[淮南]公路大桥工程主桥桩基采砂扰动区钻孔方案

1、淮南淮上淮河公路大桥工程（I标段） 主桥桩基采砂扰动区钻孔方案山东省路桥集团有限公司 第PAGE14页 /共NUMPAGES14页目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc395963896 一、工程概况 PAGEREF _Toc395963896 h 2 HYPERLINK l _Toc395963897 二、旋喷桩原理及设计 PAGEREF _Toc395963897 h 2 HYPERLINK l _Toc395963898 (一)双重管高压旋喷桩原理 PAGEREF _Toc395963898 h 2 HYPERLINK l _Toc395963899 （二

2、）旋喷桩设计及打设顺序 PAGEREF _Toc395963899 h 4 HYPERLINK l _Toc395963900 （三）双重管旋喷桩（试喷）技术参数初步设计 PAGEREF _Toc395963900 h 4 HYPERLINK l _Toc395963901 （三）主要工程量和施工工期 PAGEREF _Toc395963901 h 5 HYPERLINK l _Toc395963902 三、编制依据 PAGEREF _Toc395963902 h 6 HYPERLINK l _Toc395963903 四、施工准备 PAGEREF _Toc395963903 h 6 HYPE

3、RLINK l _Toc395963904 （一）场地、供水、供电等 PAGEREF _Toc395963904 h 6 HYPERLINK l _Toc395963905 （二）主要机具设备： PAGEREF _Toc395963905 h 6 HYPERLINK l _Toc395963906 （三）施工材料 PAGEREF _Toc395963906 h 7 HYPERLINK l _Toc395963907 （四）人员配备 PAGEREF _Toc395963907 h 7 HYPERLINK l _Toc395963908 五、主要工序施工流程及方法 PAGEREF _Toc3959

4、63908 h 7 HYPERLINK l _Toc395963909 （一）作业前准备工作 PAGEREF _Toc395963909 h 9 HYPERLINK l _Toc395963910 （二）测量放线： PAGEREF _Toc395963910 h 9 HYPERLINK l _Toc395963911 （三）设置水中套管（定位孔） PAGEREF _Toc395963911 h 10 HYPERLINK l _Toc395963912 （四）钻机就位 PAGEREF _Toc395963912 h 10 HYPERLINK l _Toc395963913 （五）钻孔 PAGER

5、EF _Toc395963913 h 10 HYPERLINK l _Toc395963914 （六）插管、试喷 PAGEREF _Toc395963914 h 10 HYPERLINK l _Toc395963915 （七）制浆 PAGEREF _Toc395963915 h 10 HYPERLINK l _Toc395963916 （八）高压喷射注浆 PAGEREF _Toc395963916 h 11 HYPERLINK l _Toc395963917 （九）清洗和移位： PAGEREF _Toc395963917 h 11 HYPERLINK l _Toc395963918 （十）废浆

6、处理及套管拔除 PAGEREF _Toc395963918 h 11 HYPERLINK l _Toc395963919 六、质量控制措施 PAGEREF _Toc395963919 h 12 HYPERLINK l _Toc395963920 （一）水泥用量的控制 PAGEREF _Toc395963920 h 12 HYPERLINK l _Toc395963921 （二）冒浆处理 PAGEREF _Toc395963921 h 12 HYPERLINK l _Toc395963922 （三）固结体控形 PAGEREF _Toc395963922 h 12 HYPERLINK l _Toc

7、395963923 （四）防串孔措施 PAGEREF _Toc395963923 h 13 HYPERLINK l _Toc395963924 七、施工安全控制措施 PAGEREF _Toc395963924 h 13 HYPERLINK l _Toc395963925 八、环境保护措施 PAGEREF _Toc395963925 h 13 HYPERLINK l _Toc395963926 九、文明施工要求 PAGEREF _Toc395963926 h 13主桥桩基采砂扰动区钻孔方案一、工程概况淮南淮上淮河公路大桥主桥为（98m+180m+98m）部分矮塔斜拉桥，主梁为单箱五室大悬臂变截面

