匝道桥钻孔灌注桩施工技术方案.docx
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匝道桥钻孔灌注桩施工技术方案
杭州湾跨海大桥Ⅲ-B合同
匝道桥钻孔灌注桩施工技术方案
路桥集团国际建设股份有限公司
杭州湾跨海大桥Ⅲ-B合同项目经理部
二○○五年十二月
匝道桥钻孔灌注桩施工技术方案
一、工程概况
1.1工程简介
本合同匝道桥共有钻孔灌注桩98根，其中A匝道有10根，B、C、D、E匝道各有22根。
桩底标高为-86.0m~-96.0m，桩顶标高为+3m，标高-40.0m~+3m，桩孔直径为2.5m，标高-40.0m以下部分为直径2.0m孔径，采用C30水下混凝土灌注。
1.2自然条件
1.2.1气象
⑴、气象特征值
海中平台区域气象特征值可依据大桥南岸慈溪气象站1954～2000年实测资料系列分析。
桥区气象特征值表表1-1
项目
慈溪
气温
极端最高气温（℃）
39.1
极端最低气温（℃）
-9.3
年平均气温（℃）
16.2
最冷月平均气温（1月）（℃）
4.1
最热月平均气温（7月）（℃）
28.3
35℃平均日数（d）
14.7
0℃平均日数（d）
28.9
降水
年平均降水量（mm）
1294.6
月最大降水量（mm）
569.3（6月）
50mm年降水日数（d）
2.7
最长连续降水日数（d）
19
风
最大风速（m/s）
22.6
极大风速（m/s）
31.9
常风向
ESE
强风向
NW
8级大风日数（d）
11.1
台风影响月份
5～11
年平均台风影响次数
2.56
雾日（d）
年最多
67
年平均
21.5
相对湿度（％）
年平均
81
雷暴日（d）
年最多
58
年平均
36.6
积雪深度（cm）
最大
17
⑵、设计风速
海中平台区域设计风速可采用王盘山站设计风速分析成果，见表1-2。
设计风速表表1-2
项目
高度（m）
30年
50年
100年
10
34.8
36.6
39.0
20
38.1
40.1
42.7
30
40.2
42.3
45.0
1.2.2水文
⑴、潮汐
①、潮汐特征
杭州湾属强潮河口，潮汐类型为不正规半日浅海潮，并有明显的日潮不等现象。
海中平台区域潮汐特征值可根据附近乍浦水文站长期验潮资料以及2000年9月和1999年5～6月桥区南岸短期验潮资料进行分析，成果详见表1-3（潮位基准面采用1985国家高程基准）。
潮汐特征值表1-3
项目
乍浦
庵东西二
实测最高潮位（m）
5.54
4.90
4.10
4.31
发生日期
1997.8.19
实测最低潮位（m）
-4.01
-2.97
-2.96
-2.78
发生日期
1930.9.24
平均高潮位（m）
2.52
3.31
2.95
3.03
平均低潮位（m）
-2.12
-2.00
-2.19
-2.11
最大潮差（m）
7.57
7.44
6.98
6.54
发生日期
1962.8.2
最小潮差（m）
2.39
3.5
3.55
发生日期
平均潮差（m）
4.65
5.30
5.13
5.13
平均涨潮历时
5:
27
5:
22
5:
19
5:
28
平均落潮历时
6:
59
7:
01
7:
06
6:
57
统计年限
1930～1999
2000.09
1999.05
1999.05
②、设计水位
设计年极值高水位表1-4
频率P（%）
0.33
1
2
5
重现期（a.）
300
100
50
20
潮位（m）
6.15
5.80
5.55
5.30
设计年极值低水位（m）表1-5
频率P（%）
99
98
重现期（a.）
100
50
潮位（m）
-3.58
-3.56
⑵、设计流速
平台水域涨、落潮垂线平均最大流速（单位：
m/s）表1-6
重现期
（年）
乍浦站潮差
（m）
垂线平均最大流速
垂线号
2006
100
8.2
Vf
3.44
Ve
2.60
50
7.8
Vf
3.34
Ve
2.55
5
7.3
Vf
2.92
Ve
2.51
注:
Vf－涨潮流速，Ve－落潮流速。
⑶、设计波要素
设计波要素表1-7
重现期
（a.）
波向
H1%
（m）
H4%
（m）
H13%
（m）
T
（s）
100
NE
5.80
4.99
4.08
7.66
ENE
6.29
5.43
4.50
8.04
E
4.87
4.17
3.39
6.94
ESE
4.63
3.96
