滨海大桥基桩施工技术方案.docx
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滨海大桥基桩施工技术方案
##滨海新城滨海大桥B标
基桩施工技术方案
编制：
复核：
审核：
中交二公局
##滨海新城滨海大桥B标项目经理部
2011年9月
##滨海新城滨海大桥B标
基桩施工技术方案
1编制说明
1.1编制X围
##滨海新城滨海大桥B标桩根底施工技术方案编制X围：
滨海大桥主桥与曹娥江东、西岸水中引桥〔14#-35#〕墩的桩根底施工工程。
1.2编制依据
〔1〕《##滨海新城滨海大桥B标施工招标文件》；
〔2〕《##滨海新城滨海大桥B标施工合同文件》；
〔3〕《##滨海大桥工程第2合同两阶段施工图设计》；
〔4〕《##县滨海大桥工程地质勘察报告〔详勘〕》；
〔5〕《##滨海大桥B标施工图技术交底要点说明》；
〔6〕国家、行业相关标准；
〔7〕《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）；
〔8〕《公路桥涵设计通用规X》（JTGD60-2004）；
〔9〕《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规X》（JTGD62-2004）；
〔10〕《公路桥涵地基与根底设计规X》（JTJ024-1985）；
〔11〕《公路桥涵施工技术规X》（JTG/TF50-2011）；
〔12〕《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-2004）。
1.3编制原那么
〔1〕依据相关的施工技术，编制最优的、最具可行性的施工方案，同时确保方案满足滨海大桥B标施工招标文件、设计图纸与相关规X要求；
〔2〕施工方案力求采用先进、可靠的工艺、材料、设备、到达技术先进，力求工艺成熟，具有可操作性。
〔3〕保证施工质量和确保计划工期如期完成。
〔4〕充分利用企业与社会现有设备、资源合理安排施工进度；
〔5〕通过快捷可靠的施工工艺、合理有效的资源组织，为计划工期如期完成提供有力保障；
〔6〕高度重视环境保护、施工平安问题。
2工程概况
2.1工程简介
滨海大桥工程项目位于##湾##工业新城西区与中区的中兴大道〔##县滨海工业区段又称北三路〕，跨越曹娥江。
道路起于兴滨路，西接柯海线，终于上虞沥海规划中的展望大道相交处。
本标段桥梁全长约1.357km，包括主桥和东西两岸水中引桥，其中主桥长343.6m。
滨海大桥按公路-1级荷载，行车速度60km/h，双向六车道城市桥梁设计。
主桥采用（77.8+188+77.8）m的三跨连续半漂浮自锚式悬索桥，主梁全宽43.2m，采用流线形扁平钢箱梁，正交异性钢桥面板，三跨间加劲梁总长342.6m。
中跨矢跨比为1/5，主缆采用预制平行镀锌钢丝索股，索股索夹内直径为234mm，索夹外直径为237mm，两侧主缆间距为35.6m，主缆直接锚固于箱梁梁端，梁端设压重混凝土；悬吊系统采用上端销接、下端承压的方式，吊索采用高强平行镀锌钢丝、PE套防护，吊索间距为9.6m，索夹与散索套均采用钢铸体销接式索夹；主索鞍采用全铸钢。
索塔为“H〞型索塔，塔柱为钢筋混凝土结构，横梁为预应力钢筋混凝土构件，钻孔灌注桩根底。
索塔上下游侧均布设有防撞墩，防撞墩也是采用钻孔灌注桩根底。
如图2.1-1为滨海大桥主桥桥型布置图。
图2.1-1滨海大桥主桥桥型布置图
东西两岸水中引桥均为2联5×50.68m的T梁结构，T梁采用现场预制，简支安装，现浇连接接头，为先简支后连续的结构体系。
桩基采用直径为1.8m的钻孔灌注桩，桥墩均为桩接承台接柱接盖梁式墩。
。
如图2.1-2、2.1-3分别为西岸与东岸水中引桥桥型布置图。
