木兰溪特大桥水中大直径钻孔桩施工技术2011.7.1.doc

木兰溪特大桥水中大直径钻孔桩施工技术（中铁十七局集团一公司福厦项目 徐磊）【摘 要】本文主要介绍了木兰溪特大桥水中钻孔灌注桩的施工方法进行了探讨，并在实际的施工过程中严格进行控制，取得了良好的效果。【关键词】水中 钻孔灌注桩 施工工程概况福厦铁路木兰溪特大桥位于福建莆田市涵江区。设计为钻孔桩基础，重力式墩台，全长6.83km。其中110#115#位于木兰溪河中，共有钻孔灌注桩64根，直径200cm 48根，直径150cm 16根。上部结构为（48+380+48）m悬臂浇筑连续梁。桥址位于木兰溪段在靠近入海口附近的山前区滨海感潮河段，河流的水文特性受潮汐影响，潮汐均为正规半日潮，潮涨潮落对施工影响较大。木兰溪中间河道河床标高为-4.7m，涨潮最高水位为+5.05m，一般涨潮水位为+3.8m，退潮最低水位为-2.1m，涨退潮水位高差达7.1m。覆盖层为冲积层，地层结构依次为淤泥层、卵石（圆砾）层、全风化花岗岩、强风化花岗岩、弱风化花岗岩，要求桩基施工嵌入弱风化层不小于5.0m。2.钻孔平台的搭设根据本工程的特点，平台主要采用钢管桩平台形式。平台经过受力检算（检算静、动荷载）满足要求，高出最高潮水位至少1m，所铺方木要连接紧密，缝隙不得超过10cm。各钢管之间需用剪刀撑联接，增强整体性。平台的四周要设高1.2m左右的护拦，并留有踢角板。施工潜水员下水，进行墩位水下河床面的勘测，为搭设水中钻孔平台作好准备。拖船、运输船配合，拖船、船舶运输加工好的630钢护筒支承桩至墩位处，浮吊配合，使用振动锤振动下沉支承桩，潜水员及时下水量测，用22槽钢把支承桩焊接连接，构成整体后，安装平台36b工字钢，并通过U形螺栓连接，形成钻孔平台的骨架，焊接桩基钢护筒导向架的22槽钢。驳船、浮吊配合，安装桩基钢护筒，进行钻孔施工，工艺流程见图一。2.1施工准备测量水深：使用测深仪对墩位进行地形测量，计算墩位水的深度。水下勘测：潜水员下水进行墩位水下勘测，摸清墩位处水下的地形状况，为搭设水中钻孔平台作好准备。2.2 630钢护筒支承桩在岸上加工制作，拖船、运输船配合，浮吊将630钢护筒支承桩起吊，岸上全站仪精确定位，振动锤振动下沉630钢护筒支承桩至河床面以下，使振动摩擦力达到36T，保证支承桩至少能承受36T的重量，见图二。施工准备630钢护筒支承桩水平撑、斜撑焊接连接浮吊配合，安装平台纵、横向工字钢安装桩基钢护筒导向架驳船、浮吊配合，安装630钢护筒支承桩630钢护筒加工及运输安装桩基钢护筒钻孔施工桩基钢护筒加工及运输水下勘测图一 水中钻孔平台搭设施工工艺流程2.3 潜水员及时下水，并在水上及水下的630钢护筒支承桩的间距进行实测，作好记录。岸上加工好22槽钢水平撑和斜撑，及时焊接连接，构成整体，防止支承桩位移。2.4 630钢护筒支承桩 22槽钢水平撑和斜撑焊接连接构成整体后，在支承桩钢护筒顶，纵横向铺设36b工字钢，上下层工字钢之间通过U形螺栓连接，形成钻孔平台的骨架。必要时在支承桩受力部位补焊加强2cm 厚的钢板。图二 振动打入钢管桩2.5钻孔平台的骨架搭设完成后，拖船、运输船、浮吊配合，岸上全站仪精确定位，安装桩基钢护筒导向架22槽钢、50钢管，采用双层导向架，布置在1、2、3层。导向架安装精度严格控制在规范允许范围内，导向架安装完成后，用全站仪重新复核检查导向架的精度，为桩基钢护筒的安装作好导向准备。具体见钻孔平台布置图三图五。图三 钢管桩纵、横向连接图四 工字钢钻孔平台骨架图五 安装钻孔导向架3.埋设钢护筒导向架精度检查完成后，用船舶运输在岸上加工的节段桩基钢护筒（每节长度6-8m），至钻孔平台处。钢护筒直径采用220mm，壁厚10mm，护筒高度要高出地面0.3m以上，高于最高施工水位1.52.0m，并采用稳定护筒内水头的措施。浮吊配合，起吊钢护筒，顺着钢护筒导向架慢慢往下滑动，第一节钢护筒滑至第2层和第3层导向架之间时，停止滑动，在钢护筒上焊接手拉葫芦挂钩，安装手拉葫芦悬挂第一节段桩基钢护筒，同时在桩基钢护筒上焊接钢板，钢板卡在导向架22槽钢上，防止第一节钢护筒往下滑动。在第一节钢护筒顶上设置对接导向钢板，以便与第二节钢护筒顺利对接。