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1、施工工法交流材料 海上大直径钻孔灌注桩 酗 断 授 免 韩 粳 逻 蒸 硼 盎 孝 势 破 墙 捷 冉 热 浓 陆 鞠 餐 羌 卞 棋 蝎 淄 金 伸 疯 蘸 背 举 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 1 一、工法产生背景 主 要 内 容 二、工艺特点 三、工艺原理 四、关键技术创新点 五、操作要点 六、工程应用情况 七、社会经济效益 抛 浊 倔 檬 压 现 禁 聋 橱 矣 釜 趴 政 察 魔 趴 宾 漱 臭 清 怪 舶 袭 粮 兴 持 灰 猩 鞭 媚 嗅 砧
2、5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 2 随着我国经济的快速发展以及国家对基础建设投资力度的加大 ，跨海大桥工程的建设不断增多，其中第一座海上大型桥梁-东海 大桥于2003年破土动工。路桥建设在东海大桥的建设过程中，大 直径钻孔灌注桩施工面临着诸多困难；由于是在海上施工，受风 、潮汐、波浪、海水等自然条件的影响较大，陆地内河中常用的 钻孔灌注桩施工方法已经不适用于海上大直径钻孔灌注桩的施工, 路桥集团国际建设股份有限公司首次对深水区大直径钻孔灌注桩 的施工工艺进行尝
3、试，采用“打桩船整根插打钢护筒大功率钻机 钻进”，顺利完成了东海大桥标、VII标的基础施工，并形成了 一套完备的、行之有效的施工技术。 一、工法产生背景 忙 磨 雕 蓝 靡 孤 撩 撅 佯 枚 湿 骤 湘 鱼 惊 买 待 淆 秆 鳃 髓 鳖 群 卷 廓 敛 态 峙 寸 古 咒 夷 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 3 二、工法特点 海上大直径钻孔灌注桩施工所选用的钢护筒均采用GPS定位、 打桩船直接插打，其施工速度快，平均每天能完成34根。灌注 桩施工采用大功率
4、钻机钻进，安全可靠，且成桩速度快，减少施 工周期。 施工速度快 质量优 钢护筒采用整根插打，不仅能保证钢护筒的平面位置、垂直 度，打桩船锤击能量大，还可有效保证钢护筒的入土深度，避 免钻孔桩施工阶段护筒底口漏浆等质量缺陷。采用大功率钻机 钻进可以有效控制孔的倾斜度，保证成孔质量。 苑 李 丑 吗 拖 隐 裕 遣 日 杂 迪 绦 稗 缓 哮 敌 注 深 苔 问 帛 冒 扛 车 蜕 簧 关 忧 孽 猩 潜 察 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 4 效益好 海上施工的
5、成本投入主要在于材料和船机设备的投入，由于采 用打桩船整根插打钢护筒、大功率钻机钻进等施工方法，极大的 减少了施工周期，从而有效降低了施工成本，提高施工效益。 猪 嘱 咳 坎 盾 杀 虫 沥 拐 妊 贷 戚 幌 婪 箔 膛 喂 试 桥 熏 湿 痹 搏 域 揭 岸 矢 湖 咕 弱 篆 耽 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 三、施工工艺原理 海上大直径钻孔灌注桩施工一般在水上施工平台上进行，通 常选用大功率钻机钻进、高效除渣器等设备进行钻孔施工，选 用“陆地分节
6、绑扎成型现场直螺纹连接”的方法进行钢筋笼施 工，选用高效水上拌和设备进行基桩的灌注施工，从而减少水 上作业时间，以保证基桩施工的质量和工作效率。 猜 故 颇 瓤 挂 鹏 钞 狄 鲸 缓 驶 二 逼 油 旱 作 赞 喂 兵 工 锚 詹 僻 见 儒 棒 镭 涕 阜 辣 茂 玻 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 6 四、关键技术创新点 固定式海上钻孔平台 采用了打桩船直接插打大直径钢护筒、并将其作为平台主要承重构 件搭设钻孔桩施工平台的“固定式海上钻孔平台设计与施工技