图2.1-2西岸〔滨海工业区侧〕水中引桥桥型布置图
图2.1-3东岸〔上虞侧〕水中引桥桥型布置图
2.2自然条件
本区属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季清楚，雨量充分，日照充足，无霜期长。
年平均气温16.5℃，8月最热。
多年平均降水量1403.0mm。
降雨集中在4～9月，5～6月为梅雨期，年平均湿度78～82%。
区内8-9月为台风季节，风向季节性变化明显，冬季多西北风，夏季多西南风，年平均风速2.9～5.5m/s，最大风速出现在台风时期，大于20m/s。
全年无霜期为200～250天，在晚春和秋冬季节有大雾和冰雹天气，对航运有较大要求。
曹娥江为##市内最大河流之一。
发源于##市磐安县尖公岭，流经新昌、嵊州、上虞，最后注入##湾。
多年平均高潮水位3.60m，多年平均低潮水位0.70m。
勘探期间，桥位处测得江水水面标高0.8～4.19m。
桥位处曹娥江水最深处达6-7m，平均水深缺乏3m左右，通过##湾与海水联系。
2.3航道情况
在主桥主跨设航道，单向通航净宽108米，双向通航净宽174米，通航净高按设计最高水位以上23米。
2.4工程地质条件
桥位区地处冲积海相沉积平原，地势较平坦，无不良地质现象。
特殊性岩土主要有软土〔淤泥质亚粘土〕，这些软土工程性质特点是高含水量、高压缩性、底强度和低透水性，工程性能差。
根据各地基土的地质时代、成因类型、岩性特征与物理力学性质等特点，大桥桥址区土体可划分为9个工程地质层组，33个工程地质层。
钻孔桩地质见图2.4-1。
图2.4-1钻孔桩地质构造柱状图
2.5主要工程概况与工程数量
2.5.1基桩工程概况
滨海大桥B标24#、25#墩4个主塔塔身根底采用左右幅别离式承台，每个承台下方设9根Φ180cm钻孔灌注桩，桩长均为80m。
主墩共设4个防撞墩，每个防撞墩下设8根Φ250cm钻孔灌注桩，桩长均为67m。
14#-23#墩与26#-35#墩采用左右幅连成整体的整体式承台，每个承台下设10根Φ180cm钻孔灌注桩，其中14#-22#墩桩长80m，23#墩桩长79.4m，26#墩桩长84.4m，27#-32#墩桩长85m，33#-35#墩桩长81m。
2.5.2主要工程数量
滨海大桥基桩工程工程数量表见表2.5-1。
表2.5-1钻孔灌注桩参数与数量统计表
桥墩位置
桩径〔m〕
基桩数量（根）
基桩长度（m）〔不计入基桩进入承台高度〕
总长度〔m〕
14#-22#
1.8
90
80.0
7200
23#
1.8
10
79.4
794
24#、25#
1.8
36
80
2880
26#
1.8
10
84.4
844
27#-32
1.8
60
85
5100
33#-35#
1.8
30
81
2430
防撞墩
2.5
32
67
2144
小计
268
21392
3施工组织设计
3.1总体施工安排
根据工程总体施工计划安排，主桥墩（24#、25#墩）根底施工是本工程的关键工序，控制着滨海大桥整个工程的工期计划。
针对全桥基桩工程与后续工程的施工计划安排，我部计划首先进展14#、15#、17#、18#墩基桩施工，施工完成后周转设备紧接着集中进展主墩〔24#墩和25#墩〕基桩的施工；之后再先后进展滨海侧和上虞侧水中引桥剩余桩基的施工，最后进展主墩防撞墩基桩施工。
3.2基桩施工计划
3.2.1成效分析
根据滨海大桥B标地质情况与我部以往水中基桩施工经历，单根钻孔灌注桩施工时间为5天，详细分析如表3.2-1所示。
表3.2-1单根钻孔灌注桩施工工效分析
编号
施工项目
作业时间
〔小时〕
控制工期
时间〔天〕
备注
1
钻孔
72
3
机械化操作，连续作业
2
一次清孔、提钻
2
0.13
强度作业，每天按16小时计
3
孔径、垂直度等的检测
2
0.13
