超大混凝土钻孔灌注桩的施工工法

滩涂区超大混凝凝土钻孔灌灌注桩的施施工工法一、前言：随着桥梁技术的的的飞速发发展，桥桥梁基础础的施施工难度度越来来越大，工工艺艺日趋复复杂。目目前世界界上最最长的跨跨海大大桥在中中国杭杭州湾开开工建建设，其其试验验段工程程已经经结束，滩滩涂涂区完成32根工程桩桩和2根试验桩桩。作作为大桥桥建设设的科研研项目目，中铁铁四局局在完成成钻孔孔桩施工工后，组组织技术术力量量对长大大钻孔孔桩施工工工艺艺进行认认真总总结，形形成本本工法。二、工法特点：：：2.1滩涂区长长长大钻孔孔桩快快速成孔孔。2.2特殊海洋洋洋地质条条件下下钻孔桩桩施工工的泥浆浆配制制。2.4长大钻孔孔孔桩钢筋筋笼长长线法制制作；；钢筋笼笼机械械对接技技术；；2.5桩底压浆浆工工艺。三、适用范围：：：本工法适用于淤淤淤泥、软软土、淤淤泥质亚亚粘土土、砂土土、粉粉砂土及及细砂砂土等地地基承承载力较较弱的的地层及及土层层。四、工艺原理：：：混凝土钻孔灌注注注桩技术术是通通过工程程钻机机钻进成成孔，下下放钢筋筋笼，采采用导管管进行行混凝土土灌注注，形成成承载载结构的的钢筋筋混凝土土钻孔孔桩基础础，最最后完成成桩底底压浆与与周围围地基土土层密密实地结结合在在一起形形成统统一整体体，从从而提高高混凝凝土灌注注桩桩桩身的摩摩擦和和桩底的的承载载力。五、工艺流程：：：根据杭州湾跨海海海大桥滩滩涂区区地质结结构，结结合长大大钻孔孔桩施工工的特特殊要求求，运运用先进进的施施工技术术确定定钻孔桩桩施工工工艺流流程。见见（图一一）：：六、桩基施工方方方案：杭州湾跨海大桥桥桥钻孔桩桩基础础均属深深长型型钻孔桩,施工精度度要要求高，加加之之本HYPERLINK"/"工程监监理理均在海上上进进行搭设设平台台施工,施工过程程受受海潮、台台风风等不利利施工工条件影影响。因因此，合合理地地选择钻钻孔桩桩施工方方法和和严密地地施工工组织是是保证证钻孔桩桩工程程施工达达到预预期目标标的关关键。针对钻孔桩的工工工程特点点，从从人、机机、料料、法、环环五五个施工工生产产要素着着手，确确定钻孔孔桩施施工的总总体方方案如下下：七、长大钻孔桩桩桩施工工工艺7.1钻孔桩单单单桩循环环时间间估计根据工艺流程安安安排每根根桩工工序的作作业时时间见下下表。7.2钻机选择择择杭州湾大桥地质质质较为复复杂，由由上至下下为松松散～中中密的的亚砂土土、淤淤泥质亚亚粘土土、粘土土、细细砂土、粘粘土土层，持持力层层为硬塑塑粘土土。由于于多年年沉积，结结构构紧密；；设计计桩长在86m以上，最最大大桩长达达到105m，因此钻钻机机选用目目前国国产较先先进的的工程钻钻机：：QJ25500-1型、KPG--33000型，GW-3300A型,每台钻机机配配备一台台空压压机，钻钻进采采用气举举反循循环施工工工艺艺，钻头头选用用双腰带带梳齿齿式钻头头，以以适用于于不同同地层。钻机主要要技技术参数数见表表7-27.3钻孔平台台台标高杭州湾跨跨跨海大桥桥滩涂涂区由于于受杭杭州湾潮潮位的的影响，钻钻孔孔平台面面搭设设标高同同栈桥桥桥面（+7.0）一致，以以以解决整整个施施工过程程均不不受最高高潮位位的影响响，同同时使交交通方方便，便便于材材料及机机械设设备运输输。7.4钻孔平台台台基础及及上部部结构根据总体施工组组组织的要要求，钻钻孔平台台是实实现主体体工程程施工的的重要要环节，其其结结构设计计的合合理性和和可操操作性直直接影影响主体体工程程施工进进度和和工程造造价。