超長超大直徑鉆孔灌注樁施工工法最終

1、超長、超大直徑鉆孔灌注樁施工工法一、前言鉆孔灌注樁是橋梁建設上常用的一種深基礎形式。近年來我國橋梁事業(yè)發(fā)展迅速，新建橋梁的跨徑越來越大、結構越來越復雜，鉆孔灌注樁的長度也就越來越長、直徑也就越來越大。中港第二航務工程局承建的蘇通大橋C1 標主 4 號墩由 131 根鉆孔灌注樁組成，樁長均為120m樁徑2.52.85m,為目前世界上最大的橋梁群樁基礎。為了促進該施工方法在我國類似橋梁工程項目中推廣使用，根據(jù)蘇通大橋施工經(jīng)驗與實踐，特編制該工法。該工法內(nèi)容主要包括鉆孔平臺搭設、鉆孔樁成孔工藝（鉆機選型、泥漿的選用配置、成孔參數(shù)的選擇）以及成樁工藝（水下砼的配制及澆注工藝），其中鉆孔平臺搭設工藝曾獲

2、2004年武漢市職工創(chuàng)新一等獎。二、工法特點1、采用結構護筒直接作為鉆孔平臺的承重結構。2、采用了振動錘以及移動式導向架打設鋼護筒。3、鉆孔處多為粉沙、細沙、中粗沙及沙礫層等易坍孔地層，施工選用了大功率鉆機成孔、優(yōu)質(zhì)PHPT壁泥漿。4、鋼筋籠采用鐓粗直螺紋接頭，并于后場同槽預制，采用大型浮吊大節(jié)段吊裝。5、樁基采用樁底后壓漿技術。三、使用范圍適用于采用鉆孔灌注樁（地質(zhì)以砂層為主）為基礎的特大橋樁基施工。四、工藝原理鉆孔樁施工工法主要分兩部分：其一主要說明鉆孔平臺的搭設工法，其二介紹鉆孔灌注樁的成孔、成樁以及樁底后壓漿工藝。五、施工工藝（一） 、工藝流程1、傳統(tǒng)鋼管樁施工平臺搭設工藝流程17圖5

3、.1傳統(tǒng)鋼管樁施工平臺搭設工藝流程2、采用鋼護筒作為承重結構的鉆孔平臺搭設工藝流程圖5.2采用鋼護筒作為承重結構的鉆孔平臺搭設工藝流程3、鉆孔灌注樁施工工藝流程測量放線搭建水上鉆孔平臺鋼護筒定位下沉護筒內(nèi)壁清理圖5.3鉆孔樁施工流程圖4、樁底后壓漿流程圖5.4樁底后壓漿施工流程圖（二）、施工要點1、傳統(tǒng)鋼管樁施工平臺搭設施工要點鋼管樁施工a、鋼管樁制作、運輸鋼管樁均按設計規(guī)格拼裝成整樁，按沉放順序分批加工制作，出廠檢驗合格后，用駁 船運輸至施工現(xiàn)場。b、鋼管樁沉設鋼管樁沉設定位采用測量定位。確定沉樁順序：根據(jù)各工程的施工特點確定沉樁順序。打樁船拋錨定位：按照沉樁順序進行打樁船的拋錨定位。鋼管樁

4、施沉前根據(jù)樁位圖計算每一根樁中心的平面坐標。直樁直接確定其樁中心 坐標，斜樁通過確定一個斷面標高后，再計算該標高處鋼管樁的樁中心坐標。鋼管樁平面位置及垂直度調(diào)整完成后，先自由落樁，再開始壓錘，依靠鋼管樁及 打樁錘的重量將其壓入土層，測量復測樁位和傾斜度，偏差滿足設計要求后，開始錘擊。鋼管樁的最終樁尖標高由入土深度控制。成樁由標高控制，以貫入度作為校核。平臺搭設a、平聯(lián)施工平聯(lián)鋼管采用哈佛板連接。在前場施工中，首先將下好料的一端與鋼管樁按設計位置 對好位并調(diào)平平聯(lián)焊接，然后用哈佛板將另一端與鋼管樁焊接。b、平臺上部結構搭設逐一安裝主承重梁、分配梁，鋪設面板，安裝欄桿，掛設安全網(wǎng)。、鋼護筒施工a、