强度作业，每天按16小时计
4
下钢筋笼
6
0.38
强度作业，每天按16小时计
5
下混凝土导管
2
0.13
强度作业，每天按16小时计
6
二次清孔
10
0.5
机械化操作，连续作业
7
混凝土灌注
6
0.25
必须连续作业
8
不可预见因素
12
0.5
9
合计
112
5
每根桩按5天进展施工控制
3.2.2施工计划
根据我部总体施工组织设计与总体施工计划，基桩施工计划见下表。
表3.2-2基桩施工计划表
施工墩位
开场施工时间
完毕施工时间
工期〔天〕
基桩数量〔根〕
14#、15#、17#、18#
2011.11.4
2011.12.23
50
40
24#、25#
2011.12.24
2012.2.6
50
36
16#、19#、20#、23#
2012.2.7
2012.3.27
50
40
21#、22#、34#、35#
2012.3.28
2012.5.16
50
40
30#～33#
2012.5.17
2012.7.5
50
40
26#～29#
2012.7.6
2012.8.24
50
40
主墩防撞墩
2012.8.25
2012.10.8
45
32
图3.2-1基桩施工计划横道图
图3.2-2基桩施工计划网络图
3.3人员组织
3.3.1施工人员组织
在水中基桩施工过程中操作人员众多，作业层次复杂，加强现场管理与协调指挥将是基桩施工顺利完成的关键，为此，我部成立以项目总经理为总指挥，生产副经理为副总指挥各部门和相关作业队参加的施工组织体系。
总指挥负责基桩施工的全面工作，副总指挥具体负责工作的全面落实，下设多个专业职能小组，共同确保全部水中基桩施工的顺利进展。
图3.2-1施工组织机构框图
3.3.2劳动力组织
为确保工期，我部准备下设两个作业队、六个配合班组。
作业队一为基桩施工作业队，负责全部基桩施工任务。
作业队二为混凝土生产运输作业队，负责所有基桩混凝土的生产与运输任务。
其它班组配合作业队的工作。
钢筋作业班负责基桩钢筋笼的制作与下放；试验室负责原材料的检验、配合比的设计、现场砼配合比的调整、控制以与联系监理工程师进展试验和检验工作；测量组负责桩位放样、复测以与联系监理工程师进展复测工作；电工班负责基桩施工用电配置和现场用电管理；机械组负责现场所有机械设备的管理、调度以与机械设备的操作；钢结构加工班负责小型设备的加工制作。
劳动力生产配备详见表3.3-2。
表3.3-2劳动力生产配备表
机构
工种
砼工
电焊工
吊装工
钻机工
普通工人
机械工
合计
基桩施工作业队
15
10
5
10
25
6
71
砼生产运输作业队
—
5
—
—
30
—
35
钢结构加工班
—
22
6
—
12
6
46
钢筋作业班
—
20
12
—
20
8
60
机械组
—
—
—
—
6
5
11
电工班
电工2人
试验室
试验员4人
测量组
测量员4人
3.4机械设备的配备与水电的配置
3.4.1主要施工机械设备的配置
根据工程施工要求，基桩工程施工的主要机械设备见表3.4-1所示。
表3.3-1基桩施工机械配备表
序号
施工机械名称
型号（规格）
单位
数量
1
拌和站
HZS-120
套
2
2
旋挖钻机
XR-280
套
6
3
混凝土运输车
8m3
台
8
4
50t履带吊
QUY50A
台
3
5
平板车
10t
台
4
6
25t汽车吊
中联重科
台
2
7
发电机
450KW
台
1
8
变压器
800KVA
台
1
9
变压器
630KVA
台
1
10
泥浆泵
22kw
台
4
11
泥浆别离器
ZX-200
个
4
12
大料斗
10m3
个
2
13
小料斗
5m3
个
2
14
导管
φ325mm×10mm
米
-
15
钢筋加工设备
-
套
5
16
电焊机
BX3-500
台
16
17
