苏通大桥主桥基础施工C1合同段试桩工艺方案设计

1、苏通大桥主桥基础施工C1合同段 试桩工艺方案设计试桩工程方案设计1.试桩工程工艺设计1.1概述1.1.1试桩目的本标段在钻孔灌注桩施工前根据招标文件要求应进工艺和试桩试验。试验的主要目的是确定或检验设计桩深、施工工艺和设备。通过试桩得到和检验各地层的承载能力，校核并最终确定设计参数，并通过对比试验确认注浆效果，通过试桩确定钻孔桩泥浆配比和钻头选型、钻进速度、钻压等工艺参数。1.1.2试桩的数量、位置和试验内容1）试桩的数量、位置本标段初步确定试桩的数量为4根，桩径均为.d2.8/2.5m，分别位于主墩上下游，距桥轴线160m。4根试桩1#、2#为一组，3#、4#为一组，桩距14.5m，试桩位置

2、见下图1.1。图1.1 试桩桩位平面布置图（单位：m）2）试验内容1#试桩以另行安排的陆域工艺试桩为基础，检验和确定本桥桩基础的施工工艺，包括泥浆配方，钻进工艺，清孔效果及成桩质量等。其桩底高程与主墩基础相同，如工艺满足要求，则继续进行注浆工艺试验以确定注浆工艺流程、浆液配方、注浆压力等有关要素，并进行注浆前后承载力对比试验。2#试桩以1#试桩施工工艺为基础，进一步验证并优化施工工艺，同时进行注浆前后承载力对比试验。3#桩主要用于进一步确定主墩桩基础施工工艺并进行注浆后的承载力试验。4#桩主要用于确定辅助墩、过渡墩的承载能力，采用1#、2#试桩成功的施工工艺，并进行注浆前后承载力对比试验。1.

3、1.3 工程地质条件苏通大桥主桥北部区地基土分布特征为：亚砂土（Q4）：黄灰色，软塑硬塑，局部为粉砂，含云母碎片，主要分布于北远塔辅助墩以北表层土体，厚度约08.0 m。粉细砂（Q4）：灰色，灰黄色，一般中密密实，表层土松散稍密，分选性较好，含云母碎片，见于整个分区，层底标高33.328.09m，一般厚度8.234.5m，平均层厚26.5m。亚粘土（Q4）：灰色灰黄色，软塑流塑，局部为淤泥质亚粘土，夹薄层粉砂或亚粘土，局部呈互层状，含腐殖质和泥质结核 ，主桥墩附近缺失，层底标高58.561.24m，平均层厚26.52m。（5）该工程地质层有（5-1）中粗砂（Q3）与（5-2）粉细砂（Q3）两个

4、亚层，层底标高 77.1172.94m，平均层厚15.67m。中粗砂（Q3）：灰色，含云母，混粗颗粒，密实，分布于（4）层单元土体之下，呈透镜体状夹于（5-2）单元土体之中。粉细砂（Q3）： 灰色，含云母，以密实为主，分布较稳定。（6）该工程地质层有（6-1）中粗砾砂（Q3）与（6-2）粉细砂（Q3）两个亚层，层底标高94.1480.09m，平均层厚12.1m。中粗砂（Q3）：灰色、灰褐色，含云母，混卵砾石，夹薄层粘性土，密实，分布稳定。粉细砂（Q3）：灰色、灰褐色，含云母，混卵砾石，夹薄层粘性土，以透镜体状夹于（6-1）层土体之中。粉细砂（Q3）：灰色，含云母，混卵砾石，夹薄层亚粘土，密实，

5、级配不良，含少量砾石，分布稳定，层底标高99.5290.99m,平均层厚8.1m。该工程地质层有（8-1）中粗砾砂（Q3）、（8-2）粉细砂（Q3）与（8-3）亚粘土（Q3）三个亚层（8-1）层 、（8-2）层成层性较好，（8-3）层以透镜体形式夹于（8-1）、（8-2）层单元体中，层底标高132.61130.56m，平均层厚36.29m。中粗砂（Q3）：灰色，含云母，混卵砾石，密实，级配良好，分布稳定，层顶标高-102.482.5 m。粉细砂 （Q3）：灰色，含云母，密实，级配不良，局部夹粗率。亚粘土（Q3）：灰绿色，含云母，局部夹薄层粉砂，可塑坚硬。亚粘土、粘土（Q2）：蓝灰色、灰色、褐黄

6、色，硬塑坚硬，局部混砂，层顶标高-130.9124.3 m，平均层厚10.93m，从主桥墩往北逐渐变厚。粉细砂（Q2）：灰色、青灰色，局部黄灰色，以粉砂为主，局部为细砂，从南往北，至北过渡墩处该层尖没，层底标高 148.61145.52m，平均层厚4.37 m。亚粘土、粘土（Q2）：蓝灰色、灰色、褐黄色，硬塑坚硬，局部混砂，只有北主塔墩与北近塔辅助墩附近揭穿此层，层底标高160.01155.55m，平均层厚9.8m。粉细砂（Q2）：灰色、黄灰色，密实，土质均匀，分布稳定，只有北近塔辅助墩附近揭穿此层，层底标高176.75，层厚21.2m。粘土及亚粘土（Q2）：灰绿色、灰黄色，硬塑坚硬，含云母，