8、PC连续箱梁；下部结构主墩为花瓶式实体墩，采用C40砼，主墩墩身横桥向顶宽17.0m，底宽为12.0m，顺桥向宽度为5.0m。主墩基础采用钻孔灌注桩，桥位处河床由于受地方抽砂影响变化较大，设计变更桩基加长、加粗后每个承台下设置20根直径2.5m的钻孔灌注桩，39#墩桩长为103m，40#主墩桩长为105m，按摩擦桩设计。主墩承台设计变更后顺桥向长度为22.85m，横桥向宽度为29.1m，承台高度为6.0m。5月9日，主桥的首棵桩基39#-3-1采用气举反循环开钻， 5月23日18:30，桩基在正常钻进时发生护筒掉落。事情发生后，项目部立即启动应急预案，组织现场技术人员观测孔深变化，防止事件进一

9、步恶化，同时组织现场技术负责人、邀请集团公司技术专家进行原因分析，初步认为主桥桥位处近年来河砂偷采现象严重（截止2013年12月中旬我部进场后河砂偷采活动砂仍未制止），开采深度40m左右，造成河床下陷，部分河岸坍塌。目前该范围内土层处于沉降状态，造成扰动地层土质松散。钻进过程中采用优质泥浆护壁、慢速钻进的情况下扩孔现象严重，大于护筒外径，并沿护筒外壁向上侵蚀，造成护筒外侧空虚，当侵蚀至护筒外侧摩阻力无法支撑护筒自重时，发生护筒掉落现象。因扰动地层较厚，扩孔范围较大，导致护筒掉落深度较大。鉴于此次钻孔事件，为保证桩基成孔质量，防止扰动层扩孔、坍孔，我部拟采用桩周围高压旋喷桩固结扰动层及砂层后再行

10、钻进成孔的施工方案。二、旋喷桩原理及设计(一)双重管高压旋喷桩原理双重管法是使用双通道的二重注浆管。把二重注浆管放至设计的土层深度后，通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出2025Mpa以上压力的浆液，从喷嘴中高速喷出。并用0.5Mpa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出。随着喷管的旋转与提升，高压水泥浆射流冲切破坏土体，同时浆射流的能量较大，将水泥浆与桩基附近土掺搅形成桩体；压缩气起到升扬置换的作用，使切割的部分土体从孔口冒出，水泥浆与土混合物固结后，形成圆柱状固结体，如图一、二所示。图一：高压旋喷示意图图二：

11、高压旋喷桩机双管旋喷法的主要优点：压力大、流量大、能量大、桩径也较大；相对于三管法它直接用水泥浆切削地层，削除了高压水对水泥浆的稀释，节约了水泥从而也保证了成桩质量，减少了废浆的排放。（二）旋喷桩设计及打设顺序采用双重管高压旋喷桩，桩周围旋喷桩桩径100cm，桩心距76.57cm，相互咬合23.43cm，设置13根；桩基内旋喷桩桩径80cm，桩心距121.24cm，设置3根；旋喷桩上端包裹护筒5.00m，下端嵌入全风化砂质泥岩2.0m，如图三所示。39#墩河床高程为+2.00m，护筒底口高程为-20.991m，圆砾土底层高程为-32.80m；旋喷桩设计顶、底高程分别为-15.991m、-34.