因因此，钻钻孔平平台的结结构设设计充分分考虑虑了这两两个方方面。首首先，采采用可拆拆卸式式上部结结构，平平台纵、横横梁梁均采用用贝雷雷桁架，上上铺铺I22工字钢及10mm厚钢板形形成成平台。钻钻孔孔桩施工工完成成后，墩墩台基基础以上上部分分的平台台拆除除，周转转到其其余墩位位或栈栈桥使用用，以以减少材材料占占用，降降低工工程成本本，钻钻孔平台台的功功能考虑虑除满满足钻孔孔桩施施工要求求外，同同时又作作为机机械、材材料的的运输堆堆放平平台，平平台平平面尺寸寸为18×3333m，留出6m宽的施工工通通道供承承台施施工所用用。其次，采用φ66600mmm的钢管桩桩基基础，入入土深深度22.00m左右。采采用50T履带吊配配合合振动打打桩锤锤施打。施施工工方法与与栈桥桥相同，简简化化了施工工设备备，满足足施工工进度要要求钻孔平台结构及及及平面布布置见见下图：：7.5.1泥浆浆浆制备钻孔泥浆采用膨膨膨润土配配置而而成的高高级泥泥浆。膨膨润土土优先使使用钠钠质膨润润土，用用土量为为水的的8%，在粘土土层层中钻进进时降降低至4%；并加入入外外加剂进进一步步改善泥泥浆性性能：CMC羧基纤维维素素，降低低失水水量，掺掺入量量为0.1%；碳酸钠钠，提提高泥浆浆胶体体率和稳稳定性性掺入量量为0.1～0.4%；铬铁木木质质素磺酸酸钠分分散剂，使使钻钻渣颗粒粒聚集集沉淀，掺掺入入量为0.1～0.3%。用泥浆搅拌机在在在制浆池池使用用淡水调调制泥泥浆，调调制前前必须经经过试试验验证证泥浆浆性能满满足施施工要求求，并并经监理理工程程师批准准。7.55..2泥浆循环环系系统泥浆制备及循环环环净化系系统由由泥浆循循环槽槽、泥浆浆搅拌拌机、泥泥浆净净化机、制制浆浆池(30m33×2)、贮浆池池池(250mm33)、沉淀池(22230m33)、泥浆沉淀处处处理器等组组成成。泥浆浆循环环池采用30m33钢箱或将４～555个护筒用Φ300的钢管串串联联起来，作作为为泥浆循循环系系统一部部分。泥泥浆循环环系统统见下图图7.6钻进在不同地层钻进进进时，根根据进进尺情况况及时时更换钻钻头。粘粘土层中中钻进进,由于泥浆浆粘粘性大，钻钻锥锥所受的的阻力力也大,易糊钻,选用尖底底钻钻锥,中等转速速、大大泵量、稀稀泥泥浆钻进进；在在砂土层层和淤淤泥质粘粘土层层钻进时,容易出现现坍坍孔和缩缩孔现现象,选用平底底钻钻锥，控控制进进尺,采取低档档慢慢速、大大泵量量、稠泥泥浆钻钻进。泥泥浆指指标根据据地质质情况选选择调调配。7-7清孔当钻孔深度达到到到设计要要求时时，立即即组织织质检部部门对对孔深、孔孔径径和孔形形进行行检查，确确认认满足设设计要要求后，报报请请监理工工程师师批准，监监理理工程师师认可可后，立立即进进行清孔孔。清清孔利用用钻机机的反循循环系系统，采采用气气举抽浆浆法进进行换浆浆清孔孔。清孔孔时，将将附着于于护筒筒壁的泥泥浆清清洗干净净，并并将孔底底钻渣渣及泥砂砂等沉沉淀物清清除。当当抽出的的泥浆浆与换入入的泥泥浆指标标相近近，而且且抽出出的泥浆浆中固固体颗粒粒的粒粒径小于0.5mmm时可以认认为为清孔已已满足足要求，停停止止清孔。