振桩锤
DZJ-135
台
2
18
空压机
台
2
3.4.2水电的配置
（1）供水
混凝土拌和用水采用饮用水或符合《公路桥涵施工技术规X》〔JTG/TF50-2011〕要求与氯离子含量不超过5mg/cm3的水。
（2）供电
电源从就近电源接口接入生产区。
在栈桥方向安装一台800KVA变压器,混凝土拌和站安装一台630KVA变压器，以满足混凝土的生产以与钻孔灌注桩施工用电要求,并配备1台450KW发电机组，以备停电使用。
4主要施工方案与施工工艺
4.1施工方案综述
4.1.1主桥主墩基桩施工方案综述
主桥主墩（24#、25#墩）根底采用矩形承台，单个承台下设9根φ1.8m的钻孔灌注桩。
单桩桩长80m，桩顶标高-0.6m，桩底标高-80.6m.桩基3排3列矩形布置，为C30水下混凝土。
图4.1-1主墩24#〔25#〕墩基桩桩位布置图（cm）
两岸搭设栈桥贯穿曹娥江，在主墩位置搭设支栈桥与钻孔平台，变水上施工为“陆上〞施工，护筒的打设与其它吊装作业均采用50t履带吊悬振完成，护筒振沉设备采用DZJ135型沉桩机，单个主墩钻孔桩的施工拟采用1台XR-280旋挖钻机。
4.1.2引桥墩与过渡墩基桩施工方案综述
引桥墩与过渡墩〔14#-23#、26#-35#〕墩均采用矩形整体式承台，单个承台下设10根φ1.8m钻孔灌注桩，基桩5排2列矩形布置，均采用C25水下混凝土。
图4.1-2引桥墩桩位布置图（cm）
对于局部位于水中的14#、15#、34#、35、墩，桩基施工时通过制作土工筑岛围堰，变水中为陆地施工。
对于其它墩，通过主栈桥搭设钻孔平台，变水上为陆地施工，其施工工艺与主桥主墩保持一致。
4.1.3主桥防撞墩基桩施工方案综述
主桥4个防撞墩均采用矩形别离式承台，单个承台下设8根φ2.5m钻孔灌注桩。
基桩梅花形布置，均采用C30混凝土。
通过主栈桥搭设钻孔平台，变水上为陆地施工，其施工工艺与主桥主墩保持一致。
图4.1-3防撞墩桩位布置图（cm）
4.2施工准备
4.2.1钻孔平台的搭设
根据实际情况，滨海大桥14#、15#、34#、35#墩位于江边浅滩上，我部拟制作土工围堰作为其钻孔平台。
图4.2-115#墩土工围堰平面布置图（cm）
对于滨海大桥16#～33#墩，桩基施工前必须进展钻孔平台的搭设，钻孔平台在现有主栈桥的根底上搭设完成，其钢管桩与护筒的打设采用50t履带吊悬振完成，振沉设备采用DZJ90/DZJ90型振桩锤。
钻孔平台形式与构造详见《钻孔平台施工技术方案》，即将单独上报。
4.2.2桩位放样与复核
在进展施工放样前对各桩位的坐标进展计算，采用一人计算，一人复核，并将坐标报监理工程师审批后才进展下一步的桩位放样工作。
测量人员根据基线控制点和高程点、桩位平面图与现场基准水准点，使用华测X90GPS仪器测定桩位，并用护桩引到护筒上和平台上。
桩位偏差严格控制在50mm之内，在测量监理工程师验收前方可开钻。
基点应做特殊专门保护，不得损坏。
4.2.3钢护筒的埋设
〔1〕钢护筒形式
钢护筒直径、壁厚、长度确实定
钢护筒直径为2.1m；均采用10mm钢板制作而成。
钢护筒长度根据各墩地质情况确定，引桥桩基钢护筒长度一般为18m左右，主桥桩基钢护筒长度为22.5m。
钢护筒局部加强
护筒分两节施工，在护筒两端部30cm高度X围内沿环向一周均设φ12mm的加强箍，并在护筒端部位置布置十字撑以满足振动沉桩机打设和存放、运输的需要。
〔2〕钢护筒振桩锤的选择
配置DZJ-135型沉桩机，该锤参数如下：
表4.2-1DZJ-135振动锤性能表
电机功率
（kW）
偏心力矩
（N·m）
振动频率
（r/min）
激振力
（kN）
机重
（kg）
允许拔桩力
（kN）
135
0～754
1100
843
10720
392
必要时采用双机联动，确保设计要求的护筒底标高。
