文档 超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法

一、前言 钻孔灌注桩是桥梁建设上常用的一种深基础形式。近年来我国桥梁事业发展迅速，新

建桥梁的跨径越来越大、结构越来越复杂，钻孔灌注桩的长度也就越来越长、直径也就越来越大。 中港第二航务工程局承建的苏通大桥C1标主4号墩由131根钻孔灌注桩组成，桩长均为120m，桩径2.5～2.85m，为目前世界上最大的桥梁群桩基础。为了促进该施工方法在我国类似桥梁工程项目中推广使用，根据苏通大桥施工经验与实践，特编制该工法。该工法容主要包括钻孔平台搭设、钻孔桩成孔工艺（钻机选型、泥浆的选用配置、成孔参数的选择）以及成桩工艺（水下砼的配制及浇注工艺），其中钻孔平台搭设工艺曾获2004年市职工创新一等奖。 二、工法特点 1、采用结构护筒直接作为钻孔平台的承重结构。 2、采用了振动锤以及移动式导向架打设钢护筒。 3、钻孔处多为粉沙、细沙、中粗沙及沙砾层等易坍孔地层，施工选用了大功率钻机成孔、优质PHP护壁泥浆。 4、钢筋笼采用镦粗直螺纹接头，并于后场同槽预制，采用大型浮吊大节段吊装。 5、桩基采用桩底后压浆技术。 三、使用围 适用于采用钻孔灌注桩（地质以砂层为主）为基础的特大桥桩基施工。 四、工艺原理 钻孔桩施工工法主要分两部分：其一主要说明钻孔平台的搭设工法，其二介绍钻孔灌注桩的成孔、成桩以及桩底后压浆工艺。

五、施工工艺 （一）、工艺流程 1、传统钢管桩施工平台搭设工艺流程 文档 图5.1 传统钢管桩施工平台搭设工艺流程 2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程

图5.2 采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程 3、钻孔灌注桩施工工艺流程

施工准备 打桩船抛锚定位 沉设钢管桩 平联施工 承重梁及分配梁安装 平台面板及附属设施安装 钢管桩加工、运输

承重梁、分配梁加工、运输

起重船及定位船抛锚定位 沉放起始平台钢管桩、形成起始平台 安装定位导向架 精确安装悬臂式定位导向架 沉放第一排钢护筒及护筒间连接 悬臂式定位导向架制作 钢护筒制作、运输 导向架前移及精确定位 沉放下一排钢护筒及护筒间连接 搭设下游侧施工平台 钻孔桩施工 定位船改造 文档

图5.3 钻孔桩施工流程图 泥浆回收 多余泥浆外运 护筒内壁清理 制作钢筋笼胎模 测量放线 搭建水上钻孔平台 钢护筒定位下沉 钻机就位 钻进成孔 清孔换浆 提钻移机 检孔 安放钢筋笼 下导管 制作钢筋笼 导管水密试验 合格 不合格 沉渣厚度测试 灌注水下混凝土 桩底注浆 桩基检测

二次清孔 合格

造 浆 泥浆处理、循环 钻渣收集 钻渣外运 文档 4、桩底后压浆流程

图5.4 桩底后压浆施工流程图 （二）、施工要点 1、传统钢管桩施工平台搭设施工要点 ① 钢管桩施工 a、钢管桩制作、运输 钢管桩均按设计规格拼装成整桩，按沉放顺序分批加工制作，出厂检验合格后，用驳船运输至施工现场。 b、钢管桩沉设 钢管桩沉设定位采用测量定位。  确定沉桩顺序：根据各工程的施工特点确定沉桩顺序。  打桩船抛锚定位：按照沉桩顺序进行打桩船的抛锚定位。  钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标。直桩直接确定其桩中心坐标，斜桩通过确定一个断面标高后，再计算该标高处钢管桩的桩中心坐标。  钢管桩平面位置及垂直度调整完成后，先自由落桩，再开始压锤，依靠钢管桩及打桩锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和倾斜度，偏差满足设计要求后，开始锤击。  钢管桩的最终桩尖标高由入土深度控制。成桩由标高控制，以贯入度作为校核。

施工准备 注浆管安装 钻孔桩砼浇筑 注浆管开塞 洗孔、初注 控制注浆压力和注浆量，记录最大压力和单管最终注浆量

效果检查 文档 ② 平台搭设

a、平联施工 平联钢管采用哈佛板连接。在前场施工中，首先将下好料的一端与钢管桩按设计位置对好位并调平平联焊接，然后用哈佛板将另一端与钢管桩焊接。 b、平台上部结构搭设 逐一安装主承重梁、分配梁，铺设面板，安装栏杆，挂设安全网。 ③、钢护筒施工 a、导向架设计与制作

