榕江特大桥7173号主墩桩基施工组织设计.docx
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榕江特大桥7173号主墩桩基施工组织设计
榕江特大桥71~73号主墩桩基施工组织设计
一、工程概况
71~73号墩是榕江特大桥跨越榕江2x220m主桥桥墩，路线与榕江近乎正交，江面宽850m，施工水深约10m，三个主墩位于榕江万吨级航道的通航水域。
1、桩基设计情况
榕江特大桥71~73号主墩每个墩设计有11根直径2.8m的钻孔灌注桩。
表1桩基设计参数表
墩号
桩径（m）
桩顶标高（m）
桩底标高（m）
桩长（m）
单桩砼数量（m3）
71
2.8
-12.807
-102.807
90
562.2
72
2.8
-13.907
-91.907
78
491.3
73
2.8
-12.307
-91.807
79.5
497.1
注：
本表中桩顶标高取的承台底标高，现场施工时桩头标高应根据设计桩基图纸中桩头伸入承台长度确定。
2、地质情况
71~73号墩位覆盖层厚度约40m，主要由淤泥质土和中、粗砂组成，下伏基岩为花岗岩。
根据地质钻探结果，墩位处覆盖层和岩层从上至下的典型构成如下。
表2覆盖层和岩层典型构成
墩号
土工代号
顶标高
（m）
厚度
（m）
工程地质情况
[σ]
（KPa）
[τ]
（KPa）
71
号
墩
（2）1
-5.50
12.48
流塑状淤泥质土
20
20
（3）7
-17.98
6.3
中密中砂
200
55
（3）1
-24.28
7.3
流塑状淤泥质土
50
30
（3）9
-31.58
9.7
中密粗砂
220
70
（3）3
-41.28
4.2
硬塑状粉质粘土
180
（4）1
-45.48
17
全风化花岗岩
250
（4）2
-62.48
强风化花岗岩
500
72
号
墩
（2）1
-7.33
14.49
流塑状淤泥质土
20
20
（3）7
-21.82
5.1
中密中砂
200
55
（3）1
-26.92
5.75
流塑状淤泥质土
50
30
（3）9
-32.67
12.95
中密粗砂
220
70
（4）1
-45.62
19.29
全风化花岗岩
250
（4）2
-64.91
5.8
强风化花岗岩
500
（4）3
-70.71
弱风化花岗岩
1000
73
号
墩
（2）1
-5.1
11.52
流塑状淤泥质土
20
20
（3）7
-16.62
5.9
中密中砂
200
55
（3）1
-22.52
6.3
流塑状淤泥质土
50
30
（3）9
-28.82
16.8
中密粗砂
220
70
（4）1
-45.62
30.6
全风化花岗岩
250
（4）2
-76.22
5.0
强风化花岗岩
500
（4）3
-81.22
弱风化花岗岩
1000
3、水文情况
桥位处的榕江水域受下游入海口海水的潮汐影响，为感潮水域段，每天水位涨落2m左右，设计最高通航水位2.965m，施工水位按2.634m考虑。
最大流量：
Q1%=8580m3/s，最高水位：
H1%=3.864m，最大流速：
V1%=1.36m/s属。
二、桩基施工质量控制标准
1、钢护筒安设的精度要求
钢护筒顶面中心允许偏差5cm，倾斜率不大于1/260（根据实际护筒长度及直径确定）。
2、钻孔桩位置的精度要求
孔位中心以钢筋笼中心为准，钻孔桩顶面中心允许偏差为5cm，倾斜率不大于1/100，群桩中心与设计中心的允许偏差为10cm。
3、钻孔直径≥2.8m，孔深不小于设计规定。
4、孔底沉淀厚度的要求：
灌注水下砼前，孔底沉淀厚度不得大于20cm。
5、钻孔平台钢管桩倾斜率在1%以内，位置偏差在30cm以内。
三、主要施工方案及施工方法
1、总体思路
