杭州湾跨海大桥 桩基础施工工艺总结.doc

杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.桩基础施工工艺总结1.1 桩基础成孔施工工艺1.1.1 工程概况1）概述杭州湾跨海大桥合同包括北航道桥和北侧高墩区引桥下构，全桥共计152条钻孔灌注桩基础，每墩设计均为摩擦桩群桩基础，其中主墩桩基础每墩为26根，桩径280cm，桩底标高为-125.8m，平均桩长125m；辅墩桩基础每墩14根，桩径250cm，桩底标高为-90.0m，平均桩长90m；边墩桩基础每墩8根，桩径250cm，桩底标高为-97.0m，平均桩长96m；高墩区引桥桩基础每墩8根，桩径250cm，B1#B3#墩桩长90m，B4#B7#墩桩长95m。其中主墩桩底11土层）层深度平均为3.0m。 进入粉砂、细砂（2）工程地质北航道桥工程区段基岩面标高为180m190m。钻孔揭露均为第四系松散沉积物，地质复杂，桥位处海底地形平坦，覆盖层很厚，地层岩性分布比较均匀，受涨落潮水的影响，冲淤交互进行。桥位区的详细地质情况见工程地质勘察报告第二册。其代表性地质情况如下表：- 1 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺桥位处水深流急、潮差大，受台风等不良天气影响频繁，对工程建设组织和安全带来不利的因素，增大了工程施工的难度。为提高桩侧摩阻力，须加快成孔成桩进度及在保证成桩质量的前提下减少泥皮厚度，因此对钻机的性能、泥浆的配制及成桩操作等施工技术和工程管理方面都提出了更高的要求。粉细砂土层对钻孔泥浆的影响和破坏较大，松散的粉细砂土层很容易导致塌孔；粘土层容易引起糊钻和蹩钻现象；在淤泥质亚粘土中钻进极易造成缩孔、缩径、塌孔等现象的发生。1.1.2桩基础钻孔施工设备人员安排针对桩基桩径大（2.5m2.8m）、桩长较长（90m125m）、地质情况复杂以及潮差大的特点，本工程采用GW-35/KP-3500/ RC-300型全液压回转钻机和GW-26型回旋钻机成孔施工。其中B10#墩采用3台KP-3500钻机及1台RC-300钻机进行桩基础钻孔施工，B11#墩采用3台GW-35钻机及1台GW-26钻机进行桩基础钻孔施工，而GW-26钻机主要用于钢护筒内扫孔施工。其他墩均采用一台GW-35/KP-3500/ RC-300型全液压回转钻机进行桩基成孔施工。钻头均采用双腰带四翼刮刀钻头（实践证明单腰带四翼刮刀钻头不能满足桥位地质钻孔需要）。采用宜昌“黑旋风”泥浆处理器进行排砂施工。每台GW-35/KP-3500/ RC-300型全液压回转钻机配置10人实行24小时两班作业，每班5人。GW-26钻机配置6人实行24小时两班作业，每班3人。正常状况下（钢护筒无变形、钻机及泥浆处理器无故障等）主墩125m长桩基成孔施工平均为79天，最快达5天半；而对钻至终孔以上硬塑性粘土/铁板砂层发生糊钻、钻头合金磨损等现象的一般成孔时间达1012天。而其他墩台正常成孔每条桩平均为47天。- 2 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺每个主墩桩基施工配置一台WD120桅杆吊+2台32t龙门吊，B1#B9#墩每个墩配置1台32t龙门吊、汽车吊配合施工，B12#、B13#墩每墩配置一台32t龙门吊、浮吊配合施工。 图1.1.2-1 钻孔施工用排砂器及GW-35钻机 图1.1.2-2 钻孔施工用泥浆罐及RC-300钻机1.1.3钻孔前准备工作组织技术人员认真学习桩位处水文、地质情况，了解并查明土质、砂层、透水层等的状况，熟悉钻孔地质柱状图。对进场的施工专业队提前10天进行三级技术交底、安全交底，组织专业队人员熟悉地质情况及气候影响，特别是杭州湾恶劣气象水文环境及冬季施工的各种困难应做到充分了解。 - 3 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺准备好泥浆泵、电磁铁及相关打捞工具，制定电力供应方案以及空气压缩站、泥浆处理站的建立方案。做好各机械设备的维护保养工作，熟悉各种机械设备的性能，确保施工时正常运转，万一出现故障能及时修复。特别是配置足够数量的钻机、空压机、泥浆处理器易损件随时备用。制定详细可行的桩基施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前设备检修、人员培训与准备、事故预案、安全方案、质检方案等，同时准备相关质检表格。 