5、導向架設計與制作根據(jù)水深、流速條件確定導向架設計高度及剛度。本工程采用11.5m高的點接觸式導向架，平臺以下5.5m、平臺以上6.0m。導向架平面呈“開口式”，平臺上下兩層導向架之 間用螺栓連接，以便于裝拆。導向架結構見圖 5。鋼護筒液壓螺旋千斤頂<(> 32鎖口拉桿2 20曹鋼加骨架圖5.5導向架結構示意圖(單位：mrmb、鋼護筒起吊、就位、施沉用起重船吊起鋼護筒，使鋼護筒垂直，選擇在平潮或流速較小時將鋼護筒緩慢下滑, 直至入泥穩(wěn)定，待鋼護筒下沉穩(wěn)定后才能脫鉤2、采用鋼護筒作為承重結構的鉆孔平臺搭設施工要點、起始平臺施工起始平臺位于鉆孔平臺上游側，其主要作用是為沉放鋼護筒，安裝懸

6、臂式定位導向架，提供具有足夠剛度的起始工作平臺。起始平臺鋼管樁施沉利用安裝在定位船船艏的導向架定位，用起重船吊振動錘振動下沉。a、起重設備配置：根據(jù)起始平臺單根鋼管樁的長度重量選擇相應的起重設備。b、振動錘配置：振動錘選擇主要滿足鋼管樁施沉要求。c、鋼管樁沉放鋼管樁的定位采用測量定位。定位船在測量的指揮下移至樁位位置，運樁船?？扛〉?。當鋼管樁起吊豎直后，將鋼管樁送進導向架內(nèi)，由測量調(diào)整鋼管樁的平面位置及傾斜度，當平面位置偏差及傾斜度滿足設計要求后，下放鋼管樁，浮吊脫鉤，起吊液壓振動錘就位，測量再次復核鋼管樁的平面位置及傾斜度，合乎施工要求后，振動下沉到位。下沉到位后，定位船移至下一根樁位。第二

7、根樁下沉到位后，及時連接兩根樁之間的鋼管水平聯(lián)。鋼管平聯(lián)采用哈扶板連接。、護筒區(qū)平臺搭設a、鋼護筒制作、運輸鋼護筒在鋼結構公司廠內(nèi)加工，分上、下兩節(jié)制作。然后裝船運至施工現(xiàn)場。b、鋼護筒沉放b-1 、振動錘選擇：應根據(jù)護筒入土情況及地質(zhì)情況選擇振動錘。b-2、懸臂式定位導向架：根據(jù)平臺搭設特點，需選用懸臂式定位導向架。本工程采用的懸臂式導向架其長度為16.125m,寬6m用起重船吊裝移位，并錨固在 已完成的起始平臺或已沉放的鋼護筒頂口上，在導向架前端設置2層層距10.0m的上、下導向裝置，導向裝置內(nèi)設置有供鋼護筒定位、施沉過程中糾偏、調(diào)整的液壓千斤頂和鎖定 裝置。b-3、鋼護筒下沉：鋼護筒下沉

8、定位采用全站儀定位，同時用經(jīng)緯儀進行校核。I、第一排鋼護筒下沉吊裝懸臂式導向架，進行初步定位及精確定位，并將懸臂式導向架固結在錨固梁上。1-1、起重船將第一節(jié)鋼護筒吊入定位導向架的導向裝置內(nèi)，鎖定上下龍口。1-2、利用龍口的調(diào)節(jié)裝置，調(diào)整鋼護筒的平面位置及垂直度，使平面位置、傾斜度 滿足設計要求。起重船落鉤，鋼護筒沿導向架下至河底并入土，起重船脫鉤。1-3、起重船吊安振動錘至鋼護筒頂口，并再次校正鋼護筒及振動錘的位置。1-4、起動振動錘，振護筒下沉。同時，起重船移至另一位置進行下沉護筒有關工作1-5、吊走振動錘，拆除導向架與錨固梁間的連接，將導向架移至另一護筒位定位， 并重復以上工序。1-6、

