嘉绍大桥项目部38m钻孔桩施工技术ppt课件.ppt

《嘉绍大桥项目部38m钻孔桩施工技术ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嘉绍大桥项目部38m钻孔桩施工技术ppt课件.ppt（60页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥土建工程第合同段,3.8m大直径超深钻孔桩施工简介,中交二航局嘉绍跨江大桥工程项目经理部2022年12月25日,一、工程概况,嘉兴至绍兴跨江通道嘉绍跨江大桥全长10.137km，主要由（南北）陆地区引桥、（南北）水中区引桥和主航道桥组成。 为尽量减少对钱塘江河床断面的阻隔，水中区引桥下部结构均采用单桩独柱构造，即桩柱直接对接，不设承台过渡。 水中区引桥共设150根3.8大直径超深钻孔桩基础。其中南岸水中区引桥（第合同段）由我局中标承建，含有20根3.8大直径超深钻孔桩。,南岸水中区引桥全长1030m，上部结构为三联连续刚构梁桥跨布置为（770m）+（70m+120

2、m+70m）+（470m）,南岸水中区引桥范围墩号为N1#N6#墩、N11#N14#墩，下部结构采用单桩独柱结构型式，桩基为直径3.8m的钻孔灌注桩，每墩2根，共20根桩。,1.1 、3.8m钻孔桩设计情况,主要工程数量一览表,典型墩一般构造图,2）地质条件：桥址区地层上部为较厚的第四纪松散沉积物，下伏泥质粉砂岩、砂砾岩风化层。典型地层分布自上往下为粉土、粉砂、淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹砂、粉质粘土、中细砂、圆砾石。详见工程地质纵断面图。,1.2、水文、地质条件,1）水文条件：桥址区潮流为不规则半日浅海潮，涨潮流大于落潮流。根据短期观测资料，平均高潮位4.02m，平均潮差6.44m。 07年9

3、月实测垂线最大流速6.65m/s 。桥位河床底质颗粒较细，起动流速低，易冲易淤，河床变化剧烈。经实测，桩位处河床面已由详勘时的0.0m冲刷至-10m，对钻孔平台设置有较大影响。,中交二航局,09年农历六月初二涨潮情况,工程地质纵断面图,1.3、施工特点及难点,1）桩基钢护筒长度45.0m，内径4.1m，外形尺寸大，重量超过130t，对运输及起重设备性能要求较高；就位精度控制平面偏差5cm、垂直度1/200，对下沉工艺要求极高。2）直径大，最大孔深达118m，桩尖入砾砂岩超过10m，且需穿越厚20m以上的胶结状卵砾石层，对钻机系统性能要求极高。3）桩基施工均为水上作业，根据现场情况适宜采用钢平台

4、工艺，由于钻机荷载很大，而水文条件恶劣，钻孔平台的设计及施工控制点较多。4）桩基采用海工高性能混凝土，技术要求高，单桩方量达1250 m3 ，对混凝土生产供应系统及现场灌注工艺要求较高。5）现场交通须通过栈桥，点多线长，受相邻标段施工干扰大，对施工组织要求极高。,二、主要施工技术方案,2.1、施工技术方案简述,1）钻孔平台施工：设置结构强大的钢平台，平台搭设依托栈桥采用钓鱼法施工。2）钢护筒施工：考虑外形尺寸较大，运输不便，采用现场加工；沉放采用大型振动锤及履带吊施工，由于护筒超长超重，采用分节沉放、现场接长工艺。3）成孔施工：选用大功率、大扭矩液压动力头回转钻机，气举反循环工艺成孔。4）钢筋

5、笼施工：采用长线台座法加工，分节运至现场，履带吊安装接长。5）混凝土施工：选用额定生产能力360m3/h的搅拌系统供料，输送车运至现场，泵送入仓，单导管灌注。,由于桥位区水文条件极其恶劣，设计抗风能力、抗流力、抗波浪力的大直径、高桩施工钢平台很有必要。考虑施工方便，平台顶标选择与施工栈桥一致，即+10m。平台上考虑1台钻机作业；考虑钢护筒下沉、钢筋龙安装、混凝土灌注设备布置；预留1台125t.m固定式塔吊基础；考虑布置施工人员的临时办公与休息设施。钻孔平台桩基采用120012的钢管,桩间平联采用80010的钢管，斜撑采用6008的钢管；桩顶横梁采用2HN900300作，其上搁置梁采用HM588

