一安装主承重梁、分配梁，铺设面板，安装栏杆，挂设安全网。、钢护筒施工a、导向架设计与制作根据水深、流速条件确定导向架

5、设计高度及刚度。本工程采用11.5m高的点接触式导 向架，平台以下5.5m、平台以上6.0m。导向架平面呈“开口式”，平台上下两层导向架之间用螺栓连接，以便于装拆。导向架结构见图 5。<(> 32锁口拉杆2 20曹钢加骨架液压螺旋千斤顶钢护筒图5.5导向架结构示意图(单位：mmb、钢护筒起吊、就位、施沉用起重船吊起钢护筒，使钢护筒垂直，选择在平潮或流速较小时将钢护筒缓慢下滑, 直至入泥稳定， 待钢护筒下沉稳定后才能脱钩。2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设施工要点、起始平台施工起始平台位于钻孔平台上游侧，其主要作用是为沉放钢护筒，安装悬臂式定位导向架,提供具有足够刚度的起始工作

6、平台起始平台钢管桩施沉利用安装在定位船船照的导向架定位，用起重船吊振动锤振动下沉。a、起重设备配置：根据起始平台单根钢管桩的长度重量选择相应的起重设备。b、振动锤配置：振动锤选择主要满足钢管桩施沉要求。c、钢管桩沉放钢管桩的定位采用测量定位。定位船在测量的指挥下移至桩位位置， 运桩船停靠浮吊。 当钢管桩起吊竖直后，将钢管桩送进导向架内，由测量调整钢管桩的平面位置及倾斜度， 当平面位置偏差及倾斜度满足设计要求后， 下放钢管桩，浮吊脱钩，起吊液压振动锤就位， 测量再次复核钢管桩的平面位置及倾斜度，合乎施工要求后，振动下沉到位。下沉到位后，定位船移至下一根桩位。第二根桩下沉到位后，及时连接两根桩之间

7、的 钢管水平联。钢管平联采用哈扶板连接。、护筒区平台搭设a、钢护筒制作、运输钢护筒在钢结构公司厂内加工，分上、下两节制作。然后装船运至施工现场。b、钢护筒沉放b-1、振动锤选择：应根据护筒入土情况及地质情况选择振动锤。b-2、悬臂式定位导向架：根据平台搭设特点，需选用悬臂式定位导向架。本工程采用的悬臂式导向架其长度为16.125m,宽6m用起重船吊装移位，并锚固在 已完成的起始平台或已沉放的钢护筒顶口上，在导向架前端设置2层层距10.0m的上、下导向装置，导向装置内设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的液压千斤顶和锁定 装置。b-3、钢护筒下沉：钢护筒下沉定位采用全站仪定位，同时用经纬仪进

8、行校核。I、第一排钢护筒下沉吊装悬臂式导向架，进行初步定位及精确定位，并将悬臂式导向架固结在锚固梁上。1-1、起重船将第一节钢护筒吊入定位导向架的导向装置内，锁定上下龙口。1-2、利用龙口的调节装置，调整钢护筒的平面位置及垂直度，使平面位置、倾斜度 满足设计要求。起重船落钩，钢护筒沿导向架下至河底并入土，起重船脱钩。1-3、起重船吊安振动锤至钢护筒顶口，并再次校正钢护筒及振动锤的位置。1-4、起动振动锤，振护筒下沉。同时，起重船移至另一位置进行下沉护筒有关工作。1-5、吊走振动锤，拆除导向架与锚固梁间的连接，将导向架移至另一护筒位定位，并重复以上工序。1-6、单根护筒下沉到位后，及时与起始平台

9、及相邻钢护筒连接。1-7、该排护筒沉设完成后，前移进行下一排护筒沉放。n第二排钢护筒沉放测量第一排钢护筒的位置，对焊接在钢护筒上的牛腿找平，将前锚固梁搁置至第一排 钢护筒上，并与钢护筒上的牛腿焊接，将导向架整体吊装并锚固在前后锚固梁上；重复上 述步骤下沉完本排钢护筒。重复本步骤，完成所有钢护筒的下沉。、施工平台面层铺设本工程平台面层采用125a作为分配梁，面板采用6 6的花纹钢板。3、钻孔灌注桩施工要点钻孔施工采用了泥浆护壁、回旋钻机气举反循环的施工工艺，主要包括钻进成孔及清 孔。、钻机选型根据钻孔深度及直径选择相应的钻机。本工程钻孔灌注桩从平台到孔底深达 130多米，对钻机的扭矩及钻杆质量要