9、單根護筒下沉到位后，及時與起始平臺及相鄰鋼護筒連接。1-7、該排護筒沉設完成后，前移進行下一排護筒沉放。n第二排鋼護筒沉放測量第一排鋼護筒的位置，對焊接在鋼護筒上的牛腿找平，將前錨固梁擱置至第一排 鋼護筒上，并與鋼護筒上的牛腿焊接，將導向架整體吊裝并錨固在前后錨固梁上；重復上 述步驟下沉完本排鋼護筒。重復本步驟，完成所有鋼護筒的下沉。、施工平臺面層鋪設本工程平臺面層采用125a作為分配梁，面板采用6 6的花紋鋼板。3、鉆孔灌注樁施工要點鉆孔施工采用了泥漿護壁、回旋鉆機氣舉反循環(huán)的施工工藝，主要包括鉆進成孔及清 孔。、鉆機選型根據(jù)鉆孔深度及直徑選擇相應的鉆機。本工程鉆孔灌注樁從平臺到孔底深達 1

10、30多米，對鉆機的扭矩及鉆桿質(zhì)量要求較高。 選用技術性能先進，提升能力和配重較大的大型鉆機投入主墩鉆孔樁施工。各鉆機性能指 標見表5.1 o鉆機主要性能參數(shù)表表5.1鉆機型號GDY400 GF35R ZSD300最大鉆孔口徑（m）3.0取大午占孔深度（m）140輸出扭矩（KN- m）>150最大提升能力（KN）1000最大鉆速rpm15鉆桿內(nèi)徑mm>330配重（KN）不小于300KN循環(huán)方式氣舉反循環(huán)、泥漿制備及泥漿循環(huán)a、泥漿制備及性能指標護壁泥漿在鉆孔中非常重要，尤其是對本工程大直徑深孔，土層為砂層，造漿性能差, 泥漿控制顯得尤為重要。施工采用不分散、低固相、高粘度的 PHP泥

11、漿。泥漿的制備在平 臺泥漿制備區(qū)進行。如果平臺條件允許，可以采用集中供漿。泥漿各施工階段的性能指標要求（見表 5.2）:泥漿性能指標一覽表表5.2性質(zhì)階段試驗方法新制泥漿循環(huán)再生泥漿清孔泥漿容重（g/cm ）<1.06<1.150 1.11006型泥漿比重秤粘度（s）22 2520 2518 22粘度計失水量（ml/30min ）<17<20<20失水量儀泥皮厚（mm）<1.5<2V 1.5鋼尺膠體率（）100>96>98含砂量（%）<0.5<3.0V 1.0含砂量測定儀PH值810810810試紙b、泥漿循環(huán)泥漿經(jīng)泥漿凈化器使

12、直徑在0.074mm以上的土顆粒篩分到溜渣槽內(nèi)，處理后的泥漿通 過鋼護筒之間的連通管流入鉆孔孔內(nèi)。每臺鉆機配置一臺泥漿凈化器。、鉆機安裝、調(diào)試及移位根據(jù)平臺上的鉆機位置和鉆孔順序，安裝并調(diào)平鉆機，并固定牢靠。、鉆進成孔a、鉆進方法成孔過程劃分為三個階段：護筒內(nèi)鉆進階段、土層內(nèi)鉆進階段、第一次清孔階段。護筒內(nèi)鉆進階段：采用直徑匹配的刮刀鉆頭反循環(huán)加壓清水鉆進，每小時進尺控制在 46m左右，孔內(nèi)補充清水，混合泥漿經(jīng)泥漿凈化器處理后泥漿回流入護筒，鉆渣轉運至 處理堆場處理。土層內(nèi)鉆進階段：護筒底口以上 2m至孔底，調(diào)換直徑匹配的改進型平底鉆頭，開鉆時鉆頭反循環(huán)空轉，啟動泥漿循環(huán)系統(tǒng)，置換孔內(nèi)泥漿，當