〔3〕钢护筒加工、运输
钢护筒在专业加工厂分节加工制作，采用Q235钢板在工厂卷制，用三辊轴卷管机卷制，卷制的要求要符合以下标准。
表4.2-2钢护筒卷制控制标准
偏差部位
允许偏差
备注
外周长
±0.5%周长，且不大于10mm
测量外周长
管端椭圆度
0.5%d，且不大于5mm（d为管径）
椭圆度指管端两相互垂直直径之差
管端整平度
2mm
管端平面倾斜
2mm
〔4〕护筒导向定位
钢护筒采用刚度较大的辅助桩与导向架进展导向定位。
〔5〕钢护筒振沉
采用导向架定位、50t履带吊悬吊一台DZJ-135振桩锤打设，根据护筒长度，分次打入钢护筒，对于较短的护筒一次性打设完成。
（6）钢护筒对接要求
护筒对接时现场采用吊垂球测定，当满足相邻管节的管径偏差要小于3mm，对口的板边高差△要小于1.0mm时，满焊两节对接护筒坡口位置，两节钢护筒连接完成。
（7）护筒复核
在护筒埋设完成后，需对护筒位置进展复核，根据桩位坐标值，放出桩位位置，然后在护筒上进展十字线定位，计算护筒偏位，满足要求前方可进展下一步施工。
4.3钻孔施工
4.3.1钻机选择
考虑到本工程基桩数量较多，工期较紧，施工面广，我部拟采用施工效率较高的徐工XR280旋挖钻机。
钻机技术参数见下表4.3-1：
图4.3-1SR280钻机
表4.3-1SR280钻机与技术参数
发动机
型号
CUMMINSQSM11-C400
额定功率
KW/rpm
298/2100
动力头
最大输出扭矩
kN·m
280
转速
r/min
7～22
最大钻孔直径
带套管
mm
Ф2000
不带套管
mm
Ф2500
最大钻孔深度
m
88（6节）,74（标配5节）
加压油缸
最大压力
KN
210
最大提升力
KN
220
最大行程
m
6.0
主卷扬
最大提升力
KN
260
最大卷扬速度
m/min
≥60
副卷扬
最大提升力
KN
100
最大卷扬速度
m/min
≥65
钻桅倾度
侧身/前倾/后倾
±4°/5°/15°
底盘
底盘
最大行走速度
KM/h
1.5
最大爬坡度
%
40
最小离地点间隙
mm
425
履带宽度
mm
800
履带间距
mm
3500～4800
液压系统
工作压力
Mpa
32
整机工作质量
t
82
外形尺寸
工作状态
mm
10670×4800×23146
运输状态
mm
17380×3500×3494
假设在实际钻孔施工过程中，遇到特殊地质状况，旋挖钻效率受到较大影响时，再根据实际情况调整钻机类型，选用适宜钻机〔例如盘旋钻、冲击钻等〕，相关施工方案将另行补充。
4.3.2泥浆制备的技术与操作要求：
（1）泥浆循环系统
泥浆循环系统主要组成：
造浆机、储浆池〔利用钢护筒连通〕、循环沉淀池、泥浆泵、渣浆别离器与相关导管等，充分利用机械效能，尽量减少平台占用空间。
钻孔泥浆采用泥浆泵抽出再通过泥浆净化器过滤，合格的泥浆排至周围护筒内重复使用。
护筒通过连通管相连，不合格的泥浆直接排往泥浆船中。
浇筑混凝土过程中溢出的可回收的泥浆，用引流槽引流至正在钻孔作业的护筒内循环使用或未开钻的护筒内储藏，不能回收利用的排放到泥浆船内。
（2）泥浆制备的技术
将膨润土、水、纯碱等按比例制成基浆。
其各组成成分性能和用量如下：
膨润土：
主要成分为蒙脱石，分钙土和钠土，使用时参加纯碱改造成钠土用于配浆。
他具有相对密度低、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、造浆能力大等优点。
烧碱〔NaOH〕：
调整泥浆的ph值，使其保证在8—10的偏碱性X围内，以保证水化膜的厚度，提高泥浆的胶体率〔稳定率〕和稳定性，降低失水量，同时防止了因ph值过小而引起钻头锈蚀和粘土颗粒难于分解而降低粘度，也防止了ph值过大而引起粘土颗粒凝聚力减弱而造成裂解使孔壁坍塌。