HYPERLINK"/"监理工程程师师论坛httttp:///bbbs..joob222999.coom//钢筋笼和导管安安安放完毕毕后，灌灌注水下下混凝凝土前，测测量量出的沉沉渣厚厚度不得得大于于20cm。若此时时沉沉碴超标标，要要组织工工程技技术人员员和有有经验的的钻工工分析原原因，对对清孔的的要求求重新制制订，并并立即组组织劳劳力和机机具进进行第二二次清清孔，第第二次次清孔利利用导导管安装装风管管，反循循环清清孔。7.8钢筋笼施施工工工艺7.1钢筋笼加加工钢筋笼加工采用用用长线法法施工工，为确确保钢钢筋笼制制作精精度，保保证接接头质量量，加加快现场场钢筋筋笼对接接进度度，以缩缩短成成孔至成成桩工工序之间间间隔隔时间，钢钢筋筋笼分5节加工制制作作，基本本节长长18米，最后后一一节为调调整节节。根据据加工工场地布布置可可满足同同时施施工3根钻孔桩桩钢钢筋笼，每每个个加工台台位分分别就一一根桩桩的钢筋筋笼进进行加工工。为使钢筋笼有足足足够的刚刚度以以保证在在运输输及吊装装过程程中不发发生变变形，每每隔2米设置一一道道加强筋筋和Φ50钢管内撑撑架架，安装装钢筋筋笼时拆拆除内内撑架。螺螺旋旋箍筋与与主筋筋的相交交处梅梅花形点点焊加加强钢筋筋笼的的强度，减减小小钢筋笼笼吊装装时的整整体变变形。声测管及压浆管管管的安装装除在在底节钢钢筋笼笼安装的的同时时焊接在在钢筋筋笼上外外，其其余各节节均预预先绑扎扎在钢钢筋笼内内，在在安装钢钢筋笼笼的同时时进行行焊接对对接。7.2钢筋笼运运运输及吊吊放钢筋笼成型后用用用专用托托架通通过栈桥桥运至至现场，在在孔孔口利用50t履带吊起起吊,钢筋笼接接头头经优缺缺点比比较后，采采用用套筒冷冷挤压压连接，满满足足现场操操作简简单、施施工速速度较快快的要要求，其其各种种钢筋接接头优优缺点比比较见见表。13钢筋笼笼笼对接时时必须须按照编编号顺顺序依次次吊装装，每一一根钢钢筋接头头位置置也必须须按照照标识一一一对对应。下下放前前检查钢钢筋笼笼垂直度度，确确保上、下下节节钢筋笼笼对接接时上下下节中中心线保保持一一致。钢钢筋笼笼安装到到位后后及时固固定，防防止脱落落，将将钢筋笼笼主筋筋与钢护护筒焊焊接，防防止混混凝土灌灌注过过程中钢钢筋骨骨架上浮浮。钢钢筋笼最最上部部1.5m范围内的的箍箍筋待承承台开开挖破除除桩头头砼后再再按设设计要求求绑扎扎就位。钢筋骨架检查项项项目表项次检查项目目规规定值或允允允许偏差检查方法1主筋间距

±100mmm尺量2箍筋间距

±200mmm尺量3骨架外径

±100mmm尺量4骨架倾斜斜度

±0..55%经纬仪检检查5骨架保护护层层厚度

±200mmm尺量6骨架中心心平平面位置

±200mmm经纬仪检检查7骨架顶端端高高程

±200mmm水平仪检检查8钢筋骨架架底底面高程+50mm

水平仪检查7.3水下砼灌灌灌注7.3.1导管管管采用内径30000mm的快速卡卡口口导管,单节长3米,最下节长6米。导管管在在使用前前组装装编号,并进行水水密密、承压压、接接头抗拉拉试验验，确保保导管管的良好好状态态。导管管下放放过程中中保持持位置居居中，轴轴线顺直直，徐徐徐下放放，防防止卡挂挂钢筋筋笼或碰碰撞孔孔壁。并并在施施工中做做好导导管安装装的长长度复核核和检检验记录录，以以确保砼砼灌注注顺利进进行。采采用砍球球法灌灌注水下下砼的的初盘需需用量量对于直直径2.0m的钻孔桩桩为5.155m3；对于直直径1.5m的钻孔桩桩为4.2mm3，因此导导管管顶部安6m3储料斗，以以以保证首首批混混凝土满满足导导管埋置置深度度大于1.0m的要求。