根据水深、流速条件确定导向架设计高度及刚度。本工程采用11.5m高的点接触式导向架，平台以下5.5m、平台以上6.0m。导向架平面呈“开口式”，平台上下两层导向架之间用螺栓连接，以便于装拆。导向架结构见图5。

8000210080002250225035002［20槽钢加骨架

平台辅助桩一般高潮位21004t拉

力4

t

拉

力

钻孔平台+7.0

φ32锁口拉杆钢护筒4000

6000

液压螺旋千斤顶

图5.5 导向架结构示意图（单位：mm）

b、钢护筒起吊、就位、施沉 用起重船吊起钢护筒，使钢护筒垂直，选择在平潮或流速较小时将钢护筒缓慢下滑，直至入泥稳定， 待钢护筒下沉稳定后才能脱钩。 2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设施工要点 文档 ①、起始平台施工

起始平台位于钻孔平台上游侧，其主要作用是为沉放钢护筒，安装悬臂式定位导向架，提供具有足够刚度的起始工作平台。 起始平台钢管桩施沉利用安装在定位船船艏的导向架定位，用起重船吊振动锤振动下

沉。 a、起重设备配置：根据起始平台单根钢管桩的长度重量选择相应的起重设备。 b、振动锤配置：振动锤选择主要满足钢管桩施沉要求。 c、钢管桩沉放 钢管桩的定位采用测量定位。定位船在测量的指挥下移至桩位位置，运桩船停靠浮吊。当钢管桩起吊竖直后，将钢管桩送进导向架，由测量调整钢管桩的平面位置及倾斜度，当平面位置偏差及倾斜度满足设计要求后，下放钢管桩，浮吊脱钩，起吊液压振动锤就位，测量再次复核钢管桩的平面位置及倾斜度，合乎施工要求后，振动下沉到位。 下沉到位后，定位船移至下一根桩位。第二根桩下沉到位后，及时连接两根桩之间的钢管水平联。钢管平联采用哈扶板连接。 ②、护筒区平台搭设 a、钢护筒制作、运输

钢护筒在钢结构公司厂加工，分上、下两节制作。然后装船运至施工现场。 b、钢护筒沉放 b-1、振动锤选择：应根据护筒入土情况及地质情况选择振动锤。 b-2、悬臂式定位导向架：根据平台搭设特点，需选用悬臂式定位导向架。 本工程采用的悬臂式导向架其长度为16.125m，宽6m，用起重船吊装移位，并锚固在已完成的起始平台或已沉放的钢护筒顶口上，在导向架前端设置2层层距10.0m的上、下导向装置，导向装置设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的液压千斤顶和锁定装置。 b-3、钢护筒下沉：钢护筒下沉定位采用全站仪定位，同时用经纬仪进行校核。 Ⅰ、第一排钢护筒下沉 吊装悬臂式导向架，进行初步定位及精确定位，并将悬臂式导向架固结在锚固梁上。 Ⅰ-1、起重船将第一节钢护筒吊入定位导向架的导向装置，锁定上下龙口。 Ⅰ-2、利用龙口的调节装置，调整钢护筒的平面位置及垂直度，使平面位置、倾斜度满足设计要求。起重船落钩，钢护筒沿导向架下至河底并入土，起重船脱钩。 Ⅰ-3、起重船吊安振动锤至钢护筒顶口，并再次校正钢护筒及振动锤的位置。 文档 Ⅰ-4、起动振动锤，振护筒下沉。同时，起重船移至另一位置进行下沉护筒有关工作。

Ⅰ-5、吊走振动锤，拆除导向架与锚固梁间的连接，将导向架移至另一护筒位定位，并重复以上工序。 Ⅰ-6、单根护筒下沉到位后，及时与起始平台及相邻钢护筒连接。 Ⅰ-7、该排护筒沉设完成后，前移进行下一排护筒沉放。 Ⅱ、第二排钢护筒沉放 测量第一排钢护筒的位置，对焊接在钢护筒上的牛腿找平，将前锚固梁搁置至第一排钢护筒上，并与钢护筒上的牛腿焊接，将导向架整体吊装并锚固在前后锚固梁上；重复上述步骤下沉完本排钢护筒。 重复本步骤，完成所有钢护筒的下沉。 ③、施工平台面层铺设

本工程平台面层采用I25a作为分配梁，面板采用δ6