10、求较高 选用技术性能先进，提升能力和配重较大的大型钻机投入主墩钻孔桩施工。各钻机性能指 标见表5.1 o钻机主要性能参数表表5.1钻机型号GDY400 GF35R ZSD300最大钻孔口径（m）3.0取大午占孔深度（m）140输出扭矩（KN- m）>150最大提升能力（KN）1000最大钻速rpm15钻杆内径mm>330配重（KN）不小于300KN循环方式气举反循环、泥浆制备及泥浆循环a、泥浆制备及性能指标护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤其是对本工程大直径深孔，土层为砂层，造浆性能差, 泥浆控制显得尤为重要。施工采用不分散、低固相、高粘度的 PHP泥浆。泥浆的制备在平 台泥浆制备区进行

11、。如果平台条件允许，可以采用集中供浆。泥浆各施工阶段的性能指标要求（见表 5.2）:泥浆性能指标一览表表5.2性质阶段试验方法新制泥浆循环再生泥浆清孔泥浆容重（g/cm3）<1.06<1.150 1.11006型泥浆比重秤粘度（s）22 2520 2518 22粘度计失水量（ml/30min ）<17<20<20失水量仪泥皮厚（mm）<1.5<2V 1.5钢尺胶体率（）100>96>98含砂量（%）<0.5<3.0V 1.0含砂量测定仪PH值810810810试纸b、泥浆循环泥浆经泥浆净化器使直径在0.074mm以上的土颗粒筛分

12、到溜渣槽内，处理后的泥浆通 过钢护筒之间的连通管流入钻孔孔内。每台钻机配置一台泥浆净化器。、钻机安装、调试及移位根据平台上的钻机位置和钻孔顺序，安装并调平钻机，并固定牢靠。、钻进成孔a、钻进方法成孔过程划分为三个阶段：护筒内钻进阶段、土层内钻进阶段、第一次清孔阶段。护筒内钻进阶段：采用直径匹配的刮刀钻头反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在46m左右，孔内补充清水，混合泥浆经泥浆净化器处理后泥浆回流入护筒，钻渣转运至 处理堆场处理。土层内钻进阶段：护筒底口以上 2m至孔底，调换直径匹配的改进型平底钻头，开钻 时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆，当孔内泥浆指标符合要求后，优 质泥浆护

13、壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，形成稳定孔壁，每小时进尺控制 在0.30.8m左右。钻头出护筒5m后恢复正常钻进，根据不同土层的特点，在钻孔过程中及时调整护壁泥浆指标和钻进速度，孔内补充优质泥浆此阶段泥浆指标基本控制在了表 5.3中的要求：表5.3项目名称PH值比重(g/cm3)粘度(s)胶体率 (%)失水率(ml/30min)含砂率 (%)指 标810<1.1520 2596%A 上203终孔后，及时进行清孔。清孔时将钻具提离孔底约3050cm,缓慢旋转钻具，补充优 质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头，防止塌孔。根据地层地质情况采用相应的钻进工艺参数(见表 5.4) o

14、不同地层钻进参数表表5.4地层钻压(KNJ)转数(rpm)钻速(m/h)护筒内钻进< 6.0密实粉细砂层10015010151.5 2.0软塑亚粘土层100120101512密实中粗砂层1503005102.0 3.0护筒底口地层V 1005100.3 0.8、成桩施工a、钢筋笼制作钢筋笼在加工车间下料，分节同槽制作。主筋间采用直螺纹连接，每个断面接头数量 不大于50%相临接头断面间距不小于1.5m。压浆管与声测管在钢筋笼同槽加工时同槽安装， 接头采用焊接并适当与钢筋接头错层, 以便对接方便。成孔检验合格后，下放接长钢筋笼。为加快钢筋笼下放速度，可以根据施工条件将钢 筋笼进行预接长。钢筋