13、孔內(nèi)泥漿指標符合要求后，優(yōu) 質(zhì)泥漿護壁反循環(huán)減壓鉆進，在護筒底口附近慢速鉆進，形成穩(wěn)定孔壁，每小時進尺控制 在0.30.8m左右。鉆頭出護筒5m后恢復正常鉆進，根據(jù)不同土層的特點，在鉆孔過程 中及時調(diào)整護壁泥漿指標和鉆進速度，孔內(nèi)補充優(yōu)質(zhì)泥漿。此階段泥漿指標基本控制在了表 5.3中的要求：表5.3項目名稱PH值比重(g/cm3)粘度(s)膠體率 (%)失水率(ml/30min)含砂率 (%)指 標810<1.1520 2596%A 上203終孔后，及時進行清孔。清孔時將鉆具提離孔底約3050cm,緩慢旋轉鉆具，補充優(yōu) 質(zhì)泥漿，進行反循環(huán)清孔，同時保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔。根據(jù)地層地質(zhì)情況采

14、用相應的鉆進工藝參數(shù)(見表 5.4) o不同地層鉆進參數(shù)表表5.4地層鉆壓(KNJ)轉數(shù)(rpm)鉆速(m/h)護筒內(nèi)鉆進< 6.0密實粉細砂層10015010 151.5 2.0軟塑亞粘土層10012010 1512密實中粗砂層1503005102.0 3.0護筒底口地層V 1005100.3 0.8、成樁施工a、鋼筋籠制作鋼筋籠在加工車間下料，分節(jié)同槽制作。主筋間采用直螺紋連接，每個斷面接頭數(shù)量 不大于50%相臨接頭斷面間距不小于1.5m。壓漿管與聲測管在鋼筋籠同槽加工時同槽安裝， 接頭采用焊接并適當與鋼筋接頭錯層, 以便對接方便。成孔檢驗合格后，下放接長鋼筋籠。為加快鋼筋籠下放速度

15、，可以根據(jù)施工條件將鋼 筋籠進行預接長。鋼筋籠安裝下放后，將鋼筋籠固定在護筒上，以承受鋼筋籠自重和防止 混凝土灌注過程中鋼筋籠上浮。b、二次清孔如鋼筋籠下放完成后，沉渣厚度及泥漿指標超標，需進行二次清孔c、水下混凝土灌注水下砼澆注是鉆孔灌注樁施工的主要工序，也是影響樁身質(zhì)量的關鍵。c-1 、混凝土配合比設計混凝土配合比設計通過試配確定，砼除滿足強度要求外，一般還須符合下列要求：粗集料采用級配良好的石灰?guī)r或花崗巖碎石，粒徑 531.5mm細集料宜采用級配良好的中砂，細度模數(shù)應控制在2.32.8 ;膠凝材料宜不小于380kg/m3,改善混凝土的和易性、流動性；混凝土初凝時間大于澆注能力；混凝土的坍

16、落度控制在2022cm 3h以后不小于16cm,流動度不小于50cm混凝土具有良好的和易性、流動性、泵送性，可摻入適量的粉煤灰及外加劑；水泥中含堿量小于0.6%，骨料要求做堿骨料反應試驗。c-2 、砼澆注水下碎澆注導管一般選用壁厚6=12mm小外=325mm勺無縫鋼管,連接為 T型螺紋的快速接頭。導管徑水密試驗不漏水，其容許最大內(nèi)壓力均大于孔內(nèi)泥漿深度壓力的1.3 倍?；炷凉嘧⒎獾撞捎脫芮蚍?。封底成功后，隨即轉入正常灌注階段?；炷两?jīng)泵送，不斷地通過集料斗、澆筑料斗及導管灌注至水下，直至完成整根樁的澆筑。正常灌注階段導管埋深控制在310m,且每2030分鐘測量一次碎面標高，測點不少于 2個，