12、80m，桩长18.809m；40#墩河床高程为+6.80m，护筒底口高程为-16.991m，圆砾土底层高程为-32.90m；旋喷桩设计顶、底高程分别为-11.991m、-34.90m，桩长22.909m。图三：高压旋喷桩设计示意图（三）双重管旋喷桩（试喷）技术参数初步设计1、注浆材料的选择A、水泥胶体水灰比为0.81.1；B、浆液材料：P.O42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰。C、每延米桩长水泥、粉煤灰胶体用量400kg。2、试喷技术参数取值范围试喷技术参数取值范围见下表。技术参数取值范围序号技术参数单位取值备注1孔距m0.52喷嘴个数个13喷嘴直径mm2.22.44浆压Mpa20255浆量L/m

13、in55656气压Mpa0.67气量m3/m38喷杆特制双喷嘴双管9喷杆提升速度cm /min131810喷杆旋喷速度R/min18223、旋喷桩施工顺序为防止串孔，在施工过程中各机组采取跳打的施工方法，如图四所示。图四：旋喷桩施工顺序示意图（三）主要工程量和施工工期39#、40#墩各有高压旋喷桩320棵，引孔共（2+34.8+6.8+34.9）320=25120延米，旋喷桩共（18.809+22.909）320=13359延米。根据以往施工经验，旋喷桩机每台班可完成100m高压旋喷桩。按照高压旋喷桩40#墩长桩考虑，每棵桩基施工334.544m高压旋喷桩。每棵桩基采用16棵高压旋喷桩加固，根

14、据施工要求分三轮施工，第一轮施工外围6棵、施工周期2天，第二轮施工外围剩余7棵、施工周期2天，第三轮施工孔内3棵、施工周期1天。每轮高压旋喷桩2天龄期后方可施工下轮高压旋喷桩。考虑施工准备期7天，每棵桩基高压旋喷桩全部施工后3天龄期，钻机在高压旋喷桩施工后19天便可就位钻进。主墩桩基投入6台气举反循环钻机，则每个平台投入旋喷钻机3台方能满足施工进度要求。三、编制依据1、淮南市淮上淮河大桥施工图变更设计文件；2、中华人民共和共行业标准建筑机械使用安全技术规范（JGJ332012）；3、中华人民共和共行业标准建筑地基处理技术规范（JGJ792012）；4、中华人民共和国国家标准建筑地基与基础工程施

15、工及验收规范（GBJ20283）；5、高压旋喷桩施工规范。四、施工准备（一）场地、供水、供电等高压旋喷桩施工设备利用39#、40#施工平台；施工用水利用淮河水；施工用电利用现有一台800KVA，两台400 KVA变压器；项目部自有汽车吊、挖掘机、装载机数台，根据需要可随时调动，争取加快施工进度。（二）主要机具设备：选用XY-100型地质钻机、高压泵、旋喷钻机、浆液搅拌桶等；辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统、以及各安全设施等。高压喷射注浆法施工常用主要机具设备规格技术性能见下表：引孔及双重管旋喷施工主要机具、设备参数表序号设备名称规格参数及性能用途备注1地质钻机XY-100最

16、大钻孔能力100米引孔施工2高压泵XPB90电机最大功率90 KW高压泵动力额定压力30MPa旋喷压力注浆理论流量100L/min3空压机2M3工作压力0.50.7MPa旋喷注浆额定排量1.51.8M3/min旋喷注浆4旋喷钻机MG70A钻孔深度 6070米钻孔施工双管外径 6073mm孔内旋喷注浆钻孔倾角 590钻孔施工5高压管路50额定压力 50MPa水泥浆输送6搅拌桶1M3配浆容量 1M3水泥浆配制（三）施工材料根据设计采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，所使用的水泥要求新鲜无结块。浆液宜在旋喷前1h 以内配制，使用时滤去水泥结块以免堵塞管路和喷嘴。（四）人员配备旋喷桩基施工劳动力及设备投

