桥梁桩基全套管全回转钻施工工艺性试验总结

XXADDINCNKISM.UserStyle工程桥梁桩基全套管全回转钻施工工艺性试验总结XX公司XX年XX月XX日目录TOC\o"1-2"\h\u27885一、试验依据 一、试验依据1、工程施工合同、招投标文件、会议纪要等；2、XX工程施工图设计；3、XX工程勘察报告；4、XX工程《施工组织设计》；5、XX工程《轨道交通结构保护方案》及专家评审意见；6、XX工程桩基施工工艺工程技术联系单；7、XX工程桩基施工专项方案；8、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）；9、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）；10、《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；11、《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）；12、《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）；13、《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T202-2013）；14、《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652-2011）；15、《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）16、《工程测量规范》（GB50026-2007）；二、工程概况2.1、工程概述XX工程与轨道交通交叉，高架主线与地铁车站及前后区间平行。本工程共有XX根桩基分布于地铁区间隧道沿线，距离区间隧道最近水平距离为5.16m。其中XX根桩位于地铁区间隧道强烈影响区范围，XX根桩基位于显著影响区范围。另有XX根桩位于地铁车站范围。根据专家评审意见，位于地铁区间隧道强烈影响区的桩基采用全套管全回转钻成孔（套管不拔除）施工工艺，位于地铁区间隧道现状影响区的桩基采用全套管全回转钻成孔（套管拔除）施工工艺。位于地铁车站范围的桩基采用正循环回旋钻成孔施工工艺。2.2、与地铁位置关系XX工程南段路基段从南往北敷设，后采用高架方式先后上跨主干路、环线高架桥、铁路股道群，后路基方式过渡接入规划道路，其中南段路基段左幅道路与地铁车站前后区间并行，北段延长线路基段位于右线隧道上方。图2.2-1南段高架段剖面关系示意图图2.2-2S匝道高架桥与地铁区间剖面关系示意图图2.2-3X匝道高架桥与地铁区间剖面关系示意图2.3、工程地质和水文地质情况本工程地形较平坦。表层为松散的人工填土及流塑状的淤泥混素填土；上部为第四系全新统可塑状态的黏性土，软～流塑的粉质黏土、粉质黏土、粉土、粉砂互层；中部为稍密～中密的粉细砂；下部为中密～密实状态的细砂；下伏基岩为志留系泥岩。工程沿线场地地下水按其埋藏条件和含水层性质分为上层滞水、孔隙承压水及基岩裂隙水三种类型。试验桩施工期间地下水水头在地面以下10m左右。1、X6号墩地质情况根据勘察资料显示，X6号墩地质情况如下：①地面高程23.343m至高程17.51m（厚度5.83m）为杂填土及淤泥混素填土层；②高程17.51m至10.51m（厚度7m，距地面5.83m～12.83m）为黏土层；③高程10.51m至1.61m（厚度8.9m，距地面12.83m～21.73m）为粉土、粉质黏土层；④高程1.61m至-20.98m（厚度22.59m，距地面21.73m～44.32m）为粉细砂层；⑤高程-20.98m至-22.38m（厚度1.4m，距地面44.32m～45.72m）为强风化泥岩层，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩体破碎；⑥高程-22.38m至-26.38m（厚度4m，距地面45.72m～49.72m）为强-中风化泥岩层，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩体破碎；⑦高程-26.38m至-41.88m（厚度15.5m，距地面49.72m～65.22m）为中风化泥岩层，属极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，较破碎～破碎岩体；设计桩底标高-29.042m，桩底位于此岩层。