7.33..2混凝土灌灌注砼灌注应应连连续进行行。灌灌注过程程应经经常用测测锤探探测孔内内砼面面的高度度，及及时调整整导管管埋深，同同时时指定专专人填填写水下下砼灌灌注记录录。导导管埋深深控制制在2～6米。导管管提提升应缓缓慢，以以避免导导管挂挂撞钢筋筋笼。为为确保成成桩质质量，对对于直直径为1.5m的桩，砼砼面面标高应应超过过设计桩桩顶0.5～1.0米；对于于直直径为2.0m的桩，砼砼面面标高应应超过过设计桩桩顶1.0～1.2米，方可可停停止灌注注水下下混凝土土。钻孔桩水下混凝凝凝土灌注注施工工步骤图八、桩基质量检检检测：桩基采用超声波波波透射法法检测测，通过过埋设设在钻孔孔桩内内的声测测管来来完成。从从桩桩底开始始沿桩桩底每隔50cm分制进行行六六个剖面面图高高程对测测，各各测点发发射与与接收换换能器器积累相相对高高差不大大于2cm，并随时时校校正。对对试验验段工程程完成成的钻孔孔桩进进行检测测，结结果表明明桩身身混凝土土完整整性好，桩桩身身混凝土土强度度达到设设计要要求。8.1桩底压压压浆8.1.1工工工艺目的（1）杭州湾大大桥桥南岸滩涂涂涂区，地地质条条件较差差，为为满足承承载力力要求，有有必必要通过过桩底底压浆施施工工工艺确定定桩基基承载力力，确确定桩长长。（2）通过桩底底压压力灌浆使使使桩底土土壤密密实，从从而达达到减少少沉降降，提高高承载载力的目目的。（3）确定可靠靠的的成熟的桩桩桩底压浆浆施工工工艺，包包括括压浆管管的设设置安装装、浆浆液配合合比，压压浆工艺艺流程程及技术术控制制指标等等。（4）优化并确确定定压浆机械械械设备及及出浆浆口密封封材料料。8.2桩底压压压浆施工工工艺艺流程图图8.3管路布置置置(1)压浆管路路路压浆管采用6根根根内径φ25mm、壁厚δ=2.55mmm钢管，安安装装前要求求清除除钢管内内锈渣渣等杂物物，防防止堵塞塞出浆浆孔。底底部用用弯头及及弯管管将2根注浆管管连连接成回回路，其其中一根根为进进浆管，一一根根为溢浆浆管，在在注浆管管上端端安装高高压止止浆阀，在在溢溢浆管上上安装装溢浆安安全阀阀。每根根钻孔孔桩共设3个压浆回回路路，每个个压浆浆回路底底部安安装两个个套筒筒部件，每每个个套筒内内的钢钢管上有有两个个φ6mm被橡胶套套筒筒紧密包包裹的的注浆孔孔，孔孔口朝下下，压压浆管顶顶部钢钢管接长长至地地面以上上，便便于压浆浆操作作。在钢筋笼底部设设设直径1.1m、厚5mm隔离铁板板，隔隔离铁板板与钢钢筋骨架架焊接接，底部部压浆浆管固定定在隔隔离铁板板下，压压浆管底底部橡橡胶套筒筒在钢钢筋笼安安装完完毕后，使使其其与桩底底沉渣渣紧密接接触，防防止被水水下混混凝土包包裹，使使注浆孔孔无法法用高压压水开开裂。压压浆管管接头处处应密密封不透透水，防防止泥浆浆或水水泥浆漏漏入，避避免堵塞塞压浆浆管路。套管包裹材料采采采用自行行车旧旧胎，外外缠防防水胶布布，包包裹前进进行空空压试验验，确确定破坏坏压力力。钢筋笼底部压浆浆浆管路的的布置置见图8.3..118.4注浆管定定定位如何准确测量钢钢钢筋笼底底口标标高，是是桩底底压浆施施工能能否成功功的关关键。如如果安安装10吨重的钢钢筋筋笼不到到位，压压浆管底底部橡橡胶套筒筒没有有触到孔孔底，那那么橡胶胶套筒筒可能被被水下下混凝土土包裹裹，导致致注浆浆孔无法法裂开开。