千岛湖大桥深水栽桩成桩质量研究课件

确保千岛湖大桥深水栽桩成桩质量科学模拟试验攻关目录一、工程概况及小组简介二、选择课题三、设定目标四、提出各种方案及确定最佳方案五、制定对策六、实施对策七：确认效果八、标准化九、巩固与今后打算一、工程概况科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量

千岛湖大桥位于国家AAAA级千岛湖风景区，是连接“杭州西湖千岛湖安徽黄山”旅游干线的枢纽工程，同时为国内首例采用深水栽桩技术施工的项目。全桥共16个墩台，14个水中墩，采用高桩承台钻孔桩基础连续刚构1～8#墩，连续梁02#墩均采用了φ1.8m，φ1.5m嵌岩锚固钢管混凝土桩，钻孔孔径为φ2.4m，φ2.1m,河床覆盖层均较薄。浅水区（水深约25m）0#，01#，03#，04#，9#均为φ1.5m倾斜裸岩钻孔桩基础。本桥的柔性钢管砼嵌岩锚固桩和915m长一联的V形墩连续刚构施工具有国内领先水平。

小组简介课题名称科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量小组名称千岛湖大桥项目部深水栽桩QC小组注册日期2003年3月活动时间2003年3月——2003年7月课题类型创新型小组成员概况姓名年龄学历专业职称QC学时小组内职务26本科助工68组长38本科高工72技术顾问34本科工程师72技术顾问66本科高工专训技术顾问30本科工程师68组员26大专助工48组员30中专助工68组员32大专助工48组员37中技装吊工42组员科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量二、选择课题科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量选题理由施工项目意义大项目施工难度大本工程为国内桥梁施工中首例采用深水栽桩技术施工的项目,是大桥局在浙江杭州地区的重点工程。水深达45m～50m，覆盖层浅且为倾斜裸岩钻孔，深水栽桩施工技术含量高,无可以借鉴的工程实例，现场施工需要靠科学实验攻关进行。

选题对象科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量

千岛湖大桥钢管砼桩深水栽桩施工时，深水区的1#~8#墩、02#墩钻孔桩施工采用浮式平台施工方案，冲吸反循环清水钻成孔，将φ1.8m的主体钢管和钢筋笼“栽入”孔径2.4m的岩石中，钢管用吊管担在钢护筒的框梁上，为了精确定位主体钢管，底节钢管下部加焊“耳形”导向，然后进行水封砼“栽桩”。为了检测砼外翻高度能否达到预期目标：H≥2D和设计上要求，我们现场做了两次砼外翻模拟试验予以验证。砼外翻模拟试验科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量1、将桩径、钢管及水封导管按比例缩小1倍进行模拟试验，即采用￠1.2m钢护筒,￠0.9m钢管，￠150mm导管进行模拟实验。试验结果表明:￠150mm水封导管内径偏小不能满足普通砼灌注需要。

2、钢管直径缩小至￠1.2m，孔径缩小至￠1.7m，使用￠300mm导管进行模拟实验。试验结果表明:在砼性能满足施工需要以及保持水头差的情况下，砼的外翻高度可以达到预期目标:H≥2D（D为桩径）,但是还不能保证满足设计要求。

科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量目标1目标2保证千岛湖大桥1#～8#墩及02#墩钢管砼桩外侧砼外翻面达到湖床面以上0.5m。

确保主体钢管与岩石的嵌固良好，满足桩基刚度要求，进而保证深水栽桩的成桩质量。

三、设定目标科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量四、提出各种方案及确定最佳补救方案

（一）提出各种方案模拟试验，科技攻关，探索深水“栽桩”新技术。

环内填充碎石后压浆模拟试验

深水灌注细石砼模拟试验

深水灌注不离散砼模拟试验

科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量（二）、各种方案的可行性分析及评价

可行性分析及评价：

1、试验设备可以利用现有的抛锚船等大临设施及精准的试验仪器。2、技术力量实力雄厚，有丰富的理论经验加以指导。3、从试验过程看，由于φ150mm导管过小，造成灌注砼困难，砼离析现象严重，并且堵管现象难以克服。4、从试验结果看，钢管外侧砼与钢管壁粘结不密实，空洞较多，强度达不到设计要求。

深水灌注细石砼方案不可行

科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量2、深水灌注不离散砼模拟试验

可行性分析及评价深水灌注不离散砼方案不可行

从试验的过程来看，试拌的不离散砼线性损失太大，加水后改变水灰比，砼强度降低，由于φ150mm导管过小，根本满足不了灌注要求。

试验设备可以倒用方案一的相关设备；有相关的经验做指导；科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量3、环内填石后压浆模拟试验

从试验结果看3天后剥开钢护筒，2m高的碎石孔隙填充水泥浆均匀密实，使用回弹仪测得3天砼平均强度为35Mpa。

环内填充碎石（5mm～25mm）设置压浆管后压浆可以满足设计对桩外填充砼的要求同时，后压浆施工时容易实现。环内填石后压浆模拟试验为探索深水“栽桩”新技术指明了方向。