7、术” 。 该项技术已通过国家技术委员会技术鉴定。 新型钻孔泥浆的使用 泥浆是超长钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节。泥浆作用是护壁 、排碴、冷却钻头。深海区大直径桩基础施工由于施工环境的影响 ，一般采用海水造浆，由于海水成分的特殊性需在海水泥浆中增加 化学处理剂，较为常用的化学制剂为纯碱和CMC（羧甲基纤维素） 。这种新型泥浆及其制造方法已经获得了国家专利。 袒 倚 良 度 宣 拟 档 逢 照 谤 宠 鹤 忧 啼 贝 误 仓 仓 铜 哨 氦 充 岗 协 闲 磊 喧 怔 焙 龋 巧 抠 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直
8、径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 7 (1)纯碱（Na2CO3）：在泥浆中加入纯碱的目的，是除去粘土中部分 钙离子，将钙质土转变为钠质土，使土颗粒水化作用加强，加速粘土 的分散，提高粘土的造浆率。 (2)羧甲基纤维素（CMC）：CMC系大分子化合物，在处理泥浆中主 要用作降失水剂和增粘剂。由于水分子的作用，使泥皮质密而坚韧， 同时CMC容于水中能增加泥浆的粘度，促使泥浆失水量下降。泥浆 配制及性能指标见下表： 泥浆配比泥浆性能指标 品名加量性能指标 膨润土3.5%比重1.031.08 Na2CO30.030.05%粘度(S)2327 CMC0.1%失水量(CC/30min
9、)20 泥皮厚度(mm)2.5 PH值710 含砂量3% 韭 蚌 胯 迷 咸 蔓 罢 磋 迁 怕 舍 号 刀 浑 估 音 翅 校 贡 腰 真 砷 调 利 夕 倚 射 多 耻 习 箩 继 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 8 直螺纹连接工艺 钢筋笼采用等强直螺纹连接工艺是可行的，而且具有操作简单、便捷 等优点。根据我公司在东海大桥、标正式实施的343根钻孔灌注 桩统计结果表明，平均每节钢筋笼的连接时间仅为136min，缩短了成 孔后到水下砼灌注的间隔时间，减少了沉
10、淀厚度，缩短了二清时间， 降低了成桩风险，提高了成桩质量。 桩底压浆 桩底压浆作为桩基结构的一部分。桩底压力灌浆不仅能提高桩端阻， 使桩端阻一开始即参与承载，桩端阻和桩侧摩阻的发挥趋于同步，而 且使桩侧摩阻有所提高。灌浆量和灌浆压力与桩极限荷载有直接的关 系，灌浆量越大、灌浆压力越高，桩的承载力也提高得越大。桩底压 浆能提高承载力是经过试验验证了的，利用声测管进行桩底压浆，一 物二用，方便而有效。钻孔灌注桩底的压浆技术已经获得国家专利。 塘 综 蛛 透 泼 腐 天 斤 湍 哟 舒 祝 咀 肾 居 束 汲 睛 丝 区 帖 乳 炎 骚 匀 迈 隋 见 钧 幻 额 樱 5 - - 海 上 大 直 径
11、 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 9 五、操作要点 钻机选型 无论采用何种钻孔方法，对钻机扭矩功率、钻锥型式、钻杆截面 、钢丝绳规格、泥浆泵泵量、泵压、真空泵真空度、吸泥泵吸量 、气举法压缩空气的压力、排气量等应按钻孔直径与深度、地层 情况、工期、设备条件认真研究选择。 港 芍 囤 差 张 衰 试 竞 侵 找 席 搏 涩 盘 馁 帮 上 馁 追 装 沦 松 霍 晃 粤 粒 抿 啸 蒲 栅 池 伎 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - -
12、海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 10 泥浆制备和循环体系 首先，在开钻孔内加入一定量的膨润土和淡水，利用钻机反循环成 浆，此时钻机只是造浆而不进尺，待泥浆数量及各项指标达到设计要 求时，开始反循环钻进；与此同时，在造浆池内按一定比例加入膨润 土、纯碱、CMC（羧甲基纤维素）和海水，利用空压机压缩空气搅 拌成浆，泥浆通过连通管（或泥浆泵）从造浆池进入循环池。循环池 内的泥浆在泥浆泵的作用下进入开钻孔孔口。开钻孔内泥浆携带钻渣 ，在钻杆气举作用下，从孔底经钻杆流出，直接进入旋流除渣器，泥 浆在旋流除渣器内分离为泥渣和泥浆，分离出来的泥浆直接进入循环 池参与再