建立工地试验室，配备相应的泥浆检测设备。准备好测绳。提前进行桩基钻孔泥浆配比试验，根据确定的配比做好相关造浆材料备料。 加强对钻杆钻头长度尺寸及质量检查，特别是每根桩下钻接杆前钻杆发兰接头焊缝质量检查。复测每条桩基钢护筒的平面位置和垂直度，根据测量数据指导钻机就位。 根据确定的钻孔顺序提前布置钻孔钢护筒泥浆循环系统，割通用于泥浆循环的连通管。1.1.4钻孔灌注桩成孔施工1）钻孔顺序安排 由于主墩采用多台钻机进行成孔施工，必须制订合理的钻孔顺序，防止出现施工至后期钻机“打架”的情况发生，影响钻孔施工工期。 此外根据杭州湾跨海大桥其他标段实际施工经验教训，还必须注意成孔完成后灌注混凝土前相邻桩位钻孔不得钻过护筒底口，不然可能会出现灌注混凝土过程中砼“串孔”现象而造成严重后果。2）钻机就位及调试将钻机在平台上配合组装完毕，然后根据桩位中心和钻机底盘尺寸在平台上标出钻机底盘边线标志，根据定位标志，调整钻机位置，用水平尺检查转盘水平度，并用钢板将钻机垫实。钻机就位后要保证水龙头中心、转盘中心、桩的轴向中线三者同一直线，偏差不大于2cm。钻机就位自检合格后，由技术人员及监理工程师验收就位情况，验收合格后将钻机与平台进行固定限位，保证在钻进过程中不产生位移。- 4 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺利用桅杆吊或龙门吊将钻头、风包钻杆及配重（1520t）拼装在一起，在钻机就位后将其吊入孔内固定。检查钻杆并安装接长钻杆，将钻头下到离孔底泥面约30cm处，接通供风及泥浆循环管路，开动空压机，开启供风阀供风，在护筒内用气举法使泥浆开始循环，观察钻杆、供风管路、循环管路、水笼头等有无漏气漏水现象，并开动钻机空转，如持续5min无故障时，即可开始钻进。3）泥浆制备与循环泥浆制备正常桩基钻孔造浆在钻孔内进行。而对钢护筒轻微漏浆的桩基钻孔造浆采用专门的造浆桶进行，泥浆配置好后通过泥浆泵抽到待钻孔内。泥浆配比及控制对于钻孔过程中泥浆质量的控制，建立工地泥浆试验室是至关重要的，钻孔过程要有专人24小时值班定时负责泥浆检测工作，特别是从一种地质层进入另一种地质层时，要加强对泥浆指标的监控，当钻孔至粉砂及砂砾等易塌地层时，应加大泥浆比重，粘度及胶体率，以确保护壁厚度，防止塌孔现象发生。钻进过程中必须严格按照施工工艺要求保证泥浆质量，不得随意更换造浆材料及配合比，采用其他造浆材料时必须得到试验室和施工负责人同意后方可使用；钻进过程中应根据实际情况，按照施工工艺要求适当加大泥浆比重；在终孔前的23天必须按照清孔泥浆的要求控制好各项指标，如达不到要求则必须通过换浆达到清孔泥浆指标；桩基在终孔的前一天应通知实验人员检测泥浆性能，终孔泥浆达不到既定指标不得拆钻杆；在进行下一条桩基施工前必须按照需实验室提供的配合比提前备足各种造浆材料，造浆材料不足禁止开钻。成孔过程主要测定泥浆的比重、粘度、含砂率、PH值、胶体率等。杭州湾跨海大桥专用技术规范要求的泥浆性能指标如下：相对密度1.061.10，粘度1828s，含砂率4%，胶体率95%，失水率20ml/30min，泥皮厚3mm/30min，静切力12.5Pa，PH值911。孔过程中加入23t纯碱、11.5tCMC以及根据不同地质情况加入适量的浙江安吉陶土（4%），配制出不同比重、粘度、护壁效果好、成孔质量高的泥浆。- 5 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺而根据施工现场经验表明：除泥浆胶体率指标以外，其他指标均能达到规范要求。其中成孔过程中相对密度在成孔过程中一般为1.151.25之间，粘度1720s左右，PH值911标则要求严格控制相对密度在1.131.16之间，相对密度小于1.13则泥浆胶体率很难保证，大于1.16则不利于砼灌注施工；粘度1720s左右，PH值911，加不利于胶体率指标的控制，因此不得用烧碱代替纯碱。此外就泥浆胶体率指标控制而言，若达到同样胶体率指标，采用海水造浆所须CMC要比采用淡水造浆所须CMC多得多，而CMC价格极为昂贵（2万元左右/t），因此在淡水来源方便的情况下采用淡水泥浆往往比海水泥浆更为经济可靠。泥浆循环及排放全桥桩基采用气举反循环方法成孔。根据施工的实际情况与机械设备的配套情况，每台钻机采用一套独立的泥浆循环系统。