7、只有北近塔辅助墩附近揭穿此层，层底标高179.35，层厚2.6m。粉细砂（Q2）：灰色、黄灰色，密实，夹粘性土，此层未揭穿。1.1.4 水文1）潮位不同重现期潮位见下表： 设计潮位计算成果表 表1项目不同重现期（年）的设计水位（m）均值（m）2050100300设计高潮位4.304.774.965.293.90设计低潮位-1.45-1.58-1.68-1.81-1.11一年中，汛期（6-10月）潮位略高，平水期（4-5月，11月）和枯水期（12-3月）潮位略低。2）流速不同频率设计流速及风暴潮可能最大流速见下表2、表3、表4： 设计涨潮流量相对应的最大垂线平均流速表 表2垂线位置不同频率设计流

8、速（m/s）均值（m/s）0.33%1%2%5%10%20%北主墩（K21+559）2.952.812.732.622.532.452.36北副墩（K21+967）2.382.262.202.102.041.971.89 设计落潮流量相对应的最大垂线平均流速表 表3垂线位置不同频率设计流速（m/s）均值（m/s）0.33%1%2%5%10%20%北主墩（K20+544）3.283.062.922.752.622.482.34北副墩（K20+844）3.2.172.081.961.881.781.69 风暴潮可能最大涨、落潮垂线平均流速表(要改) 表4垂线位置涨潮（m/s）落潮（m/s）南主墩（

9、K20+544）3.454.60南副墩（K20+844）3.124.003）波浪300年一遇高潮位、100年一遇风速时，主槽南侧H1%=3.63m。1.2 钻孔桩工艺性试验本标段试桩工作中承载力试验业主将另行委托试桩单位，因此试桩过程中，我们将全力配合支持进行承载力试验的单位，在场地、时间、设备等诸条件上首先满足进行承载力试验的单位的需要，并严格按要求进行自平衡法承载力试验所需埋入的千斤顶、仪表、管线和其他所有试验用器件的埋置。本节仅就钻孔桩工艺性试验方案进行叙述。1.2.1 试验目的1） 检验进尺130多米深大直径钻孔桩施工钻机的适应性，如钻机的扭矩、提升能力、钻头的适应性、钻杆传递扭矩和接

10、头性能等；2） 确定不同土层钻进速度、配重、钻压、转速等参数；3） 优化泥浆配比，确定泥浆指标控制参数；4） 清孔后泥浆含率指标，确保清孔满足设计要求；5） 验证钢筋笼接长下放工艺、声测管预埋工艺的适宜性；6） 导管试压、下放工艺；7） 验证混凝土浇注系统的效率和可靠性，并进一步完善水下混凝土浇注工艺；8） 测定单根桩施工周期，以便最终确定需要的钻孔设备数量；9） 经过施工实践，可以了解和熟悉现场具体的地质情况和气象、水文条件；10） 确定桩底压浆工艺，验证其是否达到预期效果。1.2.2 试桩的准备工作1）试桩施工平台搭设由于试桩的位置在主墩上、下游距桥轴线160m处，因此无法利用主墩施工平台

11、进行试桩工作。在搭设主墩施工平台前，应先行搭设试桩施工平台。试桩完成后，试桩施工平台暂不拆除，与已经完成试验工作的试桩联结成整体，作为主墩和辅助墩、过渡墩施工时的防撞设施发挥作用，并可作为施工船舶系缆、靠船的设施。试桩施工平台结构形式与过渡墩相仿，平面布置见示意图1.2：4图1.2 钻孔平台结构示意图（单位：mm）钻孔施工平台的搭设方法与各墩施工平台的搭设方法相同。计划7月1日开始打桩，搭设试桩施工平台，7月15日完成1#、2#试桩的施工平台，7月30日完成3#、4#试桩的施工平台。2）试桩施工设备进场a、钻机为使钻孔桩工艺性试验具有代表性，以便对钻孔桩施工具有指导意义，拟采用法国基础公司的B

12、28钻机和KPG3000钻机，作为本标段钻孔灌注桩施工时使用的典型钻机。该2台钻机拟在2003年6月30日前进场。钻机性能见下表5。b、起重船300t起重船苏连海8#，用于振沉钢护筒并进行设备和钢筋笼吊装。6月30日进场。c、混凝土搅拌船6月30日进场一艘。d、泥浆船、运渣船泥浆船6月30日进场1条。运渣船6月30日进场2条。钻机性能表 表5 钻机型号B28GYD-300投入数量11最大钻孔口径（m）3.03.0最大钻孔深度（m）140140最大输出扭矩（kNm）280200最大提升能力(t)150120配备钻杆(外径mm壁厚mm)330（内径）325（外经）25循环方式气举反循环气举反循环总

