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根底形式。近年来我国桥梁事业开展迅速，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根底。为了促进该施工方法 在我国类似桥梁工程工程中推广使用，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砼的配制及浇注工艺 ,其中钻孔平台搭

2、设工艺曾获 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PHF护壁泥浆。4、钢筋笼采用镦粗直螺纹接头,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根底的特大桥桩基施工。四、工艺原理 钻孔桩施工工法主要分两局部：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

3、流程图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测量放线搭建水上钻孔平台钢护筒定位下沉*下导管导管水密试验泥浆回收多余泥浆外运不合格-二次清孔沉渣厚度测试合格灌注水下混凝土桩底注浆桩基检测图5.3钻孔桩施工流程图4、桩底后压浆流程图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

4、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。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

5、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，挂设平安网。 、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。本工程采用 1m高的点接触式导向 架，平台以下 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。钢护筒<j>32锁口拉杆液压螺 旋千斤顶平台辅助桩图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

6、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平台。起始平台钢管桩施沉利用安装在定位船船艏的导向架定位，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

7、复核钢管桩的平面位置及倾斜度，符合施工要求后，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，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层层距的上、下导向装置，导向 装置内设置有供钢护筒

8、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。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。I -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。I -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I -

9、5、吊走振动锤，撤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。I -6、单根护筒下沉到位后，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。U、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S 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、盘旋钻机气举反循环的施工工艺，主

10、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。钻机主要性能参数表表5.1钻机型号GDY4O0 GF350 ZSD300最大钻孔口径m最大钻孔深度m140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

11、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。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/cm31006型泥浆比重秤粘度s22 2520 2518 22粘度计失水量ml/30minV 17V 20V 20失水量仪泥皮厚伽VV 2钢尺胶体率100> 96> 98量筒含砂量VV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 mm以上的土颗粒筛分到溜渣槽内，处理后的泥浆通过钢

12、 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 质泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒

13、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。此阶段泥浆指标根本控制在了表 5.3中的要求：表5.3工程名称PH值比重g/cm3粘度s胶体率(%)失水率(ml/30mi n)含砂率(%)指标81020 2596%以上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。不同地层钻进参数表表5.4地层钻压KN转数rpm钻速m/h

14、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。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

15、浆指标超标，需进行二次清孔。c、水下混凝土灌注水下砼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，砼除满足强度要求外，一般还须符合以下要求：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 3 80kg m3 ，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%

16、，骨料要求做碱骨料反响试验。c-2 、砼浇注水下砼浇注导管一般选用壁厚 S =12mm©外=325mm的无缝钢管，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分钟测量一次砼面标高，测点不少于 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保持护筒内泥浆面 高于水位。当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的灌

17、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， 及时撤除灌注导管。 灌注完成时， 砼面应不小于设计桩顶标高0.50.8m，以保证桩头砼质量。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根底的整体刚度， 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

18、管路系统畅通。对于U型管，每天必须翻开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、水泥必须控制在以上，同时要求鲜新、不结块。b-2、桩端压浆浆液水灰比宜。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、桩端压浆水泥浆量到达设计要

19、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、当泵压浆到达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，按上述原那么可适当调整压浆 顺序。e、压浆量施工控制浆液总体控制于原那么：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。假设注浆压力到达控制压力，并持荷5min，同时到达设计注浆量的80%， 也可以认为满足了设计要求

20、。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。假设压浆压力到达控制压力，并持荷5min，注浆量到达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

21、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振动锤DZ120A台110钻孔及配套 设备盘旋钻机ZSD300台211盘旋钻机ZSD300N台212盘旋钻机ZSD350台413盘旋钻机ZSD250台3护筒内掏渣14冲抓钻X6m台2破碎、抓取砂袋15泥浆泵3PN台816空压机20m3/mi n台417电力配套设 施高压开闭站10000V座118箱式变电站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222载重车CQ1262T辆223拖轮航工503艘

22、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检孔仪台129测量仪器GPS全球定位系统莱卡SR530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

23、614钢筋工10015混凝土工6016电工4八、质量要求符合以下标准要求： 1?公路桥涵施工技术标准? JTJ041-20002)?公路工程质量检验评定标准? JTJ071-983)?公路工程施工平安技术规程? JTJ076-954?墩粗直螺纹钢筋接头? JG/T 305719995?混凝土结构工程施工质量验收标准? GB5020420026?港口工程桩基标准? JTJ254987) ?公路全球定位系统GPS测量标准?(JTJ/T066-98)8) ?工程测量标准? GB50026939?钢结构工程施工质量验收标准? GB502052001九、平安及环保措施平安责任重于泰山，在施工过程中，坚决

24、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、合理安排劳动力、机械和船舶的使用，禁止不符合生产平安规定要求的设备、人员进入现场。b、严格执行平安技术操作规程，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工程经理部的各项平安制度，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、起重平安a、起重用工索具严格按相关标准要求取用平安系数，保证其使用平安。b、定期对工索具进行检查。c、在起吊中应严格执行平安操作规程，指挥起吊时，信号必须统一，手势明显，哨音清晰，不得模糊。d、起吊钢管桩前对工索具进行认真的检查，做到平安可靠，万无一失。e、吊物时，扒杆与被起吊物下