15、笼安装下放后，将钢筋笼固定在护筒上，以承受钢筋笼自重和防止 混凝土灌注过程中钢筋笼上浮。b、二次清孔如钢筋笼下放完成后，沉渣厚度及泥浆指标超标，需进行二次清孔。c、水下混凝土灌注水下碎浇注是钻孔灌注桩施工的主要工序，也是影响桩身质量的关键。c-1、混凝土配合比设计混凝土配合比设计通过试配确定，碎除满足强度要求外，一般还须符合下列要求： 粗集料采用级配良好的石灰岩或花岗岩碎石，粒径531.5mm细集料宜采用级配良好的中砂，细度模数应控制在2.32.8 ;胶凝材料宜不小于380kg/ml,改善混凝土的和易性、流动性；混凝土初凝时间大于浇注能力；混凝土的坍落度控制在2022cm 3h以后不小于16c

16、m,流动度不小于50cm 混凝土具有良好的和易性、流动性、泵送性，可掺入适量的粉煤灰及外加剂； 水泥中含碱量小于0.6%,骨料要求做碱骨料反应试验。c-2、碎浇注水下碎浇注导管一般选用壁厚 6=12mm小外=325mMl勺无缝钢管,连接为 T型螺纹的 快速接头。导管径水密试验不漏水，具容许最大内压力均大于孔内泥浆深度压力的 1.3倍。混凝土灌注封底采用拨球法。封底成功后，随即转入正常灌注阶段。混凝土经泵送， 不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至水下，直至完成整根桩的浇筑。正常灌注阶段 导管埋深控制在310m,且每2030分钟测量一次碎面标高，测点不少于 2个，当测点出 现较大的高差时，应及时

17、调整导管埋深，同时混凝土在护筒刃脚以下时保持护筒内泥浆面 高于水位1.5m。当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的 高度是否准确，当确定混凝土的顶面标高到位后，停止灌注，及时拆除灌注导管。灌注完 成时，碎面应不小于设计桩顶标高 0.50.8m,以保证桩头碎质量。4、桩底后压浆施工要点为了改善桩底持力层的受力状况，提高基桩承载能力和基础的整体刚度，本工程主1 4#墩桩基均采用桩底后压浆。a、压浆前的准备a-1、安设压浆设备及压浆装置压浆设备：注浆泵，浆液搅拌机，贮浆桶，压浆压力表，球阀，溢流阀，纱网，卸荷 阀。a-2、压浆管路编号并挂牌明示，压浆管路按编号顺序与浆液分配

18、器对应连接牢固。a-3、桩基凝土浇筑完成后2428h,由压浆泵用清水将桩端注浆管单向阀冲开，确保 压浆管路系统畅通。对于U型管，每天必须打开U管系统一次，开泵注水循环1015min, 以促使水化热消散和防止压浆管堵塞。a-4、压浆材料准备到位。b、水泥浆液配制b-1、水泥必须控制在p.o.42.5以上，同时要求鲜新、不结块。b-2、桩端压浆浆液水灰比宜控制在 0.50.6之间。b-3、严格控制浆液配比，搅拌时间不少于 2min,浆液应具有良好的流动性，不离折、不沉淀，浆液进入贮浆桶时必须用纱网进行 2次过滤，防止杂物堵塞压浆孔及管路。c、压浆要求当桩身混凝土强度到达一定值（通常为 75%以上）

19、后，通过地面压力系统经桩端压力 注浆装置向桩端土层压浆。c-1、压浆必须连续进行，中途停待不得大于30分钟。c-2、桩端压浆水泥浆量达到设计要求后即告终止。c-3、桩端压浆其泵压宜控制在15Mpa之间，终止压力一般控制在 6Mpa以内，压浆 速度一般控制在3040L/min以内。c-4、当泵压浆达到8Mpa,而水泥量达80%以上时，可视为压浆合格。d、群桩压浆施工施工顺序注浆先外侧，后内侧；在外测隔桩进行压浆。每根桩压浆时，应确保在其周围20m为半径范围内的桩已经灌注混凝土完毕。同时，根据施工情况，按上述原则可适当调整压浆 顺序。e、压浆量施工控制浆液总体控制于原则：实行压浆量与压力双控，以压