13、功率(kW)273180钻机工作方式全液压动力头全液压转盘3）试桩方案的细化工艺性试验方案的细化是在业主、设计、监理和施工单位的密切配合下完成的。由于本标段试桩工作是在业主另行安排的陆域工艺试桩的基础上进行的，因此首先须深入研究和掌握陆域试桩所得出的结果，并根据我局在多座大桥的施工经验，制定详细的、可操作的工艺试验实施细则，并上报业主、设计、监理批准。在工艺试验实施细则中，对于需要进行不断优化的工艺参数，事先设计出各类表格并在工艺试验过程中准确填写。如钻进速度、配重、钻压、转速和不同的泥浆配比等，采用优选法和正交试验法进行科学组合。1.2.3 钻孔桩工艺试验的主要环节1）钻孔桩施工一般流程见图

14、1.3在该流程图中，各环节（工序）的试验内容：a、振沉钢护筒：检验起重船、振动锤性能，导向架效果和护筒垂直度的控制措施。b、泥浆制备、循环：检验泥浆船和泥浆净化器性能，并不断调整优化泥浆配比，检验泥浆各指标，测定泥皮厚度；c、钻进成孔：检验钻机性能，确定在不同地层配重、钻压、转速，确定减压系数和钻进速度；d、终孔验收：检验孔壁的垂直度和孔径是否满足要求；e、安放钢筋笼：检验钢筋笼吊装、连接、下放的全过程；f、导管拼接、试压：导管的水密试验和拉力试验，导管拼接方法是否快捷；g、灌注混凝土：混凝土及混凝土搅拌船的工作性能； h、桩底后压浆：检验压浆工艺和压浆效果。1.2.4 初步拟定的工艺要点1）

15、泥浆制备与循环使用鉴于钻孔所遇地层主要为亚粘土层和层，造浆性能较差，因此本工程钻孔灌注桩施工采用不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆。其泥浆循环系统可分为泥浆制备、钻孔护壁、泥浆回收再利用三部分。钻孔过程采用气举反循环排渣工艺。a、制浆材料所用主要原材料如下：钻机安装就位孔位复测护壁泥浆注入钻进成孔终孔验收清孔换浆提钻移机安放钢筋笼下放导管二次清孔验收灌注混凝土搅拌混凝土导管拼接、试压钢筋笼制作振沉钢护筒测量放线泥浆循 环泥浆回收废浆处理拆除导管桩底后压浆造 浆孔形检测图1.3 钻孔灌注桩施工工艺流程膨润土：采用国产级钙土,选用湖南酆县、江苏大港、浙江临安产的膨润土进行比选；水：采用江水（落潮时

16、抽取的淡水）；分散剂：采用工业碳酸纳（Na2CO3），其指标符合GB210-92的类合格品的标准。其功能是提供Na+，对钙土进行改性处理。降失水增粘剂：选用中粘度羧甲基纤维素（CMC），其作用为降低泥浆失水量，提高泥浆粘度和泥皮能力，改善浆液的流变性能和悬浮岩屑的能力。聚丙烯酰氨：为高分子聚合物，分子量15001800万，既可单独拌制泥浆，又可作为膨润土泥浆中的掺加剂和絮凝剂，提高泥浆的粘度，降低含量。b、浆液配比及性能指标拟用泥浆配比及性能指标见表6、表7。 新制泥浆配比（1m3浆液） 表6膨润土名称材料用量（kg）水膨润土CMCNa2CO3PHP钙土（级）10006000.62.5适量 泥

17、浆性能指标控制标准 表7性 质阶 段试验方法新制泥浆循环再生泥浆清孔泥浆密度(g/m3)1.051.151.1泥浆比重秤粘度(pa.s)253018281825马式漏斗失水量(ml/30min)204040失水量仪泥皮厚(mm)1.531.5PH值10.59.511810试纸含量(%)441含量测定仪通过泥浆试验选用泥浆指标最优配比.c、泥浆拌制要求泥浆的制备将在泥浆船上进行。钻孔施工前首先在泥浆船上采用泥浆搅拌机搅拌膨润土泥浆，泥浆纯搅拌时间不得少于3min，新制泥浆经膨化24h后方可使用。达到使用要求的泥浆利用3PNL泵泵送至钢护筒内，当钢护筒内泥浆性能指标满足施工要求后即可开孔钻进。d、

