长江大桥主塔基础钻孔桩施工工艺标准做法.docx

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长江大桥主塔基础钻孔桩施工工艺标准做法

江阴长江大桥主塔基础钻孔桩施工工艺

第一章说明

第二章总体布置与安排

第三章成孔

第四章钢筋骨架工程

第五章水下混凝土施工

第六章取芯钻探施工

第七章钻孔桩施工中可能出现的几个问题的预防和处理

第八章施工组织与管理

第一章说明

第一节概况

主塔基础为2×48根的群桩基础,桩径2.0m,桩顶高程-1.0m,最长桩长93.69m,桩距5.0m,嵌岩深度3.5m,该群桩基础桩距小,桩位密集,孔深径大,施工过程中必须百分之百的保证成孔和成桩质量,是A标段的关键性工程之一。

桩基础位于北岸浅滩上,清挖后河床标高-3.5m,常水位时水深5一6m,桩基穿过第四系松散覆层进入第三系灰岩层中,灰岩RC=30一45MPa。

钻孔桩施工在水上架设的钢平台上进行。

本标段96根钻孔桩工程数量如下:

混凝土:

25635.4m3；钢筋:

1817.68t。

桥址受潮汐的影响,施工期平均潮水水位见下表:

1950年一1988年江阴潮位特征值统计表

月份

一

二

三

四

五

六

七

八

九

十

十一

十二

多年平均最高潮位

2.27

2.27

2.49

2.80

3.19

3.48

3.86

3.89

3.75

3.44

3.03

2.49

最大值出现年份

1983

1965

1976

1959

1975

1956

1983

1974

1981

1954

1954

1963

多年平均潮位

0.57

0.52

0.83

1.15

1.53

1.76

2.02

1.97

1.90

1.68

1.27

0.78

多年平均最低潮位

-0.60

-0.53

-0.37

-0.09

0.32

0.61

0.39

0.34

0.72

0.43

0.00

-1.43

最小值出现年份

1959

1980

1987

1963

1961

1966

1963

1971

1959

1973

1979

1973

备注

第二节编制依据

1、《江阴长江公路大桥A标段工程项目招标文件》；

2、《公路桥涵施工技术规范一JTJ041一89》；

3、《江阴长江大桥施工设计图一北塔桩基部分》；

4、江阴长江公路大桥A标段工程项目塔基钻孔灌注工程分包合同》。

第二章总体布置与安装

施工场地布置见下图。

第一节临时工程

1、生产、生活用房:

生产用房按“施工场地平面布置图”已全部建设完成,生活和办公用房租用民房。

2、供水:

生产用水从二航局水井接入施工场地水塔,水XXXX公司生活用水水源接入。

3、供电:

从二航局接入1000KW/h供电能力的电源,自备160KW/h的发电机组一台,以备停电时保证成孔、成桩安全。

4、场内道路:

按“施工场地平面布置图”已全部建设完成。

5、施工平台:

由总包单位二航局施工。

6、泥浆循环系统:

泥浆循环系统由造浆设备、泥浆池、泥浆管路及相应的污水泵组成,因钻孔桩施工在水中平台上进行,平台上作业面积较小,不可能在其上设置泥浆池,泥浆池设置在原29#墩围堰上,并尽量利用原围堰以减少工程量,围堰内的面积约1000m2,设45m×11m的沉渣池和45m×13m的储浆池各一座,设计储浆深度2.0m,造浆池设在围堰上游,有效容积100m3,泥浆通过泥浆管路经便桥上平台,与孔内泥浆形成循环。

7、混凝土拌合站和料场、水泥库:

单桩混凝土灌注量不超过340m3,为此,混凝土拌合站设两台JS750型、两台JS500型搅拌机及与之配套的配料机,混凝土生产能力不低于50m3/h,以保证混凝土的灌注质量。

8、混凝土面层的砂石料场面积3000m2,能储备4根桩的砂石为,按监理批复设计建设的水泥库储量为450吨。

第二节月度用款和材料计划。

（略）

第三节:

工期安排

详见附后的“单桩成桩周期”。

工期从总包单位移交平台后第一天起至第一百六十五天止。

第四节:

施工机械安排

主要机械设备见附后的“主要机械设备明细表”,11月下旬全部设备到场。

第五节:

劳动力计划

见附后的“施工进度总体计划表”和“劳动组织表”。

第三章成孔

钻孔桩施工工艺流程见施工工艺流程图。

第一节成孔施工方法

钻孔灌注桩施工在万能杆件组拼的钢平台上进行,采用反循环钻机两次成孔,各工序施工方法和操作要点分述如下:

1、护筒及钢平台施工布置

钢平台（包括运输通道钢板铺装）和护筒的施工均由总包单位进行,钢平台顶面高程6.5m,护筒顶面高程6.5m,护筒接缝应密合不漏水,其倾斜度应不大于1/2021平台或护筒顶面需标志各桩中心线。

2、泥浆

复合泥浆用黄土、膨润土、NaoH和CMC调制,粘土的塑性指数大于15,膨润土为钠质膨润土。

⑴泥浆的技术指标:

钻孔桩施工的泥浆各项指标应满足下列要求:

工序及地质情况

相对密度

粘度Pa.s

PH值

含砂率%

失水率ml/30min

胶体率%

泥皮厚mm

成孔过程

中进浆口

亚粘土

1.03~1.06

17一20

8一10

＜4

＜20

＞95

＜3

砂砾层

1.06~1.08

19一20

8一10

＜4

＜20

＞95

＜3

清孔后进出浆口

1.04~1.06

17一20

8一10

＜4

＜20

＞95

＜3

在泥浆试配阶段,上述指标需全部测定,施工阶段现场监控的技术指标如下:

相对密度:

粘度:

PH值:

含砂率,其余指标根据具体情况抽检测定。

⑵泥浆的配比:

初步确定泥浆的配比为:

每立方米水的用料,黄土2021g；膨润土40kg；CMC1kg；NaOH1kg,根据配制后的实测技术指标,再行调整。

⑶泥浆调制

搅拌前需将黄土块打碎,搅拌机制备泥浆的加料顺序是先加水,再加膨润土、黄土搅拌5分钟,后加CMC再搅拌1分钟,用搅拌机拌的制新泥浆,放入造浆池中待用,造浆池中设污水泵循环泥浆并加入NaOH。

⑷泥浆的循环和净化处理:

泥浆循环如下图示:

污水泵污水泵真空泵或气举

新制泥浆造浆池储浆池孔内

沉淀和清渣

沉渣池

清渣用挖掘机进行,直接抓弃至大堤边或便道上的翻斗车上,再运至弃渣地点。

3、钻机、钻具

根据不同的地质条件,为加快施工进度,分别选用日立S32021机配三翼锥型钻头钻进履盖层,郑州250型钻机配牙轮钻头钻进岩层,计算确定S32021的钻具重量为10.4t,郑州250型钻机的钻具重量为27t,三翼锥型钻头外径1.98m,牙轮钻头外径2.0m,施工期间投入两台S32021机和三台郑州250型钻机,两种钻机性能如下:

日立S320

郑州QJ250

钻杆内径（cm）

20

20

最大成孔直径（cm）

320

250

最大输出扭矩（吨一m）

4.2

12

钻机转数（转/分）

0一11.5；11.5一23

7、12、26

出渣方法

泵吸和气举

正循环或气举

最大成孔深度（m）

100（孔径3.2m时）

100

功率（千瓦）

75

90

4、水头高度

成孔过程中直至成桩前,水头高度要始终高于江水位2.0m以上,水头高度保证如何是成孔成败的关键因素之一,桩基位置处江水受潮汐影响明显,一般潮差在两m左右,为保证水头高度在护向下附加水头高度控制装置（如图示）,当水头高度低于2.0m时,报警装置提醒专职施工人员加注泥浆。

5、成孔

采用反循环钻机两次成孔,S32021钻进至砂砾层底部后,换郑州QJ250钻机和牙轮钻头完成余下的砂砾层和岩层钻进,本桥钻孔深度最深达100m,孔深超过40m时,S32021自身的真空泵排渣即有困难,需空压机送气气举排渣。

成孔的主要工序依次为:

护筒内块石清理；钻机就位；泥浆循环；钻进；换钻钻进；终孔及检测。

⑴护筒内块石清理:

因筑岛及大堤抛石较多且块径较大,为保证钻机正常作业,在开钻前需将护筒内水抽净,人工清挖护筒内上层石块,清挖深度一般为2一3m。

⑵钻机就位:

以日立S32021,钻机就位工序包括孔位放样,钻头就位,安装转盘底座,钻架转盘就位,钻机就位。

a、孔位放样:

护筒插打时已在钢平台上标志出桩拉轴线,只需恢复并校核即可使用。

b、钻头就位,钻头必须在转盘就位前置入孔内,并用钢绳悬挂在钢平台上,根据水深情况,预先在钻头上配一或二节钻杆。

c、安装转盘底座:

受平台框架限制,用Ⅰ28焊制成盘底座,用螺栓固定在钻架底部,共同构成转盘底座,以满足平台构件受力要求及支撑转盘和钻架。

d、钻架转盘就位:

龙门吊吊装钻架转盘就位并调整位置,钻架吊点与转盘中心铅垂线及桩轴线吻合,其偏差不大于1cm,并用水平尺检查转盘水平度,气泡偏差不得大于半格,合格后将钻架和转盘用导链固定于钢平台上。

e、钻机就位:

用龙门吊将钻机主机吊装至临近护筒上,并固定好。

⑶泥浆循环:

这项工作包括S32021提接钻头；接通吸排浆管路和向孔内补浆管路；起动各泵；泥浆循环及主机试运转。

a、将预先放入孔内悬挂在平台上的钻头用卷扬机提起,用卡板卡在转盘上,垫上密封胶垫,将方钻杆与钻头钻杆法兰盘用螺栓接牢拧严,不得漏气。

b、接通泥浆管路要注意接口紧密不漏气。

c、泥浆循环先启动储浆池的污水泵,将护筒内充满泥浆,然后再启动钻机空吸泵,当泥浆循环正常,持续5分钟左右,即可开始钻进。

⑷钻进:

该工序包括钻进,抓弃钻渣；测试泥浆；补充或调整泥浆。

a、钻进:

将钻头提高30cm,把真空泵加足清水,启动真空泵,待泥石泵充满水时,关闭真空泵,立即启动泥石泵,当泥石泵出口真空压力达到2kg/cm2以上压力时打开出水阀,把管路中的泥水混合物排入沉渣池,启动钻机开始慢速钻进。

一节钻杆钻完后,先停止转盘转动,泥石泵继续工作1一3分钟,使孔底沉渣基本排净,关闭泥石泵,接长钻杆,在接头法兰盘之间垫3一5mm厚的橡皮圈,注意保证法兰盘无泥砂杂物,并拧紧螺栓,以防漏气、漏水,然后如上述工序,一切正常后继续钻进,接钻杆的动作要迅速、安全可靠,争取在尽快的时间内完成并要检查钻杆垂直度。

当钻进深度为40m左右排渣困难时,即换空压机气举排渣,其它工序操作如前述。

b、抓弃钻渣:

钻渣必须及时清除,否则沉渣池将被钻渣填满,影响泥浆的循环、成孔质量和速度。

c、补充与调整泥浆:

钻进过程中,泥浆数量上有损耗,相对密度、粘度和PH值等各顶指示也在发生变化,需及时补充、调整泥浆的各项指标,即由造浆池用潜水泵将泥浆送入储浆池中,并根据泥浆监测的结果,调整造浆材料的配比。

5换钻钻进:

S32021钻进至砂砾层下准备换钻时,先停止转动转盘,继续排渣2分钟,使孔底沉渣排净,用龙门吊吊移S32021,提出钻杆及钻头,将牙轮钻头吊入孔内,并牢固悬挂在钢平台上,龙门吊吊QJ250钻机就位,接钻杆,准备开始,其工序操作要求同前述S32021转盘就位、接钻杆,QJ250钻机的配置吊机为龙门吊。

为保证成孔垂直度,在覆盖层钻进施工中均采用减压进尺方式钻进。

在不同的地质层钻进时应以相应的钻速钻进,在塑性亚粘土中钻进进,用2档控制进尺,在砂砾土中钻进时,宜用1档自由进尺,遇地下水容易坍孔的粉砂层,宜1档控制进尺,严密监视出渣和钻机运转情况,牙轮钻在岩层钻进进,刚入岩阶段控制进尺并低压钻进,待进入岩层0.5m以后,逐渐加压直至全压钻进,自由进尺。

⑹终孔及检测:

这项工序包括抽浆清孔、终孔检测、钻机移位、修钻头。

a、抽浆清孔:

当钻杆和钻头有效长度累计进尺达到计划钻孔深度且孔底出渣符合设计要求时,经监理同意后,立即抽浆清孔,将钻头提离孔底2021,转盘空转,出浆口排