泥浆循环系统如图所示：图1.1.4-1 泥浆循环系统布置示意图- 6 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 图1.1.4-2泥浆比重及粘度现场检测图片4）钻孔施工钻孔施工时必须进行扫孔（可在钻头上下层腰带上设置16道左右28钢丝绳扫孔），将钢护筒内壁范围内的泥渣彻底扫除干净，以防成孔后在钢筋笼安装以及砼灌注过程该部分泥渣落入桩孔内影响施工质量。 12m左右时，须采用低钻压、低转速钻进，并控制进尺，以确保护筒底口部位地层的稳定，当钻头钻出护筒底口23m后，再恢复正常钻进状态。而桩基成孔垂直度主要通过在钻头以上位置设置1520t配重块的方法进行保证。实践证明这方法能有效保证桩基成孔垂直度控制在1/500以上。此外根据地质资料及实际钻孔情况，严格控制进尺速度（1m/h），以防缩孔甚至踏孔事故的发生。对于淤泥质土层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免发生先扩孔后缩孔现象；对于亚粘土层，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进；对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆钻进；对于砂层，采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔要慢速钻进，泥浆浓度小一点，以避免糊钻。钻孔过程随时检测泥浆指标，严格控制含砂率不得超过8%，否则必须及时开启排砂器进行除砂。若不然则会造成钻进进尺缓慢甚至发生埋钻的严重后果。整个钻孔过程中应严格控制泥浆PH指标在911左右。因为PH小于9的泥浆对形成的护壁效果很不理想。同时控制胶体率指标。 - 7 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 图1.1.4-3 下钻及泥浆循环施工现场图片 图1.1.4-4 边辅墩及高墩区引桥钻孔施工现场图片 图1.1.4-5 主墩钻孔施工现场图片 - 8 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺5）清孔及成孔质量检测当钻孔累计进尺达到孔底设计标高后，经监理认可同意后立即采用气举反循环开始清孔。清孔时将钻头提高20cm，停下风机，停留一段时间（一般23小时），让孔 KE400超声波成孔检测仪现场检测图片6）拆杆移机起钻时注意操作轻稳，防止钻头拖刮孔壁或护筒刃脚。注意起重压力的变化，当上升到护筒脚如果负荷加大则可能发生卡钻，此时可转动钻头，轻轻上提或将钻头下放换一方向再上提，不可强拉致使刃脚内卷甚至坍孔。 对于拆杆移机后沉淀过厚问题的处理：成终孔后沉淀的主要原因有以下几点 终孔泥浆达不到规定要求、沉淀较快； 钻头糊钻、拆杆过程中有泥巴掉入孔内； 拆杆过程中钻头刮壁、导致泥巴掉入孔内。为此解决方法为：严格控制泥浆指标，发现沉淀超过1.0米禁止下放钢筋笼，应重新下钻进行重新扫孔，否则对后续钢筋笼下放以及砼灌注造成一系列麻烦。对于钻头容易糊钻的特别是在硬塑性粘土层终孔，拆杆时先上下移动钻1- 9 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.2钢筋笼制作及安装1.2.1概述北航道桥及其北侧高墩区引桥桩基钢筋笼共152条，其中B10#、B11#墩钢筋笼共52条，外径265cm，主筋长12600cm，主筋采用直径32级钢筋；B1#B9#、B12#及B13#墩钢筋笼共100条，外径235cm，主筋长度介于8600cm9600cm，主筋采用直径28级钢筋。所有钢筋笼主筋采用直螺纹套筒连接，桩周钢筋笼加工场地现场施工布置图片- 10 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 图置布地场工加筋钢图1.2.2-2 钢筋笼加工场地布置图- 11 -桩基础施工工艺程过化高变标高砼标注此浇，域砼；区厚m5分mc6.部034+后注为压浇高碾后标，面mm；0c顶55m.15，64+掘.4面为挖+路高先泥标，）；水取注掘m0的，浇挖；5.