3.21
6.73
SE
4.31
2.98
1.94
6.52
50
NE
5.45
4.69
3.83
7.36
ENE
6.00
5.18
4.29
7.85
E
4.64
3.97
3.22
6.73
ESE
4.40
3.76
3.05
6.63
SE
4.13
3.52
2.85
6.40
5
NE
4.18
3.58
2.93
5.57
ENE
4.83
4.12
3.36
6.94
E
3.77
3.22
2.56
6.03
ESE
3.50
2.98
2.37
5.79
SE
3.36
2.85
2.29
5.67
⑷、基础冲刷计算和试验成果
海中平台冲刷试验成果表表1-8
桥墩类型
冲刷前高程（m）
一般冲刷
（m）
局部冲刷
（m）
河床演变
（m）
冲刷后高程
（m）
匝道桥
试验值
-16.4
-12.9
-27.8（修正）
计算值
-16.4
-10.6
-27.0
⑸、壅水高度
区域最大壅水高度为0.09m。
1.2.3工程地质
根据杭州湾跨海大桥海中平台施工图阶段《工程地质勘察报告》（2003年9月），海中平台区域典型的地层分布由上至下分别为：
②1层：
灰黄～灰色亚砂土（Q43al-m）
饱和，软～流塑，土质不均，顶部约1.00m为淤泥。
该层连续分布于地表，顶板标高－11.33～－10.94m，厚度5.60～9.60m。
含水量W=30.0%（平均值，下同）,密度γ=18.9kN/m3，孔隙比e=0.881，塑性指数IP=6.2，压缩系数a0.1-0.2=0.16MPa-1，压缩模量Es=11.76MPa，标准贯入击数N=6.2击。
为可液化地基土，强度极低，工程地质条件极差。
③层：
灰色淤泥质亚粘土（Q42m）
饱和，流塑，局部软塑，夹1～3mm粉砂薄层，具水平层理。
该层连续分布，顶板标高－20.68～－16.84m，顶板埋深5.60～9.60m，厚度24.4～28.50m。
W=37.8%，γ=18.0kN/m3，e=1.085，IP=15.3，IL=1.26，a0.1-0.2=0.52MPa-1，Es=3.97MPa，N=3.9击。
为软弱地基土，强度极低，工程地质条件极差。
④1层：
灰色淤泥质粘土（Q42m）
饱和，软塑～流塑，土质均匀，局部夹1～3mm粉砂薄层。
该层连续分布。
顶板标高－45.69～－44.00m，顶板埋深32.80～34.60m，厚度7.40～12.50m。
W=46.2%。
γ=17.0kN/m3，e=1.388，IP=24.3，IL=0.95，a0.1-0.2=0.60MPa-1，Es=4.02MPa，N=6.9击。
为软弱地基土，强度极低，工程地质条件极差。
⑤1层：
灰色亚粘土（Q41al-m）
饱和，软塑，具水平层理，夹薄层粉细砂。
该层连续分布。
顶板标高－57.14～－52.96m，顶板埋深42.00～46.00m，厚度1.50～10.10m。
W=29.9%，γ=18.5kN/m3，e=0.854，IP=13.9，IL=0.93，a0.1-0.2=0.42MPa-1，Es=4.68MPa，N=8.5击。
强度低，工程地质条件差。
⑦1层：
灰～浅灰色粉、细砂（Q32al-m）
饱和，密实，含云母碎片，主要成份为石英、长石，偶夹薄层状粘性土，分选性一般，多呈上下两层，上部为粉砂，下部为细砂，局部为中砂。
该层分布连续。
顶板标高－67.24～－56.15m，顶板埋深45.00～56.10m，厚度2.10～10.90m。
W=19.8%，γ=19.2kN/m3，e=0.671，a0.1-0.2=0.15MPa-1，Es=11.13MPa，N=38.6击。
强度较高，工程地质条件较好。
⑦1夹层：
灰色亚粘土（Q32al-m）
饱和，软塑，夹3～8mm细砂薄层。
该层呈透镜体局部分布于⑦1层中。
顶板标高－64.03～－60.60m，顶板埋深49.50～52.80m，厚度1.20～4.45m。
W=26.8%，γ=19.0kN/m3，e=0.813，IP=10.9，IL=0.84，a0.1-0.2=0.33MPa-1，Es=5.63MPa，N=14.4击。
分布不连续，强度较低，工程地质条件较差。
⑧11层：
灰～灰褐色亚粘土（Q32al-m）
饱和，软塑，夹厚5～20mm粉细砂薄层，具水平层理，该层分布连续，厚度较小。
顶板标高－69.47～－63.56m，顶板埋深52.40～58.30m，厚度3.70～10.30m。