18、泥浆的循环使用采用泥浆净化器进行除处理后的泥浆，满足指标要求的进行重复利用，经多次重复使用，如果泥浆指标降低，应采取措施进行调整，严重超标的应废弃更换。进行泥浆消耗量的统计，测试出单根桩和每立方成孔工程量的泥浆消耗量，以便较为准确的为正式钻孔桩施工备料。2）钻孔施工a、钻机就位在沉放好的钢护筒上对称的用油漆标出桩位中心。将钻机在平台上由吊车配合组装完毕，然后根据桩位中心和钻机底盘尺寸在平台上作出钻机底盘边线标志，根据标志，用浮吊吊放钻机入位，并找平稳固，确保桩位中心偏差不大于2cm。经验收后，将钻机与平台进行固定、限位，以保证钻机在钻进过程中不产生位移。b、钻具安装及钻机调试利用浮吊将刮刀钻头

19、、风包钻杆及配重拼装在一起，在钻机就位后移动上层底盘（GF-300钻机），将本组件吊入孔内固定。检查钻杆，清洗密封圈，并安装接长钻杆，将钻头下到离孔底泥面约30cm处，接通供风及泥浆循环管路，开动空压机，开启供风阀供风，在护筒内用气举法使泥浆开始循环，观察钻杆、供风管路、循环管路、水笼头等有无漏气、漏水现象，并开动钻机空转，如持续5min无故障时，即可开始钻进。对于下入孔内的钻具，须用钢尺准确测量钻头、配重、风包钻杆及钻杆的实际长度，并作好记录。c、钻孔作业使用与钻孔直径相匹配的刮刀钻头气举反循环钻进成孔。钻孔操作要点如下：c-1、根据地层情况和施工经验初步确定采用以下钻进工艺参数，详见下表8

20、。不同地层钻进参数表 表8地 层钻压（kN）转数（rpm）钻速（m/h）淤泥质亚粘土、流塑状亚粘土1501020护筒内钻进可塑硬塑状亚粘土、粘土2004001020护筒内钻进粉细200300102012中粗层2004005100.52护筒底口地层1505100.51c-2、当钻进至接近钢护筒底口位置12m左右时，须采用低钻压、低转数钻进，并控制进尺，以确保护筒底口部位地层的稳定，当钻头钻出护筒底口23m后，再恢复正常钻进状态。c-3、钻进过程随时注意往孔内补充浆液，维持孔内的水头高度。孔内泥浆面任何时候均应高于江水面2.0m以上。c-4、升降钻具应平稳，尤其是当钻头处于护筒底口位置时，必须谨慎

21、操作、防止钻头钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动钻孔孔壁。c-5、加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底810cm，维持泥浆循环10min以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆。钻杆连接螺栓应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。c-6、钻孔过程应连续操作，不得中途长时间停止，尽可能缩短成孔周期。 详细、真实、准确地填写钻孔原始记录，钻进中发现异常情况及时上报，以备处置，同时便于试桩分析材料。d、清孔换浆当钻孔累计进尺达到孔底设计标高，经验收认可后，应立即采用气举反循环清孔。清孔时将钻头提离孔底50cm左右，钻机慢速空转，保持泥浆正常循环，同

22、时置换泥浆。利用泥浆净化器清除泥浆中的粉细，以降低泥浆含率。清孔至泥浆指标达到相对密度1.031.10，粘度1720Pas，含率1后，再下放钻头，测试沉渣厚度（因桩底是层，若清孔时钻头放的太低，则有可能将孔清深，若钻头放的太高，则可能使沉渣超标），若沉渣厚度达不到要求，则将钻头再下放20cm左右，再次进行清孔，若沉渣厚度达到要求则可停止清孔，拆除钻具，移走钻机。经过清孔时由大到小逐步减小钻头至孔底距离，获得清孔时钻头至孔底最佳距离参数。严禁使用超钻加深钻孔的方法代替清孔。e、孔形检测和沉渣厚度检测孔形检测采用DM-684-150型超声波孔壁测试仪。沉渣厚度采用SLD-1型数字式桩孔沉渣测厚仪和

23、X-1型孔底沉渣厚度测定仪检测。3）钢筋工程钢筋笼采用后场集中加工，单节钢筋笼长12米。钢筋骨架制作采用定型胎模成型法，即用型钢和钢板焊成组合胎模，以第一节为母体，每节相继形成子母链，以保证主筋位置准确和便于接头连接对位。钢筋笼中互成90设置四根声测管，钢筋笼下放时将声测管焊接连接并灌入清水使声测管内外压力平衡，上下口用铁板封闭，以防杂物和混凝土进入孔内。钢筋笼通过平板车运至码头，然后通过驳船运至现场。用起重船吊至平台上。为加快成孔后钢筋笼安装速度，将未成孔的护筒内泥土取出至护筒底口以上10m处，在护筒内用浮吊将单节钢筋笼接长至40m左右一段（共三段），成孔检验合格后用浮吊将分段钢筋笼（长40