好后砼（5计4+铺整处3.mc为已平道4+以高为粉轨均标道石吊）寸始通用门粉尺原砼使龙石图地 4 4 + +说 为 为杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺3）钢筋笼主筋定位模具制作定位模具采用厚10mm钢板制作成半圆型，为保证通用性，按钢筋笼双根主筋间距在半圆型钢板上割相应的定位坎，坎位既能固定钢筋也不会影响钢筋笼脱模，每个坎位按顺序编号。模具基础为砼基础，底梁面需精确测量抄平。每条生产线设48个间距为2m的定位模具，模具安装纵向偏差不大于10mm。4）钢筋备料主筋墩粗套丝前，长度要一致。加劲箍级直径28mm钢筋使用切割机下料，螺旋筋需预先拉直，按箍筋周长及搭接长度下料，钢筋下料时要保持钢筋端面的平整，不得出现挠曲和马蹄形。5）钢筋镦粗、套丝加工场钢筋笼加工配备钢筋切割机和墩粗螺纹机各2台。镦粗前镦粗机应先退回零位，再把钢筋从前端插入、顶紧，开始给油泵上压，控制油泵压力及各规格钢筋的镦粗基圆尺寸，再把镦粗好的钢筋放在套丝机上套丝。 钢筋套丝必须保证丝口直径以及螺纹长度。粗直螺纹丝头加工时要严格按行业标准进行检查，发现螺纹直径偏小时要马上更换刀片，同时加强抽检力度。6）钢筋笼制作成笼模具定位后，将下料主筋按设计尺寸要求往模具第一节的位置上摆放，待半圆部分钢筋主筋安装完毕，调整加劲箍筋位置，并焊上加劲箍，接着把上部分主筋摆放固定在加劲箍上并焊接固定。主定位筋注意第一节钢筋笼前端要用挡板挡住，使前端平齐。待通长胎架上钢筋笼主骨架全部成型后松开直螺纹套筒，将各节钢筋笼分解吊下胎架至指定位置安装螺旋箍筋及声测管和压浆管。桩基检测管和压浆管均匀设置在钢筋笼内侧，四根通长,检测管与钢筋笼的主筋通过“U”型卡焊接固定。整体钢筋笼制作完毕后，绑扎砼圆环形保护层块，把每节钢筋笼按连接顺序编号吊到成品堆放场统一堆放。对于主墩钢筋笼，将第一次加工的最后一节钢筋笼吊到前面位置继续进行余下钢筋笼加工。钢筋笼加工过程中，确保钢筋笼垂直度及主筋直螺纹套筒连接的精度，以利于钢筋笼顺利接长下放。同时为方便钢筋笼现场对接，其节段错开长度设置为1.2米（大于35d）。- 12 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺为防止钢筋笼运输安装过程中的变形，在钢筋笼加劲箍设置“米”、“”型钢筋笼吊环加工设计图 制作好的钢筋笼，没有套筒的一端套上塑料保护帽保护螺牙，并按安装要钢筋笼对接时吊点位置求分节、分类编号，统一堆放。钢筋笼成品堆放设计间距为2m的枕木垫梁，梁钢筋笼整体起吊吊点位置宽20cm，高15cm，防止钢筋笼变形。分层堆放时，两层之间用枕木加垫。 R6.51.2.3钢筋笼安装1）钢筋笼运输 15.5吊环大样在钢筋笼半成品转运前，需通过 1、图中尺寸均以厘米为单位；2、底部5节钢筋笼吊圆钢直径为20mm，以后节段吊环圆钢直径为30mm，吊环处加劲箍筋设2道。钢筋笼转运吊装时，直接抬吊钢筋笼两端第二道加劲箍筋和主筋交点。B1B10墩钢筋笼分单节9m或12m用平板车从加工场内转运到施工平台，B11B13墩钢筋笼先由平板车中转到临时码头，然后用平驳船水运到墩位施工。- 13 - 15杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺2）保护层钢筋笼保护层分为两种，钢护筒以下钢筋笼用定制塑料垫块，垫块为圆形，直径为14cm，厚5cm，中间开直径14mm孔，垫快用10mm圆钢筋穿过焊接在主筋上。钢护筒部分由于保护层厚度较大，采用设计图纸提供的钢筋保护层。钢筋笼下放前安装好保护层，保护层间距按设计图纸要求安装。 3）下放桩基成孔经验孔合格，即可开始下放钢筋笼。主墩墩钢筋笼用WD120桅杆吊起吊下放，其余墩钢筋笼采用龙门吊配合浮吊或汽车吊下放。时间过长将对成孔后混凝土灌注带来不利影响。为此，终孔后钢筋笼下放前，在邻孔将钢筋笼按顺序两节对接好，这样钢筋笼下放可以缩短一倍时间。对护筒孔钢筋笼下放专用吊架设计图- 14 - 杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺钢筋笼下放时，按制作时既定的顺序从底向上依次安装，对接需人工扭打钢筋直螺纹螺母；每下放一节接长钢筋笼，可利用钢筋笼转置的空余时间，给声测管及压浆管灌注淡水（禁用海水代替），以防其压裂、变形或渗浆。此措施可提前预检声测管及压浆管的安装质量，及时消除不良隐患。钢筋笼下放时速度放慢，防止碰撞孔壁。