6、300，分配梁采用I22b，面板采用10mm钢板。,2.2、钻孔平台设计施工,1）平台设计,钢平台结构图,钻孔平台平面图,钻孔平台立面图,依托施工栈桥采用钓鱼法搭设钻孔平台；沉桩设置导向架，振动锤选用DZ120型，起重设备选用100t履带吊；沉桩安排在平潮时段施工，并及时焊安平联管及上部梁系。,2.2、钻孔平台设计施工,2）平台施工,钢护筒顶标高与平台一致，顶标高+10m,底标高设计-35m，总长度45m，内径4.10m，外径为4.164m。下部12m范围壁厚为32mm，采用Q345C钢，其余壁厚为27mm，采用Q235C钢。综合考虑运输及起吊工艺，钢护筒分2节进行沉放：底节长度23.0m，重

7、约71.5t（含加劲箍）；顶节长度22.0m，重约60.6t。,1）钢护筒设计,2.3、钢护筒施工,2.3、钢护筒施工,由于钢护筒外形尺寸过于庞大，公路运输通行困难，而水运则存在安全风险，经综合比选，钢护筒采用在后场专业钢结构厂房加工，焊缝采用直焊缝 。为减少钢护筒在运输和吊装过程中的局部变形，在钢护筒两端吊点位置及中间设置米字形内撑，采用工10型钢。为确保钢护筒下沉过程中刃脚不变形，在护筒底部设置2道20mm的加劲箍，间距为1倍桩径，每道加劲箍宽度为50cm。,2）钢护筒加工,小节段卷制,节段拼接,加劲箍设置,焊缝检测,钢护筒加工图片,项目驻地内设专业钢结构加工厂，规避了钢护筒公路运输超高超

8、长超宽的风险，同时可以确保加工精度并减小运输变形的几率。,钢护筒采用平板车运输，为了确保运输途中钢护筒的稳固，车上设置圆弧形底托，并用钢丝绳固定。运输至平台途中设专人负责指挥，并先行清障。,3）钢护筒运输,2.3、钢护筒施工,2.3、钢护筒施工,4）钢护筒沉放,采用200t履带吊吊安钢护筒，并在护筒竖立过程中辅以100t汽车吊抬吊。通过对桩位处地层分析计算，选用2台ICE V360液压振动锤施沉钢护筒。为了保证钢护筒就位准确，设置整体式双层导向架，上下限位轮间距7m，导向架安装在钻孔平台上，每次下沉护筒前，由测量人员精确放样定位，并与平台焊接固定；护筒下沉过程中，测量人员通过仪器全过程监测，发

9、现偏位及时通知现场指挥人员纠正。钢护筒现场频接采用二氧化碳保护焊，焊接完成后经超声波检测合格后，方可下沉。,ICE V360型振动锤性能参数（双锤）,振动锤图片,导向架结构,上层导向,导向架图片,下层导向,限位轮,千斤顶,导向框,钢护筒施沉采用双层定位导向框，能够提供足够的平面刚度，并具备用于钢护筒施工精度调整的伸缩构造，利于基础施工精度的保证。,钢护筒沉放图片,首节护筒抬吊首节护筒就位二节护筒拼接振动下沉,焊安导向板护筒对接接缝调整接缝施焊,护筒现场拼接图片,护筒上端措施部分材质和壁厚与永久护筒上端相同，沉设是可靠可行的，同时作为墩柱施工的挡水结构，完全满足其施工要求。护筒底口加劲箍设置方法

10、，通过钻孔过程验证，应是合适的，护筒底口无卷边及变形情况。 钢护筒沉放采用高频液压振动锤，较适应本工程地质分布，最大激振力已经达到了5600kN 。,根据本工程特点，选择性能优越的大型动力头钻机：KTY-4000型钻机2台、ZDZ-4000型钻机1台、KT-5000型1台钻机。为适应不同土层，每台钻机配置1个加强型刮刀钻头和1个滚刀钻头，配套直径大于400mm高强度钻杆及配重块。配置足够容量的供气系统及泥浆净化系统，每台钻机配备空压机应不小于20m3/min。,1）钻机选型,2.4、成孔施工,钻机性能参数,2.4、成孔施工, ZDZ-4000 KTY-4000 KT-5000,钻机图片,刮刀钻