W=32.0%，γ=18.6kN/m3，e=0.942，IP=12.2，IL=0.73，a0.1-0.2=0.34MPa-1，Es=5.69MPa，N=14.7击。
强度较低，工程地质条件较差。
⑧12层：
蓝灰色粘土（Q32al-l）
饱和，硬塑，土质均匀。
该层分布连续。
顶板标高－76.00～－72.53m，顶板埋深61.30～64.80m，厚度2.20～3.90m。
W=23.8%，γ=19.8kN/m3，e=0.713，IP=19.4，IL=0.18，a0.1-0.2=0.15MPa-1，Es=11.47MPa，N=26.5击。
工程地质条件一般。
⑧21层：
灰色粘性土（Q32al-l）
以亚粘土为主，局部为粘土，饱和，软塑。
该层分布连续,厚度不均匀。
顶板标高－78.20～－75.43m，顶板埋深64.20～67.00m，厚度1.20～6.30m。
W=32.3%，γ=18.7kN/m3，e=0.920，IP=13.6，IL=0.82，a0.1-0.2=0.23MPa-1，Es=8.35MPa，N=20.6击。
工程地质条件较差。
⑧透层：
灰色亚砂土（Q1al）
饱和，硬塑。
呈透镜体分布于⑧2１、⑧22层中，厚度较小，仅见于PK1、PK2、PK4、PK8、PK9孔。
顶板标高－84.04～－70.30m，顶板埋深59.10～72.80m，厚度0.80～3.00m。
W=25.2%，γ=19.7kN/m3，e=0.710，IP=4.4，a0.1-0.2=0.14MPa-1，Es=12.21MPa，N=49.0击。
工程地质条件较差。
⑧22层：
蓝灰色粘性土（Q32al-l）
以粘土为主，局部为亚粘土，饱和，硬塑，土质均匀，局部夹粉砂薄层。
该层分布连续。
顶板标高－84.70～－78.18m，顶板埋深67.10～73.60m，厚度4.30～10.20m。
W=28.3%，γ=19.4kN/m3，e=0.813，IP=20.3，IL=0.37，a0.1-0.2=0.17MPa-1，Es=10.66MPa，N=25.0击。
工程地质条件较好。
⑨层：
灰～浅灰色粉、细砂（Q31al）
饱和，密实，分选性较差，局部含砾石。
该层分布连续。
顶板标高－92.10～－86.56m，顶板埋深75.40～80.90m，厚度2.00～6.50m。
W=22.5%，γ=19.5kN/m3，e=0.685，a0.1-0.2=0.13MPa-1，Es=13.00MPa，N=47.3击。
工程地质条件较好。
⑨夹1层：
灰色亚粘土（Q31al）
饱和，软塑，土质均匀。
该层仅见于PK1、PK12、PK17、PK18孔。
顶板标高－92.55～－88.74m，顶板埋深77.50～81.40m，厚度2.80～5.00m。
W=29.7%，γ=19.5kN/m3，e=0.811，IP=16.7，IL=0.77，a0.1-0.2=0.29MPa-1，Es=6.28MPa，N=17.8击。
工程地质条件较差。
⑨夹2层：
灰绿～灰黄色粘性土（Q31al）
以粘土为主，局部为亚粘土，饱和，硬塑，含钙质结核。
该层分布连续。
顶板标高－96.30～－91.30m，顶板埋深80.00～85.10m，厚度4.10～9.50m。
W=25.9%，γ=19.7kN/m3，e=0.750，IP=18.9，IL=0.18，a0.1-0.2=0.16MPa-1，Es=10.94MPa，N=27.9击。
工程地质条件好。
⑩层：
灰黄、棕黄色粘性土（Q22al-l）
饱和，硬塑，夹蓝灰色条纹，偶含钙质结核。
该层分布连续，厚度大，仅控制性孔揭穿。
顶板标高－102.40～－99.43m，顶板埋深88.20～91.20m，揭露厚度9.10～22.40m。
W=23.2%，γ=20.3kN/m3，e=0.660，IP=18.5，IL=0.16，a0.1-0.2=0.13MPa-1，Es=12.79MPa，N=30.8击。
工程地质条件好。
层：
灰黄～褐黄色粉、细砂（Q22al）
饱和，密实，含云母碎片，分选性一般，局部砂质较纯，该层仅在控制性钻孔中揭露，顶板标高－123.30～－116.70m，顶板埋深105.50～122.20m，揭露厚度4.00～10.70m。
W=22.0%，γ=19.4kN/m3，e=0.699，a0.1-0.2=0.16MPa-1，Es=10.59MPa。