钢筋笼靠护筒上吊耳钢筋笼吊耳平面布置 图1.2.2-5 钢筋笼下放专用支撑牛腿设计图钢筋笼安装到位后，采用8条28二级螺纹钢筋加4道加强箍，下口与8根主筋焊接，上口通过4个定位吊环将钢筋笼固定在钢护筒的牛腿上，牛腿承受钢筋笼自重并确保钢筋骨架与孔中心线吻合，不会发生倾斜、移动及砼浇筑时上浮。引笼平面上吊点吊环 图1.2.2-6 钢筋笼下放专用定位吊环设计图- 15 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 图1.2.2-7 钢筋笼加工场地现场钢筋笼加工图片（1） 图1.2.2-8 钢筋笼加工场地现场钢筋笼加工图片（2） 图1.2.2-9 钢筋笼加工场地现场成品检查 - 16 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 图1.2.2-10 主墩钢筋笼邻孔钢护筒引桥墩采用龙门吊下放（汽车吊配合空中翻身）钢筋笼施工图片 钢筋笼下放安装注意事项：筋焊接质量情况，发现问题及时进行焊接加强。同时为保证该位置焊缝强度，易采用506#高强焊条进行焊接。声测管、压浆管方面：焊接声测管和压浆管时必须清理干净焊渣并检查，以免漏焊或者焊破，钢筋笼转运、对接时必须固定好检测管及压浆管以免掉入 - 17 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺钢筋笼顶面中心控制方面：钢筋笼下放接近底面时，应根据测量组提供的桩位施工放样中心确定钢筋笼顶面位置，焊接好限位，保证钢筋笼顶面中心尽可能接近设计桩位中心。 钢筋笼下放过程及时割除钢筋笼主墩采用桅杆吊下放钢筋笼施工图片 图1.2.2-13 钢筋笼现场对接施工图片 - 18 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.3水下混凝土灌注1.3.1概述桩基砼采用耐久性海工砼，主墩桩基最大方量近830m3。桩基混凝土采用水下导管灌注法施工。B1B10墩桩基由陆上拌和站供应混凝土，混凝土搅拌运输车运输；B11B13墩桩基混凝土直接由“长大18”大型水上砼搅拌船生产。1.3.2砼浇注设备主墩桩基每条桩砼方量约为825m3（不考虑扩孔影响），根据砼初凝时间桩基砼宜在12小时内灌注完毕。要求每小时的砼供应不少于70m3。海上搅拌船可以生产1200m3砼，每小时供应量为约80m3。陆上砼搅拌运输车每车装载量为8m3，约40分钟一车次，为满足桩基混凝土供应至少需配备6台搅拌运输车，2台砼输送泵。首批砼埋管深度应控制1m，首批砼灌注量约需20.0m3，因此配备两只9m3的储料斗和一只4m3的漏斗。同时配置灌注平台1个。 6mm厚35cm的无缝钢管加工而成。为提高拆接管速度，接头采用螺母连接形式。导管共加工3套，主墩2套，一套长138m，底节长6m，标准节44节，每节长3.0m，另加工0.3m、0.5m、1.0m长的辅助导管各两条。引桥墩1套，长110m，底节长6m，标准节32节，每节长3.0m，另加工0.3m、0.5m、1.0m卡板平台一个、导管螺母装拆扳手2把、导管吊装提兰1个、导管水密实验用上下密封头个1个。 此外导管下放到位后采用在导管内下放风管的方法进行二次清孔，为此配备清孔用48.5×3.5mm钢管（通过发蓝接头连接）60m、导管顶口风管连接头1.3.3砼浇筑前工作1）导管下放导管使用前和使用一定时间后要进行通长水密性试验和接头抗拉强度试验，并检查防水胶垫是否完好，有无老化现象。要求接头抗拉强度不低于母- 19 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 材强度，水密试验水压不小于1.3倍孔底水压且不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大导管水密性实验（1） 图1.3.3-3 导管水密性实验（2）- 20 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺导管在栈桥上接成通长（测量整根导管长度以便为后续导管下放施工提供参考数据，防止导管悬空过深或过浅），安装好导管上下端口密封头，连接压浆机，之后打开导管进水阀门，通过压浆机不断注水直至压浆机油表压力显示大于2.3Mpa方可符合要求。 导管水密性试验合格后使用前应涂油漆、进行编号。