如果果钢筋筋笼下放放过多多，在其其自重重作用下下，可可能损坏坏底部部压浆管管路，导导致无法法进行行桩底压压浆。为解决钢筋笼定定定位问题题，在在钢筋笼笼底部部设置触触底开开关，导导线沿沿钢筋笼笼引出出桩顶连连接指指示灯，钢钢筋筋笼触底底时接接通开关关，点点亮指示示灯显显示钢筋筋笼到到位，保保证注注浆管紧紧贴桩桩底沉渣渣。8.5桩底压压压浆主要要设备备注浆泵：注浆泵泵泵采用3SNS型往复式式三三柱塞泵泵，主主要技术术参数数如下：：转速速91r//mmin，理论排排量76L//mmin，压力12MPPa，进道口口径64mm，排道口口径32mm，额定功功率22kw，外形尺尺寸寸（长×宽×高）18000××9455×7705mmm，整机重重量930kkg。制浆机：制浆机机机采用ZJ-44000型涡流制制浆浆机，主主要技技术参数数如下下：公称称容量量400L，许用水水灰灰比0.5::1，制浆时时间间（水灰灰比0.5::1）3分钟，额额定定功率7.5kkww，重量450kkg，外形尺尺寸寸（长×宽×高）13500××11550××14660mmm。储浆箱：为储存存存浆液并并且便便于测量量注浆浆量，用用薄钢钢板制作作尺寸寸为10000**10000**10000mmm的储浆箱箱。开开始压浆浆前，应应制备足足够的的浆液存存放在在储浆箱箱内，在在压浆过过程中中，用直直尺测测量储浆浆箱内内浆液高高度的的变化，即即可可计算出出每一一次的注注浆量量。基准梁：在桩底底底压浆施施工中中，为监监测桩桩的上浮浮情况况，设置置基准准梁，用用百分分表进行行监测测。基准准梁采采用型钢I40的型钢，与与与钻孔平平台钢钢管桩连连接。其他配件：压力力力表、球球形阀阀、浆液液分配配器、溢溢流安安全阀、高高压压软管、管管路路接头等等配件件应满足足高压压工作条条件，要要求有1.5倍的安全全储储备，并并应在在压浆前前进行行压力试试验。辅助设备：有冲冲冲洗压浆浆管路路的水泵泵；过过滤浆液液的滤滤网等。8.6桩底压压压浆施工（1）材料及设设备备的准备压浆前检查确认认认制浆机机、注注浆泵、压压力力表、浆浆液分分配器、溢溢流流安全阀阀、球球形阀、储储浆浆箱、水水泵等等设备工工作状状态良好好。压浆管路按编号号号顺序与与浆液液分配器器连接接牢固，并并挂挂牌标明明压浆浆回路序序号。基准梁要有足够够够的竖向向刚度度和横向向刚度度，测量量桩身身上浮的的百分分表要安安装牢牢固，测测量面面要求平平滑。水泥、膨润土、缓缓凝剂等准备备充足，压浆浆前运抵现场场。（2）出浆口初初裂裂桩身混凝土灌注注注后24~448小时，开开始始压水，出出浆浆管口出出水后后，关闭闭出浆浆阀，继继续加加压，使使套筒筒包裹的的注浆浆孔开裂裂，裂裂开压力力为2~6MMppa。（3）泥浆制备备压浆浆液由普通通通硅酸盐盐水泥泥、膨润润土、水水、缓凝凝剂组组成，其7天最小抗抗压压强度5MPa。其配比比为为：水泥泥：水水：膨润润土：：NF减水剂=1：0.5：0.1：0.0115，此外可可适适当添加加缓凝凝剂，其7天最小抗抗压压强度不不小于于5MPPa。浆液要要求求流动性性好，粘粘度为7~9秒，初凝凝时时间约约2~3小时。每每一一轮注浆浆取一一组试件件。当当浆液超超过初初凝时间间，该该浆液废废弃不不用。