17、當測點出現(xiàn)較大的高差時，應及時調(diào)整導管埋深，同時混凝土在護筒刃腳以下時保持護筒內(nèi)泥漿面高于水位1.5m。當混凝土灌注臨近結束時，核對混凝土的灌入數(shù)量，以確定所測混凝土的高度是否準確，當確定混凝土的頂面標高到位后，停止灌注，及時拆除灌注導管。灌注完成時，碎面應不小于設計樁頂標高 0.50.8m,以保證樁頭碎質(zhì)量。4、樁底后壓漿施工要點為了改善樁底持力層的受力狀況，提高基樁承載能力和基礎的整體剛度，本工程主1 4墩樁基均采用樁底后壓漿。a、壓漿前的準備a-1、安設壓漿設備及壓漿裝置壓漿設備：注漿泵，漿液攪拌機，貯漿桶，壓漿壓力表，球閥，溢流閥，紗網(wǎng)，卸荷閥。a-2、壓漿管路編號并掛牌明示，壓漿管路

18、按編號順序與漿液分配器對應連接牢固。a-3、樁基凝土澆筑完成后2428h,由壓漿泵用清水將樁端注漿管單向閥沖開，確保 壓漿管路系統(tǒng)暢通。對于U型管，每天必須打開U管系統(tǒng)一次，開泵注水循環(huán)1015min, 以促使水化熱消散和防止壓漿管堵塞。a-4、壓漿材料準備到位。b、水泥漿液配制b-1、水泥必須控制在p.o.42.5以上，同時要求鮮新、不結塊。b-2、樁端壓漿漿液水灰比宜控制在 0.50.6之間。b-3、嚴格控制漿液配比，攪拌時間不少于 2min,漿液應具有良好的流動性，不離折、 不沉淀，漿液進入貯漿桶時必須用紗網(wǎng)進行2次過濾，防止雜物堵塞壓漿孔及管路。c、壓漿要求當樁身混凝土強度到達一定值（

19、通常為 75%以上）后，通過地面壓力系統(tǒng)經(jīng)樁端壓力 注漿裝置向樁端土層壓漿。c-1、壓漿必須連續(xù)進行，中途停待不得大于 30分鐘。c-2、樁端壓漿水泥漿量達到設計要求后即告終止。c-3、樁端壓漿其泵壓宜控制在15Mpa之間，終止壓力一般控制在 6Mpa以內(nèi)，壓漿 速度一般控制在3040L/min以內(nèi)。c-4、當泵壓漿達到8Mpa,而水泥量達80%以上時，可視為壓漿合格。d、群樁壓漿施工施工順序注漿先外側，后內(nèi)側；在外測隔樁進行壓漿。每根樁壓漿時，應確保在其周圍20m為半徑范圍內(nèi)的樁已經(jīng)灌注混凝土完畢。同時，根據(jù)施工情況，按上述原則可適當調(diào)整壓漿 順序。e、壓漿量施工控制漿液總體控制于原則：實行

20、壓漿量與壓力雙控，以壓漿量（水泥用量）控制為主，注 漿壓力控制為輔。若注漿壓力達到控制壓力，并持荷 5min,同時達到設計注漿量的80%, 也可以認為滿足了設計要求。f、壓漿次序與壓漿量分配壓漿分可分三次循環(huán)；每一循環(huán)的壓漿管采用均勻間隔跳壓； 壓漿量分配：第一循環(huán)： 40%;第二循環(huán)：40%;第三循環(huán)：20%。g、壓漿時間及壓力控制g-1、第一循環(huán)：每根壓漿管壓完后，用清水沖洗管路，間隔時間不小于2.5h,不超過3h進行第二循環(huán)。g-2、第二循環(huán)：每根壓漿管壓完后，用清水沖洗管路，間隔時間不小于3.5h,不超過6h進行第二循環(huán)。g-3、第一循環(huán)與第二循環(huán)主要考慮壓漿量g-4、第三循環(huán)以壓力控