导管下放前检查每每一个接头包括胶垫、螺帽上紧程度等都要进行认真检查，同时还必须检查导管导管预接长框架2）二次清孔 图1.3.3-5导管下放安装施工图片导管下放完毕后，若测得的沉淀大于20cm则应进行二次清孔。在导管内安装42m左右风管（风管底部开几个方向向上的小孔），安装导管顶口密封弯头，之后安装进风管及出浆管。将整个导管提升约35m，之后开动空压机送风进再进行第二次清孔至设计桩底标高。由于桩径较大清孔时可摇动导管，改变导管在孔底的位置进行清孔，直到孔底沉渣厚度不超过20cm。同时由于钢筋笼底部布置有压浆管U型回路，清孔时应注意保护，防止导管来回移动时压坏压浆管U型回路。此外应特别注意风管安装过程中加强吊点保护，防止风管掉落入导管内的- 21 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 事故发生。同时风管接头之间必须安装好橡胶密封垫并打紧接头螺栓防止漏气而导致清孔失败造成返工。图1.3.3-6 二次清孔施工图1.3.4砼浇筑砼采用耐久性海工砼，配合比通过试配确定为水泥：砂：石：水：粉煤灰：外掺剂1：2.85：3.78：0.57：0.82：0.022，备用配合比为水泥：砂：石：水：粉煤灰：矿粉：外掺剂1：3.138：4.154：0.625：0.70：0.30：0.022。砼的坍落度控制在1822cm，初凝时间大于15小时，保证砼供应量在70m3/h以上确保砼在初凝前灌注完毕。砼浇筑前备好充足的原材料，保养好设备，保证砼浇筑不间断。砼灌注采用32t龙门吊大勾和小钩配合进行起重作业，其中大钩负责导管的拆除、小钩负责漏斗的安拆工作。二次清孔使孔内沉淀控制在20cm以内的设计规范要求后，拆除清孔装置，安装灌注用储料斗和漏斗（注意储料斗和漏斗之间的相对距离）。灌注水下砼的分水球采用砼块件，做成圆台状，上圆直径为33cm，下圆直径31cm，高为30cm。浇注砼前，将分水球置于导管上口，分水球上垫两片沥青纸，起密封作用，并用足够强度的铁线吊住，一般采用34股8#铁线。漏斗内的分水球要严格按照尺寸制作标准，不能有吊点不居中，边角不光滑，直径、高度有超过0.5cm误差等情况出现。分水球安装时要检查隔水胶垫- 22 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 是否与导管接触紧密，有无空隙，如有则必须调整并压平，保证胶垫与导管接触紧密。为保证第一批砼灌注后导管埋管1.5m以上，应依次将储料斗、漏斗装满砼后(约20m3)剪断铁线灌注首批砼，并持续灌注。首批砼灌注成功后，砼经泵送，不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至孔内。在灌注过程中由于导管内砼不满，含有空气，后续砼要徐徐灌入。桩基砼混合料的拌和采用电脑控制，并配有试验人员监控砼的工作性能，严格按施工技术规范规定保证砼的温度、含气量及和易性等指标，控制好砼坍落度，并充分做好准备，保证砼的连续供应。在砼灌注过程中设专人测量孔深并记录，做好每下一盘料的测量与记录，准确掌握砼面上升高度，严格控制导管埋深在3m7m之间，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空产生的断桩事件发生。拆除导管前必须测量准确砼灌注高度，同时每拆管一次前都要同搅拌船砼搅拌方量进行复核，以推算埋管深度是否合理。导管拆除的节数要保证导管埋深在36m的范围内。砼灌注完毕后要及时把储料斗、漏斗和导管冲洗干净，再刷油，以防生锈，此外及时组织劳动力清除桩头表面泥浆、浮渣等。 图1.3.4-1 风管安拆施工图片 图1.3.4-2导管拆除施工图片 - 23 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 图1.3.4-3 砼灌注现场施工图 图1.3.4-4 B11#主墩桩基混凝土灌注施工全景图片 图1.3.4-5 引桥高墩区桩基混凝土灌注施工全景图片- 24 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.3.5水下砼施工注意事项1）剪球前导管底离孔底的距离一般控制在4060cm，首批砼一定要达到20m3，以满足灌注后导管埋入砼面1m以上的要求。灌注后及时测量砼面的高度，以确定首批砼埋管深度。如不符合要求，应立即用空压机通过导管吸去已灌注砼，清理干净，符合要求后重新剪球灌注。