17、入初步拟定计划：桩基施工初步拟定投入6台旋喷桩机进场施工，作业班组为6个机组。各作业工种人员配备如下表：劳动力投入计划表岗 位人数职 责备 注打桩工12负责机械操作、打桩等普工18配合打桩工进行施工作业等机修、电工2负责项目、桩机所有电器接电、检修杂 工6负责场地、道路平整等五、主要工序施工流程及方法采用双重管法高压喷射注浆工艺，即为钻孔、贯入喷射注浆管至钻孔底设计标高后喷射注浆，当压力流量达到规定值后，随即旋转和提升，进行自下而上喷射，。详见：高压旋喷桩施工方法示意图（图五）及双重管高压旋喷工艺流程图（图六。）（一）作业前准备工作（1）首先将双管高压旋喷注浆施工所需全套设备/辅助设备，按施工

18、场地情况进行合理布置、安装。（2）然后分别检查气、浆两大系统各种设备运转是否正常，管路是否畅通（进行地面管路试喷），测试监控仪器是否齐备、完好。确信无误后方可进入下一步工序。 A、供气系统：空压机风管送液器高喷杆喷头。检查内容要 求空压机运行是否正常，润滑油合乎要求，各种仪表正常，气压与气量满足要求。风管、高喷杆无破损，连接可靠，接头无漏气现象。B、供浆系统： 搅拌机过滤网贮浆桶高压注浆泵压力表浆管送液器 高喷杆喷头。检查内容要 求搅拌机容积应足够，制浆速度满足要求。贮浆桶/池满足贮浆、供浆要求。高压注浆泵无故障；泵量、泵压满足要求；配备备用件、易损件送浆管、回浆管畅通、无破损、管径合适，连续

19、可靠。排污泵电机运行方向正确，泵座过滤网完好。测试仪器压力表、比重计、水表等测试工具齐备、完好。C、旋喷钻机、喷管、喷头、风嘴、浆嘴的检查。检查内容要 求旋喷钻机电动机转向正确；提升、制动系统正常；各种液压管路、接头无漏油现象。旋转有力、转向灵活。液压泵振动小、嘈音小。喷管全套杆/管不得弯曲；浆、气管路畅通，密封装置完好；管与管可靠连接，止退无误。喷头风嘴、浆嘴浆、气管路在喷头无窜通现象；风嘴、浆嘴光洁度高，浆液喷嘴出口直径与设计压力和流量值相适应。（3）各种设备检查完毕后在地表进行联合试机/试喷检查，以确定各种设备能否正常进行工作。把各种压力和流量调到喷射注浆施工的要求值进行试喷，不仅可以了

20、解各种管路是否畅通/密封，而且可以了解浆嘴、风嘴的加工质量。在更换新浆嘴、风嘴时都应在地面进行试喷，调节好喷射效果后方可下入孔内使用。（二）测量放线：依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位。将主轴线控制点引在施工平台上，并加以覆盖保护。（三）设置水中套管（定位孔）严格按照设计放样打设水中套管，套管采用200mm、壁厚8mm钢管，入土深度不小于2m，孔口平面误差不大于20mm，套管倾斜度不大于1%，定位准确后将孔口固定于施工平台上。（四）钻机就位根据现场放线移动钻机，使钻头对准孔位的中心，同时为保证钻机达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须作水平校正，使其钻杆轴线，垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的

21、垂直度不超过1。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2m）从纵横两个方向检查，若发现偏斜，则在机座下加垫薄钢板调整，然后将钻机固定于施工平台上，防止钻机偏离桩位中心。（五）钻孔我部采用XY-100型地质钻机进行预先成孔，孔径110mm，严格按已定桩位进行成孔，采用膨润土造浆护壁。A、在钻进过程中，应精心操作，精神集中，合理掌握钻进参数，合理掌握钻进速度，防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。一旦发生孔内事故，应争取一切时间尽快处理，并备齐必要的打捞工具。B、为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正，以确保钻孔倾斜度在设计允许的范围内；钻速要打慢档，并采用