（四）、确定最佳补救方案

水下桩外侧填石后压浆是深水栽桩的最佳补救方案科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量原因分析制约水下桩外侧填石后压浆实施的因素

压力表未校定

水下桩外侧填石后压浆工艺初步形成，理论体系未健全

水泥浆提前未试拌

压浆局部不密实

存在破碎带易造成压浆时串孔

未严格按压浆技术交底执行

未进行岗前培训

压浆管接头及压浆管分节不符合要求水泥浆压浆前未过筛处理

科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量未严格按压浆技术交底执行水下桩外侧填石后压浆工艺初步形成，理论体系未健全

存在破碎带易造成压浆时串孔压浆局部不密实科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量要因确认五、制定对策科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量序号要因对策目标措施地点负责人完成时间1未严格按压浆技术交底执行开技术交底会作业人员熟练掌握相关知识让墩长对协力队伍进行培训施工现场姜涛张新献2003.3.152水下桩外侧填石后压浆工艺初步形成，理论体系未健全编写新工艺完善水下桩外侧填石后压浆工艺总工组织人员进行编写并请专家评审技术室郭煜张新献2003.5.203压浆局部不密实均匀对称布置好压浆管和覆盖层保证砼与钢管外侧岩石粘结良好加大砂子铺设厚度使压浆管均匀对称布置好施工现场杨继辉侯海军2003.6.104易造成压浆时串孔加大砼外翻高度砼外翻高度面高出破碎带加大钢管内外水头差，设重拌仓保证砼性能施工现场李海宏张国才2003.7.1六、对策实施科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量

实施一、在项目部技术管理人员中召开水下桩外侧填石后压浆技术交底会,并让协力队伍参加学习交流,掌握相关知识并严格按工艺执行.

实施二、项目总工亲自组织编写新工艺,并邀请相关专家进行工艺评审,方案可行后再正式下发执行。科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量实施三、填充碎石至设计标高后,加大覆盖层的厚度并多次多点测量其高程,保证覆盖层铺设的均匀性,压浆拔管时要保证2m的压浆管埋深，防止后压浆时出现局部不密实现象。

实施三科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量实施四

在60t浮式钻孔平台上设重拌仓对砼进行二次搅拌,保证砼的性能以利于外翻,自行设计加工简易5t小吊机专门提升导管，加快灌注砼速度，保证砼在初凝前达到预期外翻高度，同时钢护筒预留出浆口以增大钢管内外水头差反压，也可以加大砼的外翻，保证砼外翻高度高出破碎带

，避免压浆时串孔。七、确认效果科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量

由于采用水下桩外侧填充碎石后压浆进行深水栽桩的补救工作，所以首先保证了设计要求钢管砼桩外侧砼面达到湖床面0.5m以上的要求

。科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量单桩抗推试验

为了检测水下桩外侧填石后压浆进行深水栽桩的效果，同济大学前来工地就4#、5#墩做桩基础刚度抗推试验。

回填注浆回填注浆试验值设计值试验值设计值试验值设计值试验值设计值10KN161913121520131120KN363834243539332230KN5857563655595034卸载20000030KN59573655593440KN807780487779754550KN112961076010799995630KN7657713631597034卸载70600090加载工况P4墩单桩抗推试验试验测量、计算数据表3#桩4#桩外翻砼外翻砼

从4#墩单桩抗推试验的数据看，顶推位置由于临时接高钢管壁较薄,尽管采取加固措施，也产生局部变形，致使50KN加载时测量数据略大于计算值。但总体来讲，实测数据和计算数据较吻合。由于地质条件、外翻砼高度以及后压浆砼的性能决定，其计算嵌岩锚固位置大约在测量标高往下2m到4m处科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量5#墩单桩抗推试验测量、计算数据科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量

从柱状图中，我们可以看出在外翻砼和回填石子两种工况下，做水平50KN抗推试验时，桩顶位移达到193mm、125mm均大于计算模型的计算值56mm，不能满足单桩的刚度要求；而采取注浆处理后，钢管砼桩的刚度可以满足设计要求。单桩抗推试验科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量单桩抗推试验结论

所有测试桩在卸载后，过一段时间均能回复到原状，这说明桩基始终处于弹性工作状态，表明目前施工工艺是切实可行的，桩的嵌固性能能达到正常使用要求。水下桩外侧填石后压浆方案是最佳深水栽桩补救方案。科学模拟试验攻关确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量八、标准化

（一）将深水“栽桩”技术施工编入《千岛湖大桥钻孔桩施工方案》，以便在类似的工程应用。（二）、及时进行技术总结，形成《水下桩外侧填石后压浆工艺》，并在以后实践中不断改进。九、