11、头滚刀钻头钻杆,钻头、钻杆图片,泥浆循环系统图片,造浆筒泥浆净化器泥浆池,钻孔平台工艺布置图,为了减少对栈桥的影响，合理进行工艺布置，充分利用平台空间。钻机及泥浆选环系统靠平台一侧安放；钻头钻杆堆放区置于平台下游，远离栈桥；平台中间预留履带吊作业通道；靠近栈桥区域做为材料倒运及混凝土灌注设备驻位。,2）工艺平面布置,2.4、成孔施工,采用淡水泥浆，优质触变泥浆土造浆，并添加纯碱和纤维素对泥浆性能进行调整，新搅拌泥浆指标要求为粘度22s，PH值9。根据不同的地层选用不同的钻进参数，在淤泥质粘土层用小钻压、控制进尺；在粉质粘土和粘土层用中等钻压，控制进尺；在圆砾层、风化基岩中采用高钻压减压钻进工艺

12、。终孔后，将钻头提至离孔底一定高度处，空转清孔。当泥浆性能及沉淀厚度满足规定要求后，停止清孔。拆除钻具，移走钻机，钻孔施工结束。必要时进行二次清孔，采用混凝土灌注导管及特制风管进行反循环方法。,3）钻进成孔,一清终孔泥浆性能参数,2.4、成孔施工,由于地层复杂，部分土层胶结严重，所需钻压及扭矩较大，在各地层交界面上需要谨慎从严控制，确保孔壁的稳定和垂直度不超限；不同土层选用合适钻头，覆盖层采用加强型刮刀钻头，到基岩换用滚刀钻头。部分孔根据实际情况，未采用滚刀钻，而是利用刮刀钻一次到位；在砂层和卵石层钻进过程中，出渣量大，夹杂大粒径卵石，出现堵塞现象。后续在相同地层中钻进，调整了泥浆性能指标并提

13、高泥浆循环除渣效率；加强型刮刀钻合金钻齿焊接需要牢靠，每孔间隙修整一次，确保钻进效果；钻机的维修保养需要跟进加强，现场增配维修人员及易损件，尽量减少非钻进时间，提高施工工效。,3）钻进成孔,2.4、成孔施工,2.4、成孔施工,4）典型桩孔钻进参数一览表,2.4、成孔施工,2.4、成孔施工,2.4、成孔施工,典型孔土层渣样图片,粉细砂(-51m) 卵石(-66m)卵砾石(-97m) 粉砂岩(-108m) 终孔岩样,成孔后，利用超声波测壁仪进行孔的质量进行检测。,5）成孔检测,2.4、成孔施工,孔壁两个方向的倾斜度均优于规范的规定。,1/301,1/502,钢筋笼在后场进行加工，采用长线台座法工艺

14、。钢筋笼标准节段长12m，共9节，采用12m定尺钢筋，以减少接头数量 。主筋接头采用镦粗直螺纹连接器。钢筋笼按加工顺序编号，以方便施工时钢筋笼对接。 钢筋笼采用型钢加强箍，每隔2m设置一道，加劲箍设六边形内支撑，以保证钢筋笼节段在存放及吊装时的刚度。单节钢筋笼顶部设2层吊环（每层4个），一层用于起吊一层用于桩孔内临时固定；底部设1层2个吊环，用于抬吊翻身。,1）钢筋笼加工,2.5、钢筋笼施工,钢筋笼加工图片,台座安装钢筋安装加劲箍内撑制作完成,钢筋笼采用长线台座法加工，质量易控制，对接精度能保证。采用12m定尺钢筋，分节相对较少，对提高下沉工效较有利。加劲箍采用型钢，刚度大，有利于保证钢筋笼定

15、形。前期采用角钢，弯制难度大，费工耗时，质量也不易保证，后改为槽钢，施工效果较好。,钢筋笼采用平板车分节运输至现场。钢筋笼采用200t履带吊需要时辅以汽车吊。按编号顺序分节吊装入孔，并用连接器连接接长。由于钢筋笼设计顶标为-3m，距护筒顶有13m，需设置工具笼，以固定钢筋笼。,4.4、钢筋笼单节段运输,2）钢筋笼运输安装,钢筋笼运输钢筋笼吊装钢筋笼对接安装到位,钢筋笼安装图片,工具笼长度13米，长度较长，对接不方便；钢筋笼上口保护层22.5cm，导致吊笼挂钩下面吊筋易弯曲变形。后对工具笼进行了改进，主要是部分取消了加强箍，吊筋可分开连接，施工安全性及操作性得以较大改善。,桩基为C30海工高性能