工程地质条件好。
夹层：
灰黄色粘性土（Q22al-l）
饱和，硬塑，间蓝灰色条纹，含少量钙质结核，该层仅控制性孔揭露，顶板标高－128.90～－118.70m，顶板埋深107.50～117.80m，揭露厚度2.30～7.00m。
W=21.6%，γ=20.4kN/m3，e=0.623，IP=17.1，IL=0.18，a0.1-0.2=0.15MPa-1，Es=10.92MPa。
工程地质条件好。
1.2.4水文地质
平台区域通过水质分析，地下水水化学类型为Cl-Na型，属于弱碱性微咸水（低矿化水）；海水和潜水水化学类型为Cl-Na型，属于弱碱性咸水（中矿化水）。
经判别地下水对混凝土无腐蚀性、对钢结构具有中等腐蚀性；海水对混凝土具弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性，地下水和海水对钢筋混凝土中的钢筋具有中等腐蚀性。
根据钻探揭示的第二承压水，具有一定的压力，钻孔桩施工时应重视。
1.2.5地震活动性
海中平台区内的海底地形平坦，勘察区及其附近无活动性断裂，近场区范围内未记载有5级以上地震。
平台区域地震活动较弱，历史上未记载到地震。
平台区域的地震基本烈度为Ⅵ度。
1.3施工依据
⑴、杭州湾跨海大桥土建工程施工《招标文件》
⑵、杭州湾跨海大桥土建工程施工招标文件《参考资料》及《参考资料补充》
⑶、《施工图设计》（第七卷海中平台第四册匝道桥第二分册下部结构）
⑷、执行规范、标准
《杭州湾跨海大桥专用技术规范》（2005年8月10日发布）
《杭州湾跨海大桥专项质量评定标准》（2005年8月10日发布）
《公路桥涵施工技术规范（附局部修订本）》（JTJ041-2000）
《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2003）
《港口工程桩基工程规范》（JTJ254－98）
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）
《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268-96）
《水运工程混凝土质量控制标准》（JTJ269-96）
《港口工程混凝土设计规范》（JTJ267－98）
《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）
《建设工程施工现场供电安全规范》（GBJ50194-93）
《海上交通安全法》
二、资源配置
2.1人力资源配置
表2-1
工种
人数
工作内容
钻孔技术工
64
钻孔施工
沉桩配合
8
钢管桩沉桩配合组
混凝土工
30
钻孔桩水下混凝土施工、拌和站配合人员
吊装工
20
栈桥搭设、拆除，钢筋笼吊安
钢筋工
40
钢筋笼加工、下放
电工
4
各工序施工用电管理
电焊工
15
栈桥搭设
拌和站（含运料）
20
拌制砼、运输砼、备料等
管道工
10
管道安装、拆除
总计人数
211人
2.2主要施工设备配置
表2-2
序号
设备
规格
数量
用途
1
钻机
中昇ZSD25
2
钻孔施工
2
钻机
韩国
斧玛RC－300
2
钻孔施工
3
钻机
GW-25B
2
钻孔施工
4
空压机
SPE920
6
钻孔施工
5
泥浆分离器
ZX－200
6
钻孔施工
6
混凝土拌和站
60m3/h
2
混凝土拌和
7
输送泵
三一80m3/h
3
混凝土输送
8
打桩船
1
钢护筒、临时钢管插打
9
运桩船
75.8m×15.8m
1
钢护筒、临时钢管运输
10
拖轮
2600HP
1
非自航船舶拖带
11
抛锚艇
1
起、抛锚
12
浮吊
150t全回转
1
栈桥搭设、拆除，拔桩等
13
交通船
2
海上交通
14
运输船
3
材料运输
15
汽车吊
60t、25t
2
海上施工基地物件起吊
16
履带吊
50t
1
栈桥物件起吊
17
龙门吊
40t
2
栈桥上物件吊、运
18
发电机
300KVA
4
电能供给
19
振桩锤
1
临时钢管桩拔除
主要设备性能简介：
⑴、钻机
根据我公司在东海大桥钻孔灌注桩施工过程中取得的经验，结合本工程匝道桥桩基础实际的地质条件，选用6台性能先进的全气举反循环钻机。
其中中昇ZSD250型钻机气举反循环钻机其主要技术性能表如表2-3所示：
中昇ZSD250型钻机技术性能表表2-3