2）砼导管使用前一定要进行水密性和承压试验，并检查止水胶垫是否完好，有无老化现象，以保证砼灌注过程中不漏水、不破裂。3）砼灌注过程中设专人测量孔深，准确掌握砼面上升高度，以便严格控制导管埋深在37m之间，防止导管埋入过深，使上层部分砼初凝致导管提起困难，或导管埋入太浅而提空的事件发生，同时作好砼灌注记录备查。4）试验人员值班，确保砼按监理工程师认可的配合比拌制，并按施工技术规范规定的频率全面检查砼的温度、含气量及坍落度等指标，严禁将不符合要求的砼送入漏斗灌注（技术员应在储料斗和漏斗上实地查看砼质量）。5）砼灌注前必须全面严格检查各种机械，排除故障隐患，灌注过程中电器和机械维修人员跟班作业，配备必要的配件，出现故障时能及时抢修。砼开始灌注后需连续灌注，不得中途停顿。6）砼灌注到钢筋笼底端附近位置时，注意埋管深度并适当控制砼灌注速度以防止钢筋笼上浮。7）冬季灌注砼时，砼的温度不应低于5。当气温低于0时，灌注砼应采取保温措施。强度未达到设计等级的50%的桩顶砼不得受冻。夏季砼的入孔温度应控制在32以下。8）混凝土灌注到接近标高时，灌注混凝土值班人员要计算还所需的混凝土量，并通知拌和站按需要混凝土量拌制，以免造成浪费。1.4 应急处理措施钻桩成孔中，由于地质情况突变或施工错误操作，难以避免会出现钻进中塌孔、掉钻落物、扩孔和缩孔、钻杆折断及砼灌注中塌孔、导管进水、卡管和埋管等异常情况。故对于钻桩成孔中可能出现的种种异常情况，本项目部均有相应预防措施和应急处理程序，确保施工质量能满足业主要求。- 25 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1）塌孔表现现象：钻孔过程孔内水位突然下降，孔口冒水泡，钻机负荷明显增加。 分析原因：泥浆性能不能满足维护孔壁泥皮作用；护筒内外水头压力差过大；松软砂层中，钻进速度太快；处理措施：使用外掺剂（膨润土）调整泥浆性能；提升护筒内水头高度，保持孔内水头压力；控制不同地层钻进速度；迅速移机，使用砂粘土回填处理，待回填密实后重新钻进。2）掉钻落物表现现象：钻机荷载突然下降，钻进速度猛然加快；分析原因：钻杆接头不良或滑丝；施工人员操作失误，铁件坠落护筒内； 处理措施：停钻，提杆，检查事故根源，使用特殊夹具将已脱落钻头或杂物吊出孔外后，再重新钻进。3）扩孔和缩孔表现现象：孔内水位缓慢下降（扩孔现象不是很明显）；钻头更换提拔不起；钢筋笼不能正常下放；分析原因：扩孔实质为轻度塌孔，为钻进过程中摆动幅度过大、钻进地层中泥浆护壁不良及地层中地下水影响；缩孔可能原因为钻头补焊不及、磨损过大及钻进地层中有软塑土膨胀；处理措施：（扩孔）控制钻进过程中钻头摆动幅度；调整泥浆性能，慢钻控制钻进速度；（缩孔）补焊钻头、重新钻进；调整泥浆性能（失水率及粘度），快钻慢进以保持孔壁稳定。4）钻杆折断表现现象：钻机荷载突然下降，同时产生异响及振动；分析原因：钻进选用速度档次不当，造成钻杆受扭曲或弯曲应力增大至承受范围外；钻杆使用过久、严重磨损或养护不当；处理措施：迅速移机并作打捞处理。5）砼灌注中塌孔表现现象：灌注过程中护筒内水（泥浆）面突然上升至溢出，并有气泡冒- 26 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺 起，应怀疑为坍塌迹象，再根据混凝土面深度进行判断塌孔程度如何；分析原因：护筒底脚处地层情况有异，出现漏浆现象；护筒内外水头压力差异过大或机械振动产生假象；处理措施：力争保持水头高度、移开重物、排除振动；如部分塌孔，则用吸泥机吸出孔中坍塌泥土后继续浇注；如继续塌孔，则应停止浇注，拔出导管，并作回填重钻处理。6）导管进水表现现象：首批砼浇注时，设备或仪器检测出现异况；分析原因：首批混凝土不够、导管底口距离孔底间距过大及导管测量及下放记录出错；导管接合不良或导管破裂；提管过高，出了有效混凝土面；处理措施：立即停止灌注，将钢筋笼吊离混凝土面，使用空压机及导管作介质反吸已灌注砼；拔除原管，重下新管，并插入原混凝土面2M以上，再将导管内的水及沉淀土、表层混凝土抽吸剔除，再重新灌注；（注意：此时严禁采用二次剪球的方法重新灌注）7）卡管表现现象：混凝土在导管中浇注不下；分析原因：初灌时隔水栓卡管或混凝土严重离析；机械故障或其他原因造成混凝土在导管中停留时间过久，而造成初凝结块；处理措施：使用长杆冲捣或振动处理；拔出导管，重新钻进。8）埋管表现现象：导管无法拔出；分析原因：导管埋进混凝土过深、导管内外混凝土已初凝或提管过猛使其断裂。