超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法最终

1、创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法之答禄夫天创作创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日一、前言钻孔灌注桩是桥梁建设上经常使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120 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。该工法内容主要包含钻孔平台搭设、钻孔桩成孔工艺（钻机 选型、泥浆的选用配置

2、、成孔参数的选择）以及成桩工艺（水下 硅的配制及浇注工艺），其中钻孔平台搭设工艺曾获2004年武汉市职工创新一等奖。二、工法特点1、采取结构护筒直接作为钻孔平台的承重结构。2、采取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、钢筋笼采取锻粗直螺纹接头，并于后场同梢预制，采取大 型浮吊大节段吊装。5、桩基采取桩底后压浆技术。创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日三、使用范围适用于采取钻孔灌注桩（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：

3、其一主要说明钻孔平台的搭 设工法，其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程施工准备2、3、斗5d一传统钢管桩施工平台搭设工艺流程钢管桩加工、运输打桩船抛锚定位采取钢护筒作为承重结构的钻孔1台搭设也流程起重船及定位船抛锚定位定位船改造图5.2采取钢护筒加为承重结构的钻礼单台搭设工艺流程钻孔灌桃船S逑成起始平台平联施工承重梁、分配梁加，、呼耐 一、” 精确装置悬臂式上位导回融放线鼻用事梁及分配梁装置=回臂式定位导向架制作4、?3”孔桩施土流片图桩底后压趟流用钢护筒导向架前钢护尚湎御谓备 "<止 ' 一

4、出浆施，曲程图钻桩鼓僮装置一排钢护筒及护筒惟为:1、传统钢管桩施丁平台搭设下游侧施工平台泥浆处理、循环钢管桩施工护筒内壁清理、处中.如,十一钻渣收集钻渣外运检孔创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日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取丈量定位。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：依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。 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

5、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，丈量复测桩位 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取哈佛板连接。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装置主承重梁、分配梁，铺设面板，装置栏杆，挂设平创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日安网。、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设计高度及刚度。本工程采 取1m

6、m平台以上。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。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 干脱钩。2、采取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，装置悬臂式定位导向架，提供具有足够刚度的起始工作平 台。起始平台钢管桩施沉利用装置在定位船船脑的导向架定位， 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

7、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取丈量定位。定位船在丈量的指挥下移至桩创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日位位置，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，由丈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，丈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的钢管水平联。钢管平联采取哈扶板连 接。、护筒区平台搭设a、钢护筒制作、运输钢

8、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。本工程采取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：钢护筒下沉定位采取全站仪定位，同时用创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日经纬仪进行

9、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。I -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。I -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，裁撤导向架与锚固梁间的连接，将导向 架移至另一护筒位定位，偏重复以上工序。1-6、单根护筒下沉到位后，

10、及时与起始平台及相邻钢护筒 连接。I -7、该排护筒沉设完成后，前移进行下一排护筒沉放。n、第二排钢护筒沉放丈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；重复上述步调下沉完创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日本排钢护筒。重复本步调，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取I25a作为分配梁，面板采取S 6的花纹钢板。3、钻孔灌注桩施工要点钻孔施工采取了泥浆护壁、回旋钻机气举反循环的施工工艺，主要包含钻进成孔及清孔。、钻机选型根据钻孔深度及直径选择

11、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。钻机型号GDY400 GF350 ZSD300最大钻孔口径（nj）取大午占孔深度（nj）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,创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日土层为砂层，造浆性

12、能差，泥浆控制显得尤为重要。施工采取不分散、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。如果平台条件允许，可以采取集中供浆。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）1006型泥浆比重秤粘度（s）22 2520251822粘度计失水量(ml/30min )V 17V 20<20失水量仪泥皮厚（mm）<<2钢尺胶体率（）100>96>98含砂量（%）<<含砂量测定仪PH值810810810试纸b、泥浆循环mm以上的土颗粒筛分到溜渣梢内，处理后的泥浆

13、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。、钻机装置、调试及移位根据平台上的钻机位置和钻孔顺序，装置并调平钻机，并固定牛罪。、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：采取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，孔内弥补清水，混合泥浆创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日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