22、导正装置防止孔斜。（六）插管、试喷在钻孔前要检查管路是否畅通，密封圈是否完好无损，丝口是否连接严紧。引孔钻好后，插入旋喷管，为防止泥浆堵塞喷嘴，边射水边插管，水压不超过1Mpa。插管到达地层预定深度，先作高压试喷，调整参数达到要求方可进行喷浆作业。（七）制浆采用标号P.O42.4普通硅酸盐水泥，按试验确定的水灰比、外加剂种类与添加量，使用搅拌机拌制水泥浆液。制浆时应注意：A、制浆材料采用重量或体积称量法，其误差不大于5%。B、高速搅拌时间不少于60秒，普通搅拌不少于90秒。C、浆液温度宜控制在540之间。自制备至用完的时间应不大于4小时，超时应废弃。（八）高压喷射注浆旋喷管下至设计位置后，将搅

23、拌好的水泥浆倒入集料斗，启动高压泵（空压机）送水泥浆（空气），原地旋喷15秒，然后边旋喷边提升，旋转速度和提升速度按规范要求控制，直至达到桩顶标高。A、施工前预先将套管与护筒串联，保证废弃冒浆流入护筒，利用泥浆泵将废浆排至河岸沉淀池；或排至平台外泥浆船内；集中运至指定地点弃置。B、施工过程中，按要求随时检验并记录提升速度、喷浆压力与流量、气压与气量、进浆和回浆比重、实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物等资料；每孔需做制浆与耗浆（水泥量）统计和记录。C、喷射时应先达到预定的喷射压力，流量正常后再逐渐提升注浆管，由下而上旋喷注浆。D、每次旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，以防浆管扭断。E、喷浆过程中

24、水泥浆随拌随用,防止水泥浆沉淀，浓度降低。F、高压喷射注浆过程中出现骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。G、高压旋喷注浆，运势自下而上，连续进行。若施工中出现停机故障，立即将喷管下沉至停供点以下30cm，待复供后再行提升，以保证固结体的整体性。H、当提升至设计桩顶下100cm深度时，放慢提升速度至设计高程。I、高压喷灌结束后，在孔内水泥浆液固结过程中因体积收缩，同时孔内浆液仍向孔壁四周范围有一定渗漏，孔内浆液将出现一段时间的下降，应不间断地回灌浆液到已喷孔内，直至孔内浆液面不再下沉为止。（九）清洗和移位：当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵

25、，防止被浆液凝固堵塞。移动旋喷机具至下一孔位。（十）废浆处理及套管拔除为防止拔除套管时管内废浆污染河水，待孔内浆液面不再下沉后，套管内插入水管至河床标高，注入高压水将废将置换，然后拔出套筒。六、质量控制措施（一）水泥用量的控制在喷浆提升过程中，控制水泥用量是关键。水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系，具体控制方法：A、若水泥量剩余措施如下：适当增加喷浆压力；加大喷嘴直径；减慢提升速度。B、若水泥量不够措施如下：保证桩径的情况下适当减少压力；喷嘴直径适当减少；保证桩体强度的情况下适当加快提升速度；加大水灰比值。针对本工程具体情况，每根桩分次进行搅拌，施工用水精确量取，确保

26、定量的水和水泥比例进行拌制水泥，通过调整以上参数可保证水泥量满足设计要求；针对水泥浆下沉现象（水泥浆液密度较大），采取自桩顶向下3.0m进行复喷，可保证桩体上部水泥土强度。（二）冒浆处理在旋喷过程中，往往有一定数量土粒随浆液沿套管管壁冒出，通过对冒浆的观察，及时了解土层状况，判断旋喷效果。根据以往施工经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。A、流量不变而压力突然下降时，应检查部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查其封密性能；B、出现不冒浆或者断续冒浆时，或是土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若附近有孔洞、暗道，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆，或拔出注浆管待浆液凝固后，重新注浆直至冒浆，必要时采用速凝浆液，便于浆液在注浆管附近凝固。C、减少冒浆的措施:冒浆量过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需浆量所致；通过提高旋喷压力（喷浆量不变）、适当缩小喷嘴直径（旋喷压力不变