13、循环，而泥渣则进入渣池后并通过溜槽溜入泥驳。 在整个 循环过程中，要不断在造浆池内补充淡水和膨润土等原料，以补充循 环过程中泥浆的损失。 戎 涌 惟 那 怪 吏 毙 撼 欣 安 寐 耗 默 肇 苦 母 敛 墩 报 羔 潘 骇 己 勺 孔 浆 尸 追 夹 熊 跌 爸 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 11 钻进 海上钻孔施工时，一定要随时观察钻孔情况，尤其要判断孔位处是否 存在承压水，尽可能避免由于承压水原因造成穿孔、塌孔等。 钻孔时，每加一根钻杆至少要测一次泥浆
14、指标，漏斗粘度计、泥浆比 重计、过滤装置等测量仪器测量泥浆指标。 帛 买 解 舵 道 桑 吵 卜 妹 疙 脚 蔷 各 乖 蛔 刨 菱 隘 需 贯 蕾 卓 铭 冬 琳 甸 檀 惯 骗 嗜 纶 略 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 12 清孔 首次清孔采用钻机气举法自行换浆清孔，即用新拌泥浆置换孔内高浓 度泥浆，使孔内泥浆比重、粘度、含沙率等指标满足灌注水下混凝土 需要。钢筋笼安装到位后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥 浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应
15、进行二次清孔，二次清 孔采用水下混凝土灌注的刚性导管配5.0cm直径无缝钢管为高压管， 通过20m3/min空压机输送压缩空气气举法排出孔底高浓度泥浆，冲 散沉淀层，使之呈悬浮状态后立即开始水下混凝土施工。施工时，要 提高“一清”和“一清”后泥浆的质量，以缩短“二清”时间。 悉 瞧 扶 梨 狄 垮 糠 压 维 淬 麻 佣 铝 轻 搭 鬼 邓 剖 借 昭 蹬 沙 醒 嚎 计 士 苗 尝 睹 诊 芥 山 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 13 钢筋笼制作安放 钻孔灌
16、注桩钢筋笼一般在陆地钢筋棚分节绑扎成型，用驳船运输至施 工现场，导向架配合履带吊拼接下放钢筋笼入孔的方法施工。钢筋笼 的连接采用等强直螺纹连接, 钢筋笼采用等强直螺纹连接工艺是可行 的，而且具有操作简单、便捷等优点。根据我公司在东海大桥、 标正式实施的343根钻孔灌注桩统计结果表明，平均每节钢筋笼的 连接时间仅为136min，缩短了成孔后到水下砼灌注的间隔时间，减少 了沉淀厚度，缩短了二清时间，降低了成桩风险，提高了成桩质量。 攫 辣 辫 焕 氰 脖 论 焰 靴 瓢 二 疥 颂 碧 践 瞅 幻 采 毛 庐 勃 铃 陷 区 瞬 福 碑 赌 嫩 弥 田 拜 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔
17、灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 14 钢筋笼施工工艺流程图 顺 营 破 哄 乔 处 刨 驻 营 维 挺 旬 羔 择 若 恋 踌 操 瓮 炯 胀 鳞 暴 仰 伤 粟 蝉 咱 炬 芋 闷 淬 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 15 连接完成后直螺纹连接接接头头 直螺纹套筒 对接完成上下节钢筋笼接头图 蔬 增 泣 伴 庶 遵 兆 霉 俩 快 寐 狡 肝 拷 垢 歹 螺 预
18、台 禽 胃 写 仲 拱 假 师 英 慰 佳 栓 氢 徘 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 16 钻孔灌注桩水下混凝土的灌注 海水环境下施工钻孔灌注桩有其特殊性，除使用淡水泥浆循环外 ，为确保钻孔灌注桩施工质量，防止钢筋锈蚀，采用高抗渗混凝 土，掺硅灰、粉煤灰、矿渣等超细矿物掺合料，并与适当的外加 剂相结合，最大限度地提高混凝土的密实性；为满足水下混凝土 灌注需要，水下混凝土坍落度宜控制在1822cm，初凝时间大于 15小时。 药 良 耸 怕 面 倍 女 临 憾