处理措施：使用吊机、千斤顶试拔；否则须作重新钻孔处理。 - 27 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.5 桩底压浆施工1.5.1桩底压浆工艺流程 - 28 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.5.2桩底压浆主要设备1）注浆泵注浆泵采用3SNS型往复式三柱塞泵，主要技术参数如下：转速91r/min，理论排量76L/min，压力12Mpa，进道口径64mm，排道口径32mm，额定功率22kW，外形尺寸（长×宽×高）1800×945×705mm，整机重量930Kg。2）制浆机制浆机采用ZJ-400型涡流制浆机，主要技术参数如下：公称容量400L，许用水灰比0.5:1，制浆时间（水灰比0.5:1）3分钟，额定功率7.5kW，重量450kg，外形尺寸（长×宽×高）1350×1150×1460mm。3）储浆箱为储存浆液并且便于测量注浆量，用薄钢板制作尺寸为1000×1000×1000mm的储浆箱。开始压浆前，应制备足够的浆液存放在储浆箱内，在压浆过程中，用直尺测量储浆箱内液高度的变化，即可计算出每一次的注浆量。4）其他配件压力表、球形阀、浆液分配器、溢流安全阀、高压软管、管路接头等配件应满足高压工作条件，要求有1.5倍的安全储备，并应在压浆前进行压力试验。辅助设备有冲洗压浆管路的水泵，过滤浆液的滤网等。1.5.3桩底压浆量计算1)浆液扩散范围根据地质资料，主墩桩基持力层为细砂层，上下几层均为粘性土或细砂层，根据资料知灌注水泥浆液几不可能，故浆液灌注只考虑桩底沉渣及桩周泥皮置换和空隙充填。2)压浆量计算底部压浆量计算桩底沉碴的存在因其强度低严重影响端承力的发挥。桩端注浆通过浆液对沉碴的置换、挤密和固结作用改善或消除桩底沉碴对端承力发挥的不良影响。A、底部沉渣体积桩径280cm，钻头锥形头高150cm，底部沉渣厚度按专用规范规定的最大20cm计：- 29 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺V锥pR2h33.14´1.42´1.5=3.1m3 3V平pR2h=3.14´1.42´0.2=1.23m3B、底部沉渣注浆量Q底=A（V锥V平）k1.2×（3.1+1.23）×0.8×0.8=3.3m3式中：Q = 浆液注入量(m3);A = 浆液的损耗系数，一般取A=1.151.3;K = 空隙率,孔底沉渣空隙率参照松散的回填土取空隙率0.8;= 浆液填充系数,孔底沉渣参照砂砾取0.8。桩侧压浆量计算桩在施工过程中因桩周泥皮与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力。桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥皮置换和空隙充填。水泥浆液渗透高度按下式估算：=1242cm 式中：t为凝固时间(S)；k为渗透系数(cm/s),参照粗砂取0.02cm/s;n为空隙率(%)，桩与周边土结合处空隙，凭经验取0.8；p为注浆压力(Pa)；为水与浆液之间粘度比；r为灌浆孔半径(cm)。根据经验，桩周泥皮与桩周松散土体厚度取1cmV侧p(R2-r2)h=3.14´(1.412-1.42)´12.42=1.1m3Q侧=AV侧k1.2×1.1×0.8×0.8=0.8m33)压浆量Q= Q底+Q侧 3.30.84.1m3以上为理论估算，灌浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过试桩后才能切实地确定。- 30 -杭州湾跨海大桥合同广东长大 桩基础施工工艺1.5.4桩底压浆操作规则1）压浆管布置每桩等间距布置4条规格为33.5×3.25mm压浆管，压浆管紧贴钢筋笼加强箍内侧，用直径6mm钢筋环卡紧焊接在钢筋笼主筋上，相临压浆管底部布置成回路，为了保证孔底压浆质量，桩基检测完成后，利用声测管作为压浆回路，声测管压浆回路在钢筋笼制作时加工，管底同样事先要开孔。压浆回路末端伸到距桩底约5cm，压浆管各回路管底均开4个直径6mm小孔，下钢筋笼前用高压胶带（如自行车橡胶内胎）紧密包裹，防止砼浇筑时塞孔。为避免压浆管在孔底被压弯，管底用环形钢筋固定，钢筋环用钢筋焊接在主筋上，中间用L75×75×6角钢加强。见下图1.5.4-