新制泥浆每1m3配比为水：
膨润土：
NaOH＝1000：
120：
1（kg），配比应根据各个桩位处实际地质情况进展反复适配。
基浆制作时：
先将一定量的水参加造浆机中，再按比例参加膨润土，利用制浆机的机械功能进展高速旋转〔1440r/min〕搅拌10min，使膨润土颗粒充分分散，再按比例参加纯碱进展充分搅拌制成基浆。
表4.3-2基浆的性能指标
粘度（s）
容重〔g/cm3〕
含砂率（%）
PH
胶体率
20～22
1.02～1.06
0.3%
8～10
98%
（3）钻进中泥浆的控制与检测
钻进中泥浆的性能指标对成孔质量的优劣起着至关重要的作用，控制好钻进泥浆尤为重要。
钻孔中泥浆检测的频率为2小时一次,主要控制泥浆池回流泥浆指标，保证进入孔内泥浆质量。
表4.3-3钻进中泥浆要求
粘度（s）
容重〔g/cm2〕
含砂率
PH
胶体率
20～24
1.06～1.15
≤4%
8～10
≥98%
现场检测主要有四个指标：
相比照重、粘度、含沙率与PH值，每次检测数据做好记录，不定期的在试验室检测泥浆胶体率。
如地质条件出现变化或是与图纸不相符合时，在出渣口捞取钻渣样品，查明土类，同时增加泥浆的检测次数。
泥浆指标控制坚持分地层控制的原那么，在钻孔过程中要经常捞取钻孔中土样，和设计部门提高的地质资料相比照，根据不同的地层，采用不同的泥浆指标。
通过施工经历与现场试验孔分析泥浆性能的适应情况说明：
粉细砂土层对钻孔泥浆的影响和破坏较大，在钻进过程中应与时参加新浆或基浆，保持孔内泥浆指标的稳定。
4.3.3钻孔工艺
（1）测量定位与复检
测量人员根据基线控制点和高程点、桩位平面图与现场基准水准点，使用全站仪测定桩位，桩位放线应确保准确无误，定位精度为4cm。
经过监理复核前方可开钻。
（2）钻机就位
旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定。
钻进前先调整钻机的水平、垂直仪，然后伸缩钻杆，使钻头底部导向尖对准孔位中心，钻头自然放松，再根据护筒到钻头外壁的距离进展对位校核，严格控制孔位偏差在允许误差2cmX围内。
钻机在相邻孔位不同时开钻，当已浇注混凝土桩的强度未到达5MP时，相邻孔位同样不开钻。
（3）钻进工艺
①注入泥浆
泥浆符合要求，钻机就位准确后，采用泥浆泵向孔内初次注入泥浆，应垂直向孔中间进展入浆，防止泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。
严格控制孔内液面高度，旋挖过程中孔内要始终保持一定水头，每挖一斗都要与时向孔中内注一次泥浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力，保证护壁的质量。
注入泥浆和旋挖钻进要相互配合，钻头提出护筒时，应与时补充泥浆，补浆时不得使水头冲击孔壁，造成孔壁失稳。
以保证成孔质量。
②旋挖钻进要点
a钻机在不同地层钻进参数根据试桩钻机钻进参数作参考：
b钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进展钻孔。
开场钻进时先慢速，下钻和提钻速度为0.50m/s，并注意放斗要稳,当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，慢提钻斗将土卸于堆放地点。
特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差与时进展纠正。
c正常钻进施工中，要控制循环泥浆性能满足要求，每拌制100m3泥浆检测一次，现场每工班抽检比重、粘度、含砂
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