浮吊配合，起吊第二节钢护筒，顺着钢护筒导向架慢慢往下滑动直至与第一节钢护筒顺利对接，安排电焊工预先准备，对接完成后，电焊工同时进行作业，焊缝完成后，用煤油对焊缝进行渗透试验，检查焊缝的水密性。当桩基钢护筒进入河床面时，桩基钢护筒的下沉需要浮吊配合，振动锤振动下沉桩基钢护筒，使振动摩擦力达到36T，用类似的方法进行桩基钢护筒的安装直至完成，护筒必须穿过淤泥层，打入砾石层内，如果一次无法下沉到位，采用二次跟进下沉。详见图六。图六 吊装钢护筒若采用钢管桩平台，埋设护筒时必须采用双层导向架进行导向定位，大型振动锤振动下沉，要求护筒必须穿过淤泥层，打入砾石层内，如果一次无法下沉到位，采用二次跟进下沉。4.钻机就位与泥浆制备桩基钢护筒安装完成后，安装钻机，钻机安装后的底座和顶端要平稳，在钻进中不得产生位移，在钻进过程中不得移位，钢丝绳于桩中心线要重合（允许误差2cm）。采用JK型冲击钻机进行冲孔，钻机性能良好，钻锤重量不得轻于5.5吨，钻锤直径不得小于设计桩径。冲击钻开始钻进时，先采用小冲程冲击，低锤快打，保证钻头平稳。见图七。图七 钻机安装、钻孔施工泥浆在钻孔中起着悬浮和携带钻渣、清洗孔底、维持孔内外压力平衡、增加孔壁稳定性等作用。由于覆盖层以易坍孔的粉细砂为主，因此泥浆质量要求较高。泥浆用水、粘土、膨润土和碳酸钠按1000：200：50：3.75（kg）配制；泥浆循环充分利用了钢护筒，用联通管连接起来，使泥浆循环线路增长，容纳泥浆量增大，也使钢护筒连成整体，增强了抗振动力；钻进时，每台钻机配一个大沉渣筒，便于及时清渣，以保证泥浆质量及正常施工。5.钻进成孔质量是保证桩基质量的基本条件，钻孔时应避免两部钻机在相邻孔位同时开钻，每部钻机完成钻孔后要隔一个孔就位。开孔时位置要准确，在整个钻孔过程中保证钢丝绳与桩位重合（要求每次交接班时对钢丝绳进行对中校核，误差2cm）。在开钻前所有的准备工作要完善，要有完善的泥浆循环系统，经报检合格后，方可允许开钻。开钻时的孔位要准确。在开钻前先向钢护筒内抛填粘5m，如地表土层疏松，还应加入一定数量的片石，然后注入泥浆或清水，借钻头的冲击把泥膏、片石挤向孔壁，以加固护筒脚。在开钻时，要慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进，钻进的过程中加强泥浆护壁。钻进作业要连续进行，钻孔记录要及时填写（正常钻进时时间间隔最多不超过4小时），还要随时控制泥浆稠度。要注意地层变化，在地层变化处均要捞取渣样（捞取渣样要求：地质变化处必须取样；正常钻进每2m取一次；对于嵌岩桩，接近弱风化层时每0.3m取一次。嵌岩桩进入弱风化层必须报检确认入岩标高后方可继续钻进。渣样提取后存放在小塑料袋中，并标明取渣时间、标高和渣样名称，以便查看），判明后记入记录表中并绘制地质柱状图。钻孔深度达到设计孔深后（对于摩檫桩，孔深不得小于设计孔深；对于嵌岩桩，孔深至少超深设计孔深5cm，并要嵌入岩层设计深度），采用检孔器（直径2m，要求箍筋在外，竖筋在内，长度大于8m）对孔深、孔位进行检查，要满足以下规范要求：孔位允许偏差50mm；孔径不小于设计值；倾斜度小于1%，符合要求后方可成孔。6.特殊的地质采取针对性处理措施6.1在砂、卵石地层中钻进时，应多加入粘土，增大泥浆比重。冲程可大些。6.2在淤泥层中钻进时，适量投入片石，用小冲程将片石挤进孔壁加固，防止坍孔或缩孔。6.3在通过漂石层或遇探头石时，应先回填片石、粘土，再用钻锤大、小冲程交替冲击，以将漂石冲碎成钻渣或挤进孔壁，在此过程中，应防止斜孔和坍孔。在钻进过程中，如发现泥浆面冒出大量细小气泡，进尺突然变慢，孔底标高回升等现象，说明是坍孔。首先应仔细分析，查明原因和位置，然后进行处理。轻者，可多投入粘土，加大泥浆比重，提高孔内水位，继续钻进；重者，须用粘土加片石回填至坍塌部位以上0.5m重钻。当遇有钻孔漏浆时，如护筒内水头不能保持，应增加护筒埋深，适当减少水头高度，或采取加稠泥浆，也可填入水泥、锯末、片石、碎卵石土，反复冲击，以增强护壁。主要要求：6.清孔、灌注混凝土成孔后立即进行第一次清孔，在清孔排渣时，必须保持孔内水头，防止塌孔。由于造浆粘土含砂率高，建议采用泥浆旋流器进行清孔。清孔合格后，安放钢筋笼，输送泵送料灌注混凝土。首批砼拌和物下落后，砼必须连续灌注。导管埋设控制在48m，拆除导管时必须先测孔深，与实灌数量进行对比，确认无误后，现场