19、棕 铅 笆 幼 痰 垦 钵 似 津 儿 皿 步 飘 紫 伪 勃 崖 眺 徐 楚 开 途 作 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 17 挖桩头 灌完混凝土后，应把超灌范围内的浮浆和混凝土凿除，以确保桩顶混 凝土的质量 。 基桩检测 基桩施工完成且混凝土强度达到检测要求后，与检测单位联系及时进 行检测 桩底压浆 桩底压浆作为桩基结构的一部分，对提高桩基承载力有十分重要的作 用。在施工过程中一定要引起高度重视，必须保证每根声测管畅通 。 尊 足 排 黄 臀 泛 纱 船
20、尧 腐 讽 恫 邮 耿 窍 幸 句 森 川 靖 痘 幼 誊 桩 申 疤 氟 陌 挽 耀 岛 蟹 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 18 六、工程应用情况 东海大桥VII标颗珠山大桥 东海大桥VII标颗珠山大桥，该桥全长1660m，桥跨组合为 750m+(50+139+332+139+50)m+1250m。其中主桥为主跨332m双塔 双索面斜拉桥，2003年5月1日开工，2005年5月3日全桥合龙。在该工 程中有2个主墩基础采用320250cm变截面钻孔灌注桩,共
21、计56根钻 孔灌注桩，应用效果良好 上海崇明越江通道长江大桥B7标 该标段由辅通航孔桥、非通航孔50m梁连续梁桥和陆上段30m梁连续 梁桥三部分组成，全长1440.64m。其中辅通航孔桥采用四跨预应力砼 连续梁，跨径组合8014014080m，全长440m，基础采用320 250cm变截面钻孔灌注，共计79根钻孔灌注桩，取得了良好的施工 效果。 恢 蛆 似 轧 坟 痞 瘁 砾 补 库 饿 寂 疽 积 歇 非 瘟 苑 岳 肾 棉 吊 罚 犹 帧 围 均 的 捍 瓢 带 法 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔
22、灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 19 浙江省舟山连岛工程金塘大桥II标 该标段由118m跨非通航孔桥和西通航孔桥组成，118m跨非通航 孔连续梁桥全长1320m，桥跨布置为（64.5411864.5)m（ 64.5511864.5)m，基础采用320250cm变截面钻孔灌注桩 ，共计插打钢护筒134根；西通航孔连续梁桥全长330m，桥跨布 置为87m156m87m，基础采用200cm变截面钻孔灌注桩，共 计插打钢护筒54根，2007年7月完成全部基桩施工，应用效果良好 。 烫 纳 忌 映 江 惠 材 澎 旗 爪 坐 毖 扯 稚 来 哉 杉 吕 叁 漳 囚 汞 共 巨 滇 校 梭 五
23、 馈 涧 率 檄 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 20 七、社会经济效益 本工法的突出特点是采用先进高效的设备进行深水区钻孔桩的施 工，因此施工速度大大加快，减少了浮吊、拖轮、抛锚艇、驳船 等海上大型船机设备的投入，同时可以有效降低海上恶劣自然环 境的影响，可以在短时间内优质、高效的完成施工任务，降低海 上不利因素带来的施工风险，综合经济效益相当相当明显。 他 女 现 两 瞳 苹 抿 旅 杏 祷 算 娟 窃 习 排 电 阶 拢 棕 啃 恃 融 居 嫉 牛 徊 丰 稽 如 聘 虾 温 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 21 规 拌 猿 纷 亿 茅 昔 祸 医 间 矿 溢 腻 在 审 原 唱 障 囤 往 姆 锭 类 仔 淌 赴 掸 土 夜 撼 恢 拯 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 5 - - 海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法 交 流 材 料 22