24、m左右）安装下放，用挤压接头接长。最后一个孔可增设一根临时护筒来制作分段钢筋笼。声测管焊接连接后，与钢筋笼间用铁丝绑扎（不能焊接），以便于声测管有活动范围。4）水下砼灌注a、钢导管的准备与下放钢导管采用2739导管，标准节长度一般为3米，顶口要备35节1米和2米的短导管，便于长度的组合。下导管之前，要将导管用水进行压力实验，确保导管的抗拉强度和接头密封性能。由于导管130多米长，可按30米左右一节进行试验。现场应加强管理，提高工作效率，尽量缩短提钻、测孔、下钢筋笼、下导管到浇注砼前的间隔时间，一般应控制在30小时以内，避免因时间过长，出现塌孔等事故。b、砼浇注设备试桩的混凝土方量近600立方米

25、，水上搅拌船设2台75m3/h混凝土拌和站，额定工作能力每小时150立方，实际浇注量为每小时80120立方。搅拌船上备1000方混凝土的原材料，每个75立方搅拌站配一台中联60m3/h拖泵加一台布料杆。经计算首批砼的浇注量为10.3 m3，集料斗容量应大于10.3 m3，故配备15m3集料斗2个，1m3小集料斗2个（该集料斗与导管丝扣联接），正常放料特轻小料斗2个。c、砼浇筑砼标号为40号水下混凝土，采用425水泥(所选用水泥满足GB200-1999的各项指标要求)，0.531.5级碎石（含泥量0.4和中粗砂（含泥量0.3）以及外加剂进行试拌得出配合比，为确保钻孔桩砼浇注质量，要求砼的塌落度2

26、022cm，2小时后塌落度15,有较好的不离析性能，初凝时间24小时以上。首先每一个搅拌站先浇0.3m3浆润洗泵管，待浆全部泵完后（砂浆用编制袋收集起来，待凝固后抛江护底），即关上大料斗放料口，导管内放上15cm高的圆柱体（直径比导管内径略小）泡沫隔水球，上口盖上带有橡胶皮的铁板盖，待大料斗砼快满时，缓缓打开下料口，让砼通过溜槽溜至小料斗（小料斗通过丝扣与导管连接），小料斗快满时，即可快拔铁盖板，同时加快放料速度，使小料斗内砼保持半斗以上，同时搅拌站继续浇注。首批砼浇完后，用特制测锤量测砼面标高，确定导管埋深。埋深超过2m以上时，可拆除小料斗，放置下口内径为220mm的特轻小料斗，便于浇注混凝

27、土时提起逐节拆除导管，同时避免气堵的出现。当埋深达到4m时，可先拆掉1m导管（上口设置1根1m和1根 1.5m导管），导管埋深始终控制在26m。最后几节导管提升时要缓慢，以免桩内夹入泥芯或形成空洞，最终砼面高度应比设计高出0.51.0m，以保证设计桩顶处砼质量。 中港第二航务工程局 332.桩基注浆设计、检验标准2.1概述苏通长江公路大桥由跨江大桥和南北接线组成，全长32.42km，其中跨江大桥长8206km。跨江大桥主桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥，主跨为1088m，目前居世界上斜拉桥之最。 大桥的主桥北索塔基础采用131根D2.8（带护筒，底标高-65.0m）/D2.5（底标高-123.0m）

28、变截面钻孔灌注桩，桩底进入密实粉层，桩长116m；近塔辅助墩基础采用36根D2.8（带护筒，底标高-50.0m）/D2.5（底标高-109.0m）变截面钻孔灌注桩，桩底进入密实砾层，桩长105m；远塔辅助墩、过渡墩基础均采用19根D2.8/D2.5变截面钻孔灌注桩，桩底分别进入密实砾层、细层，桩长分别为112m和106m。均为摩擦桩。钻孔灌注桩施工采用气举反循环泥浆工艺。基础桩底承载力对于控制基础沉降有着非常重要的意义。影响桩底承载力有以下几点因素：1） 覆盖土层清除后引起的直接下层土的应力削弱；2） 钻孔过程中对桩底土壤的扰动；3） 桩底沉渣。针对以上因素，采用桩底后注浆法以改善地层受力性能

29、，提高基桩承载能力和基础的整体刚度。本标段拟委托法国地基建筑公司（Soletanche Bachy）提供技术服务。2.1.1桩体后注浆技术发展最初是由法国地基建筑公司（Soletanche Bachy）的前身法国索利单斯公司（Soletanche）最先提出和使用该项技术， 1974年法国马赛的一个基础工程上，在钻孔灌注桩中首次采用该技术。有关该技术的文章，也由该集团的Gouvenot博士于1975年发表在美国达拉斯的一次专业学术会议上。国际上从70年代中期开始，该项技术逐步的推广开来。最著名的是该集团承建的世界最高建筑-马来西亚的双子星大厦，桩基深度126米，采用桩侧壁后注浆技术。采用桩体后注