（4）注浆桩底压浆施工应应应在钻孔孔桩混混凝土灌灌注2周后进行行，浆浆液按剂剂量通通过压浆浆回路路轮流依依次压压注，每每次循循环每个个回路路的剂量量不超超过100L，所有回回路路应以规规定的的剂量轮轮流压压注或达达到压压力为7MPPa的压力后后维维持10分钟，第第一一循环压压注完完成后不不少于于6小时开始始下下一轮的的压注注。注浆前所有管路路路接头、压压力力表，阀阀门等等应连接接牢固固、密封封。在在一条回回路中中注浆时时，其其他回路路的阀阀门应关关紧，保保持管中中压力力，防止止浆液液从桩底底注浆浆孔进入入其他他回路造造成堵堵塞。注浆时浆液应通通通过滤网网压入入进浆管管，管管路中的的水从从出浆管管排出出，直到到出浆浆管流出出与进进浆管相相同浓浓度的浆浆液后后关闭出出浆管管，然后后匀速速加压注注浆，压压注完成成后缓缓慢减压压。每每次压注注后用用清水彻彻底冲冲洗回路路，从从进浆管管压入入清水，并并将将出浆管管排出出的浆液液回收收到储浆浆箱，必必须保持持管路路畅通，以以便便下次压压注顺顺利进行行。完成一轮注浆后后后，立即即用清清水冲洗洗全部部注浆管管路。为为避免桩桩底浆浆液回流流管中中堵塞管管路，派派专人负负责按按时清洗洗全部部管路，前前三三小时每每半小小时清洗洗一次次，后三三小时时每一小小时清清洗一次次。最后一轮压浆完完完毕，经经工程程师认可可后，压压浆管路路用浆浆液填充充。每每轮压浆浆完成成后应及及时清清理设备备。（5）压浆终止止条条件压浆量≥15000LL压力达7MPPPa并持荷10分钟桩身上浮浮量≥5mm满足以上任一指指指标即可可终止止压浆九、成孔孔总总结：1、钻机选型比比比较合理。根根据杭州湾大大桥试验段工工程的地质状状况，选用QJ2500-1型、KPG-33000型，GW-300A型三种型号号的钻机，能能够胜任这种种地质条件的的钻孔桩施工工。2、钻进适当。施施施工过程程中，采采用自动动钻进进，钻进进速度度控制良良好，无无出现异异常情情况。3、泥浆配置优优优良。采用用优优质膨润润土造造浆，根根据试试验数据据合理理调整泥泥浆性性能各项项指标标，护壁壁成功功，效果果显著著。4、采用先进的的的ZX-22550型泥浆净净化化器，将将泥浆浆含砂率率控制制在4%范围内，清清清孔后始始终保保持在2%范围内。泥泥泥浆的充充分净净化，有有利于于控制泥泥浆的的性能指指标，减减少卡钻钻事故故，提高高成孔孔质量。5、采用气举反反反循环系统统清清孔，清清孔质质量良好好，沉沉渣厚度度满足足杭州湾湾大桥桥施工的的特殊殊技术要要求，小小于20cm。6、采用长线法法法工艺进行行长长大钢筋筋笼的的加工制制作。确确保钢筋筋笼对对接的准准确度度，同时时利用用2台50t履带吊选选择择合理吊吊装点点，对钢钢筋笼笼进行吊吊装，做做到钢筋筋笼吊吊装时主主筋及及压浆探探测管管道不变变形。7、运用国内先先先进的独特特钢钢丝快插插连接接装置对对接导导管，有有效地地缩短了了导管管对接时时间，同同时拆卸卸方便便，工艺艺先进进，体现现业主主要求的的杭州州湾大桥桥施工工建设的的先进进性、高高效性性。8、加工制作以以以对称性好好，重重量适当当，流流线型强强的探探孔器，既既做做到准确确探测测孔径的的效果果，同时时防止止损坏泥泥浆孔孔壁。9、通过试验对对对比，科学学合合理进行行配合合比设计计，坍坍落度控控制良良好，砼砼各项项指标优优良，施施工中效效果明明显。10、采用套管