71~73号墩均位于榕江江中，目前两岸便道还处于征地阶段，若考虑过通车栈桥上桥，至少需要三个月才能进行江中主墩施工，而江中主桥是本项目的控制性工程，需要尽早开工，故水中墩拟全部采用水上吊装和运输设备进行施工，所有设备和材料均通过高架码头下河，在搭设桩基钻孔施工平台的同时进行人行栈桥的搭设，砼运到岸边后通过输送泵沿人行栈桥泵送到墩位，水管及电力线路均通过人行栈桥到达墩位，人行栈桥拉通前墩上配备发电机组进行施工。
2、人行栈桥
人行栈桥从两岸江堤处开始搭设，在72和73号墩之间留出通航水域。
人行栈桥只做为施工人员通行，以及施工电缆线、水管及砼输送管道的依托结构，承受的荷载很小，其结构比较简单，施工速度较快。
（具体方案见栈桥施工方案）
3、桩基施工
桩基施工采用钢管桩、贝雷梁和工字钢搭设施工平台，采用旋转钻机反循环方式钻进成孔。
钻孔采用优质泥浆护壁。
采用陆上拌和站搅拌砼，以输送泵泵送到墩位，通过刚性导管浇注水下砼。
钻孔施工顺序：
三个主墩同时进行钻孔施工。
每个墩投入两台旋转钻机，先施工外侧8根桩基，再施工内侧3根桩基。
施工时两台钻机不能在相邻孔同时开钻，必须布置在四根桩的对角位置或相距更远的孔位。
3.1、吊装和运输
吊装和运输工作均以水上作业为主。
吊装使用浮吊以及安装在钢管桩平台上的塔吊，运输采用驳船和拖轮进行，在租用的高架码头下河。
3.2、施工平台搭设
施工平台既是钻孔平台，又是人员、机械设备的操作平台以及临时机具、材料等放置场。
保证平台有足够的强度、刚度和稳定性是桩基础顺利施工的关键。
施工平台采用钢管桩、贝雷梁搭设。
施工平台平面尺寸为30x29m，平台顶标高为7.168m。
施工平台按2~3台钻机同时作业考虑，一台钻机自重按110t考虑，包括空压机、泥浆桶等总重量150t。
平台钢管桩直径为φ80cm，采用8mm钢板卷制，底标高为-22.77~25.77m，顶标高为+5.23m，入土深度不小于15m。
钢管桩在横桥向布置8排，顺桥向布置3排，中间一排为2根钢管桩（除这两根钢管桩外，其他钢管桩均在钢围堰范围以外）。
钢管桩总数为18根。
钢管桩用打桩船振打至设计桩底标高。
钢管桩在振打过程中用卷扬机或手拉葫芦控制其稳定和平面位置。
按由上游往下游，由岸侧往江中方向顺序施工完成全墩18根钢管桩的施工，各钢管桩搭设到位后及时进行横向连接，增强稳定性。
钢管桩搭设完成后，顺桥向铺设8组双排单层贝雷梁，再横桥向铺I36作为钻机等机械设备的施工平台。
在钻孔施工时，利用部分没有钻孔施工的钢护筒作为贝雷梁的支撑，以减少钢管桩数量。
施工平台受力计算结果另见附件。
3.3、钢护筒制安
3.3.1钢护筒的设计与制作
每个墩共需安设11个钢护筒，钢护筒直径为3050mm（外径）。
采用δ16mm的钢板卷制，每根钢护筒根据浮吊的吊装能力分两节制作。
护筒顶标高+5.79m,护筒底标高-20.21~25.21m，根据桩位处河床标高，钢护筒埋置深度约15m。
钢护筒在车间加工完成，加工时应严格控制其精度和焊缝质量，具体要求见钢护筒结构图。
3.3.2钢护筒安装定位
用全站仪在施工平台上放出11根基桩的中心位置，安装导向装置，以浮吊吊安钢护筒，通过测量准确控制其平面位置，用吊锤吊线及水平尺控制垂直度，根据量测结果及时调整其垂直度，以160t液压振动锤振打钢护筒至设计标高，根据钢护的长度及直径，要确保钻头从护筒底口垂直顺利穿过，钢护筒倾斜度应不大于1/260，平面位置偏差控制在5cm以内。
钢护筒搭设完成后，在中间三根钢护筒上焊支撑牛腿，作为外侧8根桩钻孔施工时贝雷梁的中间支撑点，完成外侧8根桩后，解除中间三根桩的支撑牛腿，将其转移到外侧已成桩的钢护筒上，注意正在进行钻孔作业的桩基钢护筒不允许承受钻机等施工荷载。
3.4、钻孔泥浆制备及泥浆循环
3.4.1泥浆制备