21、制為主。若壓漿壓力達到控制壓力，并持荷 5min,注漿量達 到80%,也滿足要求。六、機具設備序號設備類型設備名稱型號單位數(shù)量備注1起重設備浮吊3000KN艘12浮吊600KN艘234桅桿吊龍門吊14000KN.M800KN臺臺225龍門吊20OKN臺26桅桿吊1500KN.M臺27汽車吊QY-50A臺28振動設備振動錘APE400臺29振動錘DZ120A臺110鉆孔及配套 設備回旋鉆機ZSD300臺211回旋鉆機ZSD300N臺212回旋鉆機ZSD350臺413回旋鉆機ZSD250臺3護筒內(nèi)掏渣14沖抓鉆 1.8mh6m臺2破碎、抓取砂袋15泥漿泵3PN臺816空壓機20m3/min臺417

22、電力配套設 施高壓開閉站10000V座118箱式交電站1000KVA臺219發(fā)電機300KW臺3備用20船舶及車輛定位船2000t艘121運輸船50OKN艘222CQ1262T輛223拖輪航工503艘124拖輪航工804艘125加工機具電焊機BX1-500-2臺4026氣割設備套1027實驗設備試驗儀器泥漿檢測套4儀28檢孔儀臺129測量儀器GPS全球定位系統(tǒng)計SR530套330全站儀臺131電子經(jīng)緯儀ET-02臺232電子水準儀Leica NA 2臺133測深儀SDH-13D臺134流速儀LS-25臺135混凝土拌和 設備攪拌船160m3/h艘236攪拌船100m3/h艘137交通設備交通船

23、600KN艘2七、勞動組織序號工種人數(shù)備注1工段長12副工段長33工程技術人員74質(zhì)檢員25安全員46測量員47試驗員48焊工409起重工2010司機1011修理使用工60（含鉆工）12普工6013后勤人員614鋼筋工10015混凝土工6016電工4八、質(zhì)量要求符合以下規(guī)范要求：1) 公路橋涵施工技術規(guī)范( JTJ041-2000)2)公路工程質(zhì)量檢驗評定標準( JTJ071-98)3)公路工程施工安全技術規(guī)程( JTJ076-95)4) 墩粗直螺紋鋼筋接頭( JG/T 3057 1999)5) 混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范( GB50204 2002)6) 港口工程樁基規(guī)范( JTJ254

24、 98)7)公路全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(JTJ/T066-98)8) 工程測量規(guī)范( GB50026 93)9) 鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范( GB50205 2001)九、安全及環(huán)保措施安全責任重于泰山，在施工過程中，堅決自始至終堅持“安全第一，預防為主，科學管理，狠抓落實”的安全工作方針，并從技術上、制度上、思想上、組織上加強安全管理，制定并落實好安全預控措施，防患于未然。具體如下：10) 上船舶安全a、合理安排勞動力、機械和船舶的使用，禁止不符合生產(chǎn)安全規(guī)定要求的設備、人 員進入現(xiàn)場。b、嚴格執(zhí)行安全技術操作規(guī)程，組織有關人員對機械設備、設施進行定期檢查。c、水上施工船舶嚴格執(zhí)行項目經(jīng)理部的各項安全制度，執(zhí)行當?shù)睾秸?、港監(jiān)部門的規(guī)定和交通部規(guī)定的船舶管理制度。d、施工過程中所有船舶接受統(tǒng)一管理，統(tǒng)一指令。2、起重安全a、起重用工索具嚴格按相關規(guī)范要求取用安全系數(shù)，保證其使用安全。b、定期對工索具進行檢查。c、在起吊中應嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程，指揮起吊時，信號必須統(tǒng)一，手勢明顯，哨音清晰，不得含糊。d、起吊鋼管樁前對工索具進行認真的檢查，做到安全可靠，萬無一失。e