钻孔直径（m）
φ1.2~φ2.5
钻杆长度/节（m）
2.4
钻孔深度（m）
140
钻杆重量/节（t）
0.42
最大扭矩（kN·m）
150
整机尺寸（m）
4.6×4.6×6.4
转速（r/min）
0～16
主机重量（t）
18
提升能力（kN）
1000
最大配重（t）
20
排渣方式
气举或泵吸反循环、
正循环
总功率（kw）
145
中昇ZSD250型钻机实物图如图2-1所示：
图2-1ZSD250钻机
⑵、空压机
一台钻机配备1台SPE920型电动移动螺杆式空压机，作为钻孔排渣设备，共6台。
SPE920型空压机技术性能表表2-4
排气压力
（Mpa）
排气量
（m3/min）
功率
（KW）
机组外形尺寸
（长m×宽m×高m）
整机重量
（t）
1.2
20
160
3.6×1.9×1.95
3.8
⑶、泥浆分离器
为了钻孔施工高质、高效、经济、文明地进行，通过同类产品比选，结合实际施工需要，选用宜昌黑旋风工程机械有限公司生产的ZX－200型泥浆净化装置，共6台。
ZX－200型泥浆净化装置技术性能表表2-5
最大泥浆处理量（m3/h）
200
筛分出的渣料含水率
≤30％
净化除砂效率（－0.074㎜级）
≥90％
整机尺寸（m）
3.54×2.25×2.8
装机总功率（kw）
48
整机重量（t）
4
渣料筛分能力（t/h）
25~80，可根据钻孔进尺的不同而调整。
达到最大净化除砂效率时泥浆
最大相对密度（g/㎝3）
1.2
马氏（苏氏）漏斗粘度（s）
＜40（30）
含砂量
＜20％
图2-2ZX－200型泥浆净化装置
⑷、打桩船
钢护筒和临时钢管桩的插打采用“路桥建设桩8号”打桩船，该船配备D180、D150柴油锤及特制（同时适用于临时钢管桩及钢护筒）节能替打。
该船已经为东海大桥、苏通大桥打下了百多根直径2.8m以上的钢护筒，定位精度高，操作安全，效率高。
⑸、龙门吊
为满足钢筋笼的下放、钻机等大件物件的移位，在施工栈桥上设置2台吊重40t单龙门吊，净跨9.75m，净高15.46m，由专业厂家设计、加工。
三、施工顺序及计划安排
3.1施工顺序
根据总工期的要求及工程的实际情况，确定匝道桥钻孔灌注桩的施工顺序示意图如图3-1所示，详细的施工顺序详见施工计划安排：
图3-1-1
图3-1-2
图3-1-3
图3-1-4
图3-1-5
图3-1-6
3.2施工计划安排
表3-1
施工内容
施工用时
开始时间
结束时间
备注
1、沉桩施工
250工作日
2006-1-1
2006-9-7
利用匝道桥沉桩间隙进行海中平台钢管桩沉桩施工
B1～B22、C22～C21墩栈桥沉桩
25工作日
2006-1-1
2006-1-25
A1～A5、D22～D20、E1～E3墩栈桥沉桩
16工作日
2006-1-26
2006-2-10
E4～E10墩栈桥沉桩
7工作日
2006-2-11
2006-2-17
平台沉桩（150根）
42工作日
2006-2-18
2006-3-31
E11～E22墩沉桩施工
12工作日
2006-4-1
2006-4-12
平台沉桩（50根）
15工作日
2006-4-13
2006-4-27
D1～D12墩沉桩
12工作日
2006-4-28
2006-5-9
平台沉桩（110根）
30工作日
2006-5-10
2006-6-8
D13～D19墩栈桥沉桩
8工作日
2006-6-29
2006-7-6
C20～C9墩沉桩施工
12工作日
2006-8-2
2006-8-13
C8～C1墩沉桩施工
8工作日
2006-8-31
2006-9-7
2、栈桥搭设施工
279工作日
2006-1-15
2006-10-20
B1～B22、C22～C21墩栈桥搭设
40工作日
2006-1-15
2006-2-23
A1～A5、D22～D20、E1～E3墩栈桥搭设
18工作日
2006-2-24
2006-3-13
E4～E10墩栈桥搭设
12工作日
2006-3-14
2006-3-25
E11～E22墩栈桥搭设
24工作日
2006-4-13
2006-5-6
D1～D12墩栈桥搭设
24工作日
2006-5-7
2006-5-30
D19～D13墩栈桥搭设
14工作日
2006-7-5
2006-7-18
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