泥浆在钻孔过程中的作用至关重要，其各项指标控制着钻孔的效率和成孔质量。
泥浆性能好，则其护壁效果好、孔壁泥皮薄而密，孔底沉淀少，可确保桩基础的有效承载力。
泥浆性能差，则其在孔壁会造成较厚而散的泥皮，且在胶结性能差的覆盖层中不易阻止孔壁塌方垮孔，而且也减少了桩周摩擦力，并在孔底形成很厚的沉淀，从而降低桩基承载力。
为此，应在试验室做好泥浆的配合比试验，严格控制好各项指标，并结合现场地质情况和泥浆钻孔经验，配备确保钻孔灌注桩顺利施工的优质泥浆。
泥浆主要由优质膨润土泥粉配制，外掺纯碱、PAM等化学剂。
泥浆既要达到护壁防止坍孔的效果，又要保持护筒内外水头差，使孔壁不漏水，泥浆在桩孔内既要能有效地悬浮钻渣，又要使钻渣在循环过程中迅速沉淀，以提高钻孔效率，保证成孔质量。
3.4.2泥浆的管理和回收
1）在进入某一土层前应调整泥浆指标，符合要求后方能钻进，切忌盲目进尺，尤其是在容易坍塌、漏失地层更应引起重视。
每次泥浆性能的调整应建立在取样试验的基础上。
处理剂的加入量很关键。
应根据试验结果和孔内泥浆数量以及泥浆循环速度确定，可以在一个循环周期内均匀加完，切忌乱加，以免使全部泥浆水土分层沉淀，造成施工质量事故和浪费。
2）在施钻过程中，根据钻进速度、地质情况，每二小时应测量一次泥浆指标。
在地质变化调整泥浆性能时，终孔循环清除沉淀层时，也应每1～2h测量一次泥浆指标。
根据检验结果和地质情况及时调整泥浆指标，确保泥浆各项指标满足要求。
钻孔过程中泥浆性能参考指标见表3。
表3钻孔过程中泥浆性能指标控制
比重
粘度
PH值
含砂率
泥皮厚
失水率
胶体率
泥砂层
1.02-1.06
16-20
8-10
≤4%
≤3mm
≤20ml
≥95%
砂砾层
1.10-1.15
20-35
8-10
≤4%
≤3mm
≤20ml
≥95%
岩 层
1.05-1.10
21-23
8-10
≤4%
≤3mm
≤20ml
≥95%
终孔
1.03-1.10
17-20
8-10
≤2%
/
/
≥98%
3）在施钻过程中，应根据钻进速度和排渣情况及时清理泥浆循环池，保证泥浆循环畅通和防止泥浆流失。
钻渣通过回收处理，运出施工场地，排放到所指定的地点，防止污染环境。
4）终孔循环降砂后，通过钻杆从孔底灌入10m高的新鲜泥浆，确保浇筑砼前桩底沉淀厚度满足规范要求。
5）浇砼时应避免砼从孔口掉入孔内，防止造成顶部泥浆沉淀。
6）灌注砼时，泥浆应回收利用，采取引流措施，将溢出的泥浆引流至已钻基桩钢护筒内或储浆桶处理，防止污染环境。
对于回收的泥浆，经测试加入适量的纯碱和PAM等处理剂，使其符合要求后待用。
3.4.3、泥浆循环系统
在墩位护筒内现场造浆开钻。
在江堤内砌筑造浆和贮浆池，以泥浆泵将泥浆沿栈桥泵送至墩位泥浆循环系统内补浆。
在平台及钢护筒上各放置1个泥浆桶，并以钢管或溜槽连接共同组成泥浆循环系统，通过滤网将泥浆中的钻渣分离出来，过滤后的泥浆通过溜槽自流回钻孔护筒内，分离出的钻渣弃至指定位置。
3.5、钻机、钻具的选择
考虑地质条件、钻孔深度、钻孔直径等因素，拟选用国产20T.M旋转钻机，每墩投入2台。
钻头采用刮刀钻头和牙轮钻头。
覆盖层采用刮刀钻头，进入岩层后根据进尺情况再换牙轮钻头。
牙轮钻头采用电焊合金锲齿的破岩石滚刀。
为了提高单个滚刀的破岩石效率，布刀时滚刀的位置以钻头底面圆心为中心在半径方向布七圈，圈与圈之间重叠1cm～2cm，并使滚刀的分布均匀，避免钻渣重复辗压，便于排渣。
钻孔所需配重，主要由基岩钻孔所需要的钻压决定，根据墩位基岩地质情况，考虑给予每个滚刀的钻压约为2t，则
理论配重＝2t×滚刀个数-钻头本身重量
＝2×19-12
＝26t
3.6、钻机安装、就位
用浮吊将钻机吊
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