30、浆工艺是一种非常成功而有效的提高摩擦灌注桩桩体承载力的方法。经过众多大型工程的检验，取得了非常良好的效果。2.1.2后注浆的机理钻孔灌注桩后注浆施工工艺的机理是：当钻孔桩成孔后，将注浆套管绑扎在钢筋笼上，随钢筋笼一起被放入到孔里。待进行灌注混凝土后，间隔一段时间，先用高压水将注浆套管上的覆盖注浆孔的橡胶套冲碎，并在灌注的混凝土和土体中形成裂隙，方便浆液注入其中。经3-4天后，用全液压注浆泵和注浆软管将配置好的高强度、无污染的水泥浆液注入桩体的灌浆部位。2.1.3后注浆技术的优特点1）将无污染水泥浆液渗透到桩端的沉淀间隙和桩底土体中，与之混合形成强度较高的胶结体，既增强了桩端混凝土强度，又使孔底

31、沉渣消失，桩沉降量明显降低，消除了孔底沉渣对沉降量的负面影响；2）随着注浆压力和注浆量的增加，水泥浆液不断地向持力层中劈裂、渗透、填充，在桩端一定范围内形成不规则块状、球体状或梨状胶结体的扩大头，增大了桩端的承压面积，有利于承载力的提高；3）由于注浆压力的挤密作用以及水泥浆液的胶结固化作用，使桩端持力层的摩阻力成倍增加，大幅度提高桩端土体的承载力。2.2工程地质概况本工程北桥墩场区土层分层情况、状态及相关技术参数详见表1、表2：主桥北塔基础地质表 表1地层编号岩土名称状态层底标高推荐承载力极限摩阻力8-3亚粘土软塑-118.3270508-1粗密实-122.25001008-2粉密实-125.

32、222050主桥北塔辅助墩、过渡墩基础地质表 表2地层编号岩土名称状态层底标高推荐承载力极限摩阻力8-2细密实-107.7300508-2砾密实-111.35501008-2细密实-117.2300552.3注浆试验根据招标文件要求，在进行钻孔工艺性试验的同时，进行后注浆试验。即分别在1#、2#、3#、4#试桩桩底进行后注浆试验，进行注浆前后基桩承载力对比，以确定注浆工艺流程、浆液配方、注浆压力、检验标准等要素，为每根注浆管设定注浆量，并验证单桩极限承载力，检验设计参数和设计方案。同时对注浆管底部注浆的全过程监测和计量系统进行验证，确保在实际注浆的过程中目标注浆量在每一个阶段上都得以实现。2.

33、4注浆设计2.4.1 注浆管布置及安装方法每根桩布置6组双回路注浆管，沿桩周均匀布置，见图2.1。采用外径为50mm的图2.1 注浆管布置示意图钢制无缝管作为注浆管，每段注浆管的长度依据下设钢筋笼的长度而定，超出钢筋笼200mm，放置桩端。在桩底的注浆管上钻有注浆孔，并用橡胶套覆盖，防止浇筑过程中有混凝土侵入到注浆管内。每段注浆管之间的连接，采用钢质螺纹管箍，具有良好的密封性，性能可靠。注浆管严格按照指定的位置固定在下设的钢筋笼上，随钢筋笼一起下设到指定位置。在下放钢筋笼的过程中，要认真、严谨，严禁猛提快放或野蛮操作。注浆完成后，改作超声波检测用管。2.4.2注浆浆液在润扬长江公路大桥北锚碇基

34、础地连墙墙下帷幕灌浆施工中，采用了0.7：1的稳定浆液进行基岩裂隙灌浆，灌浆效果非常好，开挖过程中基坑渗水量远低于设计要求，说明该浆液可灌性好，性能稳定。在桩底后注浆工艺中拟采用由水泥、膨润土、减水剂及水组成的稳定浆液。 鉴于工程重要性在试桩试验中亦可对稳定浆液与分级别普通水泥浆进行对比，以期取得最好效果。1）注浆材料a、水泥采用P.O.42.5强度等级的普通硅酸盐水泥，细度要求通过0.08mm方孔筛后的筛余量不超过5%，比表面积大于2700cm2/g。其它性能应满足硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175921）的有关要求。b、膨润土采用性能好的膨润土，小于0.08mm的颗粒含量应大于90%，

35、液限应大于400%，掺量控制在1%3%。c、减水剂采用萘系高效减水剂NF和UNF，掺量在0.5%以内。2）稳定浆液控制参数水灰比： 0.7：1塑性屈服强度： 1020Pa动力粘度： 浆液漏斗粘度3840s总析水量：不小于3%7d结石强度达到5Mpa，14d强度高于15Mpa3）浆液检测a、浆液的成分首先按照以上所述的拌和比例进行试验性的拌制。试验性拌制的浆液分成两个样本，每个样本都按照规定进行密度和粘度的检测。每个样本分成三个100mm3 进行测试，并进行7d、14d强度的测定。浆液拌制试验的结果按要求在正式进行后注浆工作前提交给现场的（监理）工程师，经批准后先用于试桩，经现场情况进行调整直至