16、混凝土，为保证混凝土质量，优化配合比设计，采用双掺技术，在满足强度及耐久性要求同时具备良好的施工性能。混凝土原材料按相关要求进场检测合格后投入使用，砂石料均采取遮阳棚进行遮盖。混凝土由设在后场的3台120m3/h混凝土拌合站进行生产，采用10辆8m3混凝土罐车运输混凝土至施工现场，布置3台80或105型泵车进行灌注。混凝土灌注采用单导管，管径400mm，单节长度3m，快速接头。首封和正常灌注均采用30m3大料斗集中供料，确保混凝土泵送不间断，另设容积为2m3小料斗与导管连接。封孔采用提板砍球法。考虑桩径很大，为确保混凝土面均匀上升，正常灌注阶段，导管埋深按3-8m进行控制，测深测点布置4处。整

17、个灌注阶段对施工栈桥进行交通管制。,2.6、混凝土灌注,混凝土配合比设计,钻孔桩混凝土配合比具体成果见下表。其中主要材料为：水泥（安徽宁国海螺P.42.5散装水泥），碎石（宁波小港青峙碎石），粉煤灰（镇江谏壁电厂级粉煤灰），矿粉（余姚明峰S95），外加剂（浙江五龙ZWL-a-x），砂（福建闽江中粗砂），水（自来水）。 配合比设计缓凝时间为30h，坍落度18-22cm。,混凝土施工平面布置,项目部混凝土搅拌站（3台120m3/h）最远运距约1600m；搅拌站配置3台50型装载机和10台8m3混凝土输送车；现场布置3台80型或105型混凝土泵车。,混凝土灌注图片,混凝土搅拌站 混凝土灌注混凝土运输

18、车 大料斗布置,混凝土配合比的设计是能满足施工需要的，强度、耐久性及施工性能均较好。3.8m钻孔桩采用单导管进行混凝土灌注是可行的，通过在灌注过程中对混凝土面的监测，4点高差均小于50cm。由于桩径较大，桩头处理工程量巨大，达13.2m3/m。混凝土灌注完毕后，须及时进行桩顶浮浆及超灌混凝土的清理，避免桩头混凝土凝固后的凿除难度。,三、现场施工情况,通过20根桩基的施工过程来看，总体实施过程比较顺利，经业主委托的第三方检测，均为类桩。可见施工技术方案、关键技术参数确定，关键施工设备选择、混凝土配合比设计及总体施工工艺是合适、可行的。,3.1、成桩工效分析,成孔工效分析一览表,3.1、成桩工效分

19、析,由于钢筋笼较长，达110多米，接头数量庞大，沉放历时长，首根桩达到了28小时，后采取了一系列措施，施工效率有所提高，基本能控制在20小时以内。 混凝土灌注时间基本在12小时左右，灌注强度110m3/h，设备配置能满足施工修要。搅拌站效率发挥110/360=31%；混凝土输送车110/10=11m3/h，每小时运送1.5车不到；泵车效率110/265=41%。,钢筋笼下放与混凝土灌注工效分析,3.1、成桩工效分析,单桩平均施工时间统计,3.1、成桩工效分析,3.2、一点施工体会,大直径超长钻孔灌注（单）桩基础，在国内外建桥史上尚属首例，是今后桥梁建设的一个趋势，必将对钻孔灌注桩的桩径和桩长提

20、出更高的要求。由于该工艺其施工组织难度和成孔成桩风险显著增加，在对河床断面压缩率不作要求的情况下宜谨慎选用。,3.2、一点施工体会,（1）在强涌潮水域施工，对工况条件的选择至关重要。建议仔细研究，慎重选取合理的控制参数，规避极端工况条件，确保安全的前提下最大可能的优化施工措施结构；（2）大直径钢护筒制作及运输难度较大，应根据工程特点选取合适工艺，在确保质量的前提下，以达到减小投入提高进度的目的；（3）大直径钢护筒由于径厚比较大，振沉过程中极易变形，需要专题研究，确保理论指导实践；（4）对钻机的扭矩和钻深要求极高，成孔周期长，孔壁稳定性难以保证；（5）对混凝土的灌注系统和灌注工艺要求极高，连续灌注强度大，施工组织难度大。,欢迎各位领导、专家多提宝贵意见！,