2、Z0号台地质情况根据勘察资料显示，Z0号台地质情况如下：①地面高程22.73m至高程15.91m（厚度6.82m）为素填土及黏土层；②高程15.91m至7.81m（厚度8.1m，距地面6.82m～14.92m）为粉质黏土夹粉土层；地下水位标高9.775m，距地面12.995m。③高程7.81m至1.81m（厚度6m，距地面14.72m～20.92m）为粉土、粉砂层；④高程1.81m至-20.59m（厚度22.4m，距地面20.92m～43.32m）为粉细砂层；⑤高程-20.59m至-24.39m（厚度3.8m，距地面43.32m～47.12m）为强风化泥岩，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩体破碎。⑥高程-24.39m至-27.19m（厚度2.8m，距地面47.12m～49.92m）为强-中风化泥岩，属极软岩，岩体破碎，基本质量等级为Ⅴ级。设计桩底标高-25.8456m，桩底位于此岩层。图2.3-1X6号墩地质柱状图图2.3-2Z0号台地质柱状图三、工艺性试验的目的和内容3.1、工艺性试验目的为检验施工设备和施工工艺的适用性，积累现场施工组织与管理经验，磨合施工队伍与施工机械设备，获取钢套管连接、钢套管下沉、旋挖钻取土与钢套管钻进关系等不同施工过程中的工艺参数。全套管全回转钻成孔桩基施工前需进行工艺性试验，在钢套管下沉施工过程中动态监测地铁结构位移及变形，确定套管下沉对地铁的影响。通过本次试验确定以下工艺参数：（1）确定套管壁厚，验证所选壁厚是否满足施工需要。（2）检验套管连接质量，总结套管对中、焊接工艺；并对焊缝进行探伤检测及检测频率；（3）验证全回转钻机成孔性能，确定施工工效；检验作业人员业务水平。（4）确定钢套管超前长度及套管下压压力，在保证套管正常下沉的前提下尽量保留套管内土体，避免套管底部涌土。3.2、工艺性试验内容此次试验是根据全套管全回转钻的施工工艺流程，经过前期准备，通过施工放样→场地平整、地基处理→钢套管加工制作→钻机就位、校正→测量复核→吊放钢套管→旋转压入钢套管→旋挖钻取土→钢套管接长下沉、旋挖钻取土交替进行→成孔→成孔质量检测→安装钢筋笼→下导管、混凝土灌注等施工工序，精心施工，通过工艺性试验来验证施工工艺适用性，提高施工质量及施工效率，确保施工期间地铁结构安全。3.3、工艺性试验部位选择根据专家评审意见及经批准的临地铁区域桩基施工专项方案，结合现场实际情况，经与建设单位、监理单位沟通协调，确定在X匝道桥X6-0号、X6-1号桩、主线桥Z0-1号桩位进行工艺性试验。X6号墩位于地铁区间左线隧道左侧强烈影响区范围，X6-0号桩距离左线区间隧道水平净距8.06m，X6-1号桩距离左线区间隧道水平净距6.34m。X6-0号、X6-1号桩设计桩长49m，桩径1.5m，设计桩底高程-29.042m，设计桩顶高程19.958m，现状地面高程23.343m。设计孔深52.385m，单根桩基钢筋量6054.2kg，C35水下砼86.59m3。Z0号台位于地铁区间右线隧道右侧强烈影响区范围，Z0-1号桩距离右线区间隧道水平净距6.19m。Z0-1号桩基设计桩长45m，桩径1.2m，设计桩底高程-25.8456m，设计桩顶高程19.1544m。现状地面高程22.73m，设计孔深48.5756m。单根桩基钢筋量4532.4kg，C35水下砼50.89m3。