36、满足主体施工要求。b、取样和测试取样和测试将遵从规范要求，制定一个检验和测试计划，并经与现场（监理）工程师讨论，经同意后，进行正式的后注浆工作。至少要在每一个班次开始后的第一批浆液中进行取样，并被分成两个试样。浆液的漏斗粘度和泥浆密度的测试和记录频率为每十批次进行一回。2.4.3注浆量及压力控制注浆量的大小与桩体的承载力有密切关系，应按照桩的设计承载力合理确定，将在试桩试验中对注浆量的大小进一步研究，为每根注浆管设定注浆量。注浆施工的压力控制应以压水试验的稳定压力作为初始注浆压力，根据注浆量的进展逐渐增大浆液浓度，加大注浆压力，直至注浆量满足设计要求。招标文件确定的压浆量及控制原则为：1）每根

37、桩压注水泥量不少于5.5t；2）压浆量控制为主，注浆压力4Mpa。2.4.4注浆记录为达到精确记录注浆量和注浆压力的要求，将采用一套自动化记录系统，称为SINNUS 系统。关于该系统的概述和详细资料列于附录A和附录B。SINNUS 自动记录系统简介：SINNUS系统为全计算机化控制系统，用来监测注浆泵。注浆压力通过一个数字化的压力传感器，可测量的范围为0到100巴。流量的测量是通过一个电磁式流量计，可以测量任何流量率（决定于注浆管的直径）。通过流量计和压力传感器记录下每一个注浆回路的瞬间值。按每秒100次的频率记录和传送数据到调节控制器上。该控制器称Arc-SINNUS。 图2.2 SINNU

38、S自动记录控制系统Arc-SINNUS从接受来自压力传感器和流量计的数据，并传送到控制显示的计算机。每一台Arc-SINNUS可以同时控制两个注浆回路。图2.3 Arc-SINNUS调节控制器在电脑屏幕上，每一个泵的显示窗口显示流量值、压力和流速等几个指标。实时的压力和流量曲线也在显示之列。操作人员使用SINNUS系统，并通过计算机的协助，按照预先设定的参数（目标注入量、目标流量和极限压力）完成整个的注浆过程。能够真正有效地实现对注浆工程最佳控制。每一个注入量、压力和流量的实时数据均被记录下来，供进一步分析。SINNUS系统中每一个电子式和测量式装置，由我们的室内设计部门的专家在一年当中至少进

39、行一次以上的校验。校验记录在注浆工程开始之前，单独提供给业主或监理工程师。流量计采用计算机校验注入浆液的容量。在现场这样的校验程序将每隔一个月进行一次。这个检验涉及通过流量计泵送一定容量的浆液到测量容器内，用来检测测量的容量是否等于SINNUS系统记录下来的容量。在注浆的各个阶段将记录以下参数：- 各阶段的开始和终止的日期和时间- 注浆泵编号- 注浆的孔号、深度- 各注浆段的累积容量- 冲破橡胶套阶段和其间的最后30秒的压力、平均压力和最终压力- 最后30秒的流量、平均和最终流量- 停泵的原因，自动或手动- 压力和流量与时间对应的曲线2.5注浆工艺施工准备注浆管安装钻孔桩砼浇筑注浆管开塞洗孔、

40、初注观测注浆压力和注浆量，记录最大压力和单管最终注浆量反馈修改待声测完后注浆管回填效果检查2.5.1施工工艺流程2.5.2施工准备工作1）注浆工程的效果好坏，直接与注入的浆液容量相关。最初的试验主要是根据设计参数来设定一些目标，如注入多少升/m2 和最少注入多少升/m2。注浆要求也根据这些参数完成。2）计算灌注桩的可注面积 ；3）已知注浆的注浆套管的数量，计算每一注浆段的目标注浆量和经监理工程师同意的注浆参数。4）注浆工程管理的工程师制订注浆工艺，采用SINNUS计算机自动系统控制。5）初始进行一部分试验性的搅浆，以确保搅拌的材料和设备的生产效率。经过载荷试验，进一步获取相关的参数（注浆量、注

41、浆压力等）。2.5.3钻孔灌注桩施工阶段在正式的钻孔灌注桩施工阶段，还要增加其他一些相关的检测，这些检测包括以下部分：1）注浆用套管的方向是不是朝向钻孔灌注桩的底部；2）注浆套管要防止灌注的混凝土进入到套管的内部。一旦钢筋笼下放到位，混凝土浇筑完成。注浆套管就要被高压注水 “破碎”，为注浆做准备。注浆孔用橡胶套覆盖，当水通过小孔被注入时，冲破了橡胶套，并流入到周围的土体中。在“破碎”过程中，水同时破碎了套管和桩底土体之间的混凝土，产生了一个注浆的路径，使浆液能够顺利的通过该路径被顺利地注入。“破碎”要在混凝土浇筑完成后的24小时内进行。这时的混凝土还未凝固，强度不高。否则，橡胶套被混凝土包裹不