14、内泥浆，当孔内泥浆指标符合要求后，优质泥浆护壁反循 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 据分歧土层的特点，在钻孔过程中及时调整护壁泥浆指标和钻进 速度，孔内弥补优质泥浆。此阶段泥浆指标基本控制在了表 5.3中的要求：项目名称PH值比重/ /3、(g/cm )粘度（s）胶体率（%）失水率(ml/30min)含砂率（%）指 标81020 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，弥补优质泥浆，进行反循环清孔，同时坚 持孔内水头，防止塌孔。根据地层地质情况采取相应

15、的钻进工艺参数（见表5.4 ）分歧地层钻进参数表表5.4地层钻压（KNJ）转数（rpm）钻速（m/h）护筒内钻进密实粉细砂层10015010 15软塑亚粘土层10012010 1512密实中粗砂层150300510护筒底口地层V 100510、成桩施工a、钢筋笼制作创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日钢筋笼在加工车间下料，分节同梢制作。主筋间采取直螺纹 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梢加工时同梢装置，接头采取焊 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

16、以根据施工条件将钢筋笼进行预接长。钢筋笼装置下放 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硅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，硅除满足强度要求外，一般还须符合下列要求：粗集料采取级配良好的石灰岩或花岗岩碎石，粒径531.5mm;细集料宜采取级配良好的中砂，细度模数应控制在2.32.8 ;胶凝资料宜不小于380kg/m3,改善混凝土的和易性、流动 性;创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作

17、时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日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16cm,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、硅浇注水下硅浇注导管一般选用壁厚8 =12mm d外=325mmfi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，其容 许最大内压力均大于孔内泥浆深度压力的1.3倍。混凝土灌注封底采取拨球法。封底成功后，随即转入正常灌 注阶段。混凝土经泵送，不竭地通过集料斗、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

18、注阶段导管埋深控制 在310m,且每2030分钟丈量一次硅面标高，测点很多于2个，当测点出现较大的高差时，应及时调整导管埋深，同时混凝 土在护筒刃脚以下时坚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 时裁撤灌注导管。灌注完成时，硅面应不小于设计桩顶标高 0.50.8m,以包管桩头硅质量。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 14 #墩桩基均采取桩底后压浆。创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日a、压

19、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，确保压浆管路系统疏通。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、压浆资料准备到位。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

20、间很多于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）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。创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日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 8Mpq而水泥量达 80%以上时，可视为 压浆合格。d

21、、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取均匀间隔跳压；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

22、水冲洗管路，间隔 时间不小于2.5h,不超出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，间创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日隔时间不小于3.5h ,不超出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桅杆吊台24龙门吊800KN台25龙门吊20OKN台26桅杆吊台27汽车吊QY-50A台28振动设备振动锤APE400台29振

23、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 1.8m x fm台2破碎、抓取砂 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10000V座118箱式交电站1000KV A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1创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日24拖轮航工804艘125加工机具电焊机BX1-500- 2台402

24、6气割设备套1027实验设备试验仪器泥浆检测 付套428检孔仪台129丈量仪器GPS全球定位系统小SR530套330全站仪台131电子经纬仪ET-02台232电子水准仪LeicaNA2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平安员46丈量员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60创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日13后勤人员

25、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(JTJ041-2000 )2)公路工程质量检验评定尺度(JTJ071-98 )3)公路工程施工平安技术规程(JTJ076-95 )4)墩粗直螺纹钢筋接头(JG/T 3057 -1999)5)混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204- 2002)6)港口工程桩基规范(JTJ25498)7)公路全球定位系统(GPS丈量规范(JTJ/T066-98)8)工程丈量规范(GB50026- 93)9)钢结构工程施工质量验收规范(GB50205- 2001)九、平安及环保措施平安责任重于泰山，在施工过程

26、中，坚决自始至终坚持“平 安第一，预防为主，科学管理，狠抓落实”的平安工作方针，并 从技术上、制度上、思想上、组织上加强平安管理，制定并落实 好平安预控措施，防患于未然。具体如下：1、水上船舶平安a、合理安插劳动力、机械和船舶的使用，禁止不符合生产平创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日安规定要求的设备、人员进入现场。b、严格执行平安技术操纵规程，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平安制度，执 行当地航政、港监部分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、起重平安a、起重用工索具严格按相关规范要求取用平安系数，包管其 使用平安。b、定期对工索具进行检查。c、在起吊中应严格执行平安操纵规程，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，做到平安可靠，万无，失。e、吊物时，扒杆与被起吊物下严禁站人，对违反操纵规定和 不服安的作业及时加以纠正