四、资源配置情况4.1、人员配置序号姓名职务负责项目1XXX现场负责人总体协调、管理2XXX施工负责人现场组织、协调3XXX施工员现场施工管理4XXX施工员现场施工、材料管理5XXX技术员现场技术管理6XXX安全员现场安全管控7XXX质检员现场质量管理8XXX资料员施工资料管理9XXX预算员施工合同、成本管理10工班长1名11主机操作人员2名12电焊工2名13司索工1名14司机4名15杂工2名4.2、机械设备配置序号设备名称规格型号单位数量备注1全套管全回转钻210H套1含配套设备2旋挖钻徐工XR-400E台1孔内取土3履带吊三一SCC900A台1钢套管吊装等4气保焊机TAYORNB-500T台2钢套管焊接5汽车吊25T台1零星吊装、钢筋笼转运等6挖掘机小松220台1场地平整、钻渣清理等7泥浆运输车16~18m³台1钻渣、泥浆弃运8砼运输车16m3台4混凝土运输9钢筋笼加工设备套1钢筋笼加工10全站仪南方NTS-36ZR4L台2测量放线、钢套管垂直度控制等11水准仪苏一光DSZ2台212氧割设备套1零星切割等13泥浆泵3PN180台1循环泥浆等4.3、材料配置序号材料名称规格型号单位工程数量备注1钢套管内径D=1500mmm113壁厚t=40mm2钢套管内径D=1200mmm103.2壁厚t=40mm3钢筋HRB400、HPB300kg21173.24混凝土C35水下m32755声测管Φ57×3m586.8五、试验过程时间安排1、施工准备：XX年XX月XX日至XX月XX日，进行了测量放样、场地平整、浇筑砼基础、复核桩中心、钻机就位与桩位中心重合、设备检修保养及试运转、钢套管加工厂家选择、钢套管加工制作及进场等施工准备工作。2、XX年XX月XX日至XX年XX月XX日，首根全护筒桩基X6-0#施工完成，共计钢套管14节，每节护筒焊接焊缝100%均进行了探伤检测，终孔孔底高程为-29.057m，中风化岩层顶面高程为-26.38m，孔底入中风化岩2.67m，施工期间地铁监测数据无异常。3、XX年XX月XX日至XX年XX月XX日，X6-1#桩基施工完成，共计护筒14节，对焊缝进行了100%外观检查和20%探伤抽检，终孔孔底高程为-29.045m，中风化岩层顶面高程为-26.38m，孔底入中风化岩2.665m，施工期间地铁监测数据无异常。4、XX年XX月XX日至XX年XX月XX日，Z0-1#桩基施工完成，共对焊缝进行了100%外观检查和20%探伤抽检，孔底高程为-25.9m，强~中风化岩层顶面高程为-24.39m，中风化岩层顶面高程为-27.19m，孔底入强~中风化岩1.51m，未进入中风化岩层，施工期间地铁监测数据无异常。六、工艺性试验施工过程6.1、施工工艺流程全套管全回转钻成孔施工工艺分为全套管钻进成孔和全套管灌注成桩两个阶段。这两个阶段紧密相连，套管钻进成孔和套管起拔灌注依次完成。以下以X6-0号桩为例简述全套管全回转钻施工过程。全套管全回转钻成孔工艺流程框图如下：图6.1-1全套管全回转钻成孔施工流程图施工全过程均委托有资质的第三方监测单位对地铁结构进行动态监控量测。6.2、施工准备包括人员，材料、机具设备、技术方面的准备工作，施工场地布置，机械设备拼装等施工前所有准备工作。基础采用浇筑30cm厚C30钢筋砼进行处理，确保钻机水平及稳固。测量人员用全站仪先放样出桩的中心位置，根据现场的中心桩位，在地面标识出钢套管预留孔位。6.3、钢套管制作及拼装委托具有钢结构施工资质的厂家进行钢套管加工制作及现场焊接接长工作，确保钢套管制作及焊接质量。6.3.1、钢套管制作钢套管采用Q355D钢板卷制而成，其在工厂加工制作，运至现场拼接。不拔除的桩基钢套管采用壁厚40mm钢材卷制，钢套管内径为设计桩径。根据本工程砂层较厚的地质状况，结合全套管全回转钻施工工艺特点，本着“安全第一、确保成功”的原则，X6-0号桩钢套管采用如下配型方案（自下至上）：10.3m+3×5.2m+4.6m+6×2.6m+2×5.2m=56.5m。钢套管底节长度10.3m，标准节长度5.2m，同时配备若干2.6m长的短管节以满足孔深要求及穿越砂层需要。钢套管由套管节段及套管靴组成。套管内壁光滑，接头处无台阶，套管接长采用焊接连接，套管接头处设计38°坡口，增加焊接面积和扭力。套管每节保证同心度一致。套管底节管设置专用管靴，套管靴是套管柱最下面的套管钻头，管靴由合金结构钢锻造并调制热处理。满足对地层的切割和钻进要求。套管靴上的刀头分内、中、外三圈排列。6.3.2、钢套管进场验收在钢套管出厂前和进场验收时，进行单根钢套管顺直度检查，钢套管原材每批次进场检验一次，每检验批代表数量不超过60t。钢套管进场后进行检查验收，检查钢套管的垂直度、直径、壁厚等，满足要求后方可用于施工。