42、能被“破碎”。图2.2 注浆塞结构示意图注浆用的注浆塞采用柔性膨胀胶囊的单胶囊注浆系统，后接柔性橡胶软管，当注浆塞被下设到指定位置后，将塞子两侧的胶囊膨胀起来，卡在套管的内壁上。浆液或水则有胶囊之间的注浆管流出，并通过注浆套管上的小孔被注入到土体中去。2.5.4 后注浆在正常施工工程中，注浆的过程是由注浆工程师来完成的，首先将注浆指令传递到计算机上，SINNUS系统根据这些指令来完成注浆控制过程。实际的注浆过程与通常的地层注浆加固的过程完全一样。施工人员将连接有高压注浆胶管的注浆塞插入到注浆套管中，下设的深度听从SINNUS操作人员的指挥。施工人员根据注浆胶管上的刻度标记来确定深度。一旦注浆塞

43、放置到指定深度，经注浆塞膨胀，并进行注浆作业。SINNUS系统的操作人员开始启动注浆程序，计算机自动控制和记录下整个注浆过程中的注浆参数。一旦达到目标容量或极限压力，计算机系统将自动停止注浆作业。每一个注浆班次结束后，SINNUS系统的操作人员将当日注浆的数据下载到磁盘中，向监理工程师报送注浆数据。并汇总当日的注浆数据，这些数据将以图表方式显示出来。以便及时进行分析，提高工程施工工程中地数据反馈，适时调整施工过程中的目标值，达到更好的效果。2.5.5注浆管回填注浆管的填充将由底部开始，自下而上采用填注法，采用水泥浆填充。2.5.6检验标准由于采用计算机自动控制和记录系统，经监理工程师同意，所有

44、验收指标，包括：不同浓度的水泥浆液的注入量和注浆压力输入到计算机系统中，由计算机自动控制完成。无须人工介入注浆过程。同时，整个注浆过程中的全部参数，由计算机系统自动记录下来，以供完工验收和分析利用。与国内常见的验收方式有所不同。2.5.7注浆注意事项1）串孔现象由于地层空隙率及持力层缝隙的存在，在A桩进行注浆时可能会有水泥浆从邻近B桩已开塞但未注浆的管中喷出，造成注浆管堵塞，致使B桩今后可能注浆失败。这种串孔扩散现象还可能引起周边土体固结，造成邻近桩机钻进困难。为避免因串孔而造成注浆失败，拟采用分片开塞，分片注浆的施工流水作业。保证成桩1d后开塞，3-4d后注浆，从外围向内分几片完成全场注浆任

45、务。 2）注浆管注浆是通过注浆管来完成的。若注浆管焊接质量不高，则在高压力下，浆液会在接缝处逸出，压力骤变，导致注浆失败。注浆管不宜高出孔身太多，否则影响钻机移位。3）清水开塞清水不宜过多，压力也不宜过大，以免桩身混凝土强度受到影响。4）注浆压力、压力逐渐上升，但达不到要求的压力，这可能是浆液在泥浆护套中形成脉状劈裂渗透大量渗入砾层，或浆液浓度低、凝胶时间长，或部分浆液逸出。、注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力值呈下降趋势，这可能是浆液外逸。、压力上升后突然下降，可能是浆液从注浆管周围溢走，或注速过大，扰动土层，或遇到空隙薄弱部位。、压力上升很快，而速度上不去，表明土层密实或凝胶时间过短。

46、、压力有规律上升，即使达到容许压力，注浆速度也很正常(变化不大)，这表明注浆是成功的。、压力上升后又下降，而后再度上升，并达到预定的要求值，可以认为是第种情况的空隙部位已被浆液填满，这也是注入成功的例子。2.5.8注浆效果检查1）在测试单桩承载力试验中，可进行注浆前后的承载力对比，检验注浆效果，确认注浆对桩承载力的贡献度；2）钻孔取芯直观观察注浆效果。2.6注浆设备配置根据注浆工程量拟配备4套SINNVS 3E注浆自动控制系统，每套系统配型全液压注浆泵7台（其中一台备用）。附录A SINNUS 3E注浆自动控制系统主要特性：SINNUS 3E 是一套实时控制注浆参数和注浆泵的现场控制系统。SINNUS 3E 已是该系统的第三版(E代表创新)，它是一套完整的注浆控制系统中的一部分，另外部分是CASTAUR 和SPHINX 99。SINNUS 3E主要作用是提高注浆工程的质量、效率和可靠性。 可同时监测4到16路注浆回路（采集、显示和存储灌入量、注