20、浆量（水泥用量）控制为主，注 浆压力控制为辅。若注浆压力达到控制压力，并持荷5min,同时达到设计注浆量的80%,也可以认为满足了设计要求。f、压浆次序与压浆量分配压浆分可分三次循环；每一循环的压浆管采用均匀间隔跳压；压浆量分配：第一循环：40%;第二循环：40%;第三循环：20%。g、压浆时间及压力控制g-1、第一循环：每根压浆管压完后，用清水冲洗管路，间隔时间不小于2.5h,不超过3h进行第二循环。g-2、第二循环：每根压浆管压完后，用清水冲洗管路，间隔时间不小于3.5h,不超过6h进行第二循环。g-3、第一循环与第二循环主要考虑压浆量。g-4、第三循环以压力控制为主。若压浆压力达到控制压

21、力，并持荷 5min,注浆量达 到80% ,也满足要求六、机具设备序号设备类型设备名称型号单位数量备注1起重设备浮吊3000KN艘12浮吊600KN艘23桅杆吊14000KN.台24龙门吊M 800KN台25龙门吊20OKN台26桅杆吊1500KN.M台27汽车吊QY-50A台28振动设备振动锤APE400台29振动锤DZ120A台110钻孔及配套 设备回旋钻机ZSD300台211回旋钻机ZSD300N台212回旋钻机ZSD350台413回旋钻机ZSD250台3护筒内掏渣14冲抓钻 1.8mrh6m台2破碎、抓取砂袋15泥浆泵3PN台816空压机20m3/min台417电力配套设 施高压开闭站

22、10000V座118箱式交电站1000KVA台219发电机300KW台3备用20船舶及车辆定位船2000t艘121运输船50OKN艘222CQ1262T辆223拖轮航工503艘124拖轮航工804艘125加工机具电焊机BX1-500-2台4026气割设备套1027实验设备试验仪器泥浆检测套428仪 检孔仪台129测量仪器GPS全球定位系统计套330全站仪台131电子经纬仪ET-02台232电子水准仪Leica NA 2台133测深仪SDH-13D台134流速仪LS-25台135混凝土拌和 设备搅拌船160m3/h艘236搅拌船100m3/h艘137交通设备交通船600KN艘2七、劳动组织序号工

23、种人数备注1工段长12副工段长33工程技术人员74质检员25安全员46测量员47试验员48焊工409起重工2010司机1011修理使用工60（含钻工）12普工6013后勤人员614钢筋工10015混凝土工6016电工4八、质量要求符合以下规范要求:1)公路桥涵施工技术规范(JTJ041-200。2)公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)3)公路工程施工安全技术规程(JTJ076-95)4)墩粗直螺纹钢筋接头(JG/T 30571999)5)混凝土结构工程施工质量验收规范(GB502042002)6)港口工程桩基规范(JTJ254 98)7)公路全球定位系统(GPS)测量规范(JTJ/T

24、066-98)8)工程测量规范(GB50026 93)9)钢结构工程施工质量验收规范 (GB50205 2001)九、安全及环保措施安全责任重于泰山，在施工过程中，坚决自始至终坚持“安全第一，预防为主，科学 管理，狠抓落实”的安全工作方针，并从技术上、制度上、思想上、组织上加强安全管理, 制定并落实好安全预控措施，防患于未然。具体如下：1、水上船舶安全a、合理安排劳动力、机械和船舶的使用，禁止不符合生产安全规定要求的设备、人 员进入现场。b、严格执行安全技术操作规程，组织有关人员对机械设备、设施进行定期检查。c、水上施工船舶严格执行项目经理部的各项安全制度，执行当地航政、港监部门的 规定和交通部规定的船舶管理制度。d、施工过程中所有船舶接受统一管理，统一指令。2、起重安全a、起重用工索具严格按相关规范要求取用安全系数，保证其使用安全。b、定期对工索具进行检查。c、在起吊中应严格执行安全操作规程，指挥起吊时，信号必须统一，手势明显，哨 音清晰，不得含糊。d、起吊钢管桩前对工索具进行认真的检查，做到安全可靠，万无一失。e、吊物时，扒杆与被起吊物下严