6.4、全回转钻机就位全回转钻机移机定位，调整钻机的水平和垂直度，点位放出后，吊放全回转底盘，底盘中心要和桩中心点重合。再将主机吊装在底盘上，最后安装反力装置。主机就位后，吊放安装钢套管。钢套管采用90t的履带吊吊放，对中吊放入主机垂直楔形夹紧套内，套管圆周夹持力均匀，保护套管外壁不受损伤。6.5、钢套管现场接长钢套管现场接长采用二氧化碳气体保护焊焊接工艺，经检测合格后方可沉入该节钢套管。焊接套管对称进行，防止因温度应力不均导致套管对位不垂直。每节钢套管均在工厂内开好坡口，现场焊接采用部分熔透焊，熔深80%。钢套管接长焊接采用GMAW焊接方法，配备2台上海通用NB-500T二氧化碳气体保护焊机，焊丝型号THQ-50C，规格φ1.2mm。焊接电压33～40V，电流250～300A，CO2流量为15～25L/min，焊接速度6～8mm/min。单个接头焊缝长度4960mm，每条焊缝施焊层数5～6层、施焊道数15～26道，施焊时长约5h左右。施焊完成后由具有相应资质的第三方检测单位对每条焊缝均进行了焊缝检测，经检测焊缝质量达到Ⅲ级以上焊缝质量要求。6.6、钢套管旋转切割切削钻进钢套管由全回转主机驱动360°旋转切割切削钻进沉入。旋钻主机就位后，进行回转钻进，回转驱动套管的同时下压套管，实现套管快速钻入地层，主机油缸设计压拔行程最大为750mm，每次行程控制在设计最大行程80%以内。钢套管钻进时，安排专人负责观测套管垂直度。将钢套筒沉入到一定深度后，扭矩较大时，开始采用旋挖钻套管内取土，当取土深度达到一定深度时，又开始旋转切入套管。直至钢套筒沉入到设计深度。表6.6-1不同土层钢套管钻进参数表土层下压力(kN)回转扭矩(kN·m)黏土层80～90600～1200砂土层90～1201200～1800强风化岩层100～1201500～2000中风化岩层100～1202000～25006.7、成孔验收钢套管沉入到位、取土至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、倾斜度等进行检查，确认满足设计要求并经监理工程师确认后即可终孔，6.8、钢筋笼施工及砼灌注全套管全回转钻成孔施工钢筋笼制作、吊装、定位施工同常规桩基施工工艺。砼灌注采用商品混凝土，泵送灌注，井现场检测，到场混凝土性能能够满足泵送水下混凝土性能要求。6.9、桩基质量检测桩基施工完成后，经建设单位委托的第三方检测机构检测，所施工的4根桩基质量均达到Ⅰ类桩。七、施工过程地铁结构监测情况全套管全回转钻成孔工艺性试验施工期间，经第三方监测单位全过程监测，X6-0号试验桩位旁地铁区间隧道结构变形监测结果均满足规范要求。表7.1X6-0号桩试验期间地铁隧道监测数据统计表序号监测项目实测值控制值日变化速率最大值出现时间累计沉降量

(mm)日变化速率最大值(mm/d)累计沉降量

(mm)日变化速率

(mm/d)1隧道结构沉降-1.78-0.98±8±1年/月/日2隧道道床沉降-1.41-0.97±8±1年/月/日3隧道拱顶沉降-1.54-0.74±8±1年/月/日4隧道洞内收敛0.930.23±5±1年/月/日5隧道侧向水平位移-0.370.76±8±1年/月/日备注：对于结构、道床、拱顶沉降，“-”负值表示下沉，“+”正值表示上抬；对于洞内收敛，“-”负值表示收窄，“+”正值表示外扩；对于侧向水平位移，“-”指向隧道结构内测方向位移，“+”指向隧道结构内测方向位移。通过监测数据分析，全套管全回转钻工艺性试验施工期间，地铁隧道结构主体沉降变化较小，轨道差异性沉降不明显，各监测对象的变形趋势相对稳定，累计值及变化速率在警戒控制值范围内，隧道结构整体处于安全可控状态。八、试验结果及过程总结8.1、试验结果全套管全回转钻成桩的整个施工过程，包括从施工准备、钢套管钻进到水下混凝土灌注，都进展顺利，在参建各方的支持下，项目部不断完善优化施工工艺，能够圆满解决过程中出现的问题，达到保证桩基施工质量、保护地铁结构安全的目的。全套管全回转钻机能够比较好的适合此处地质的情况，钻进过程基本保持稳定，经优化后的成孔工艺在各地层钻进取土施工中没有出现异常情况，各施工工艺参数（套管焊接工艺、钻进速度、取土深度及与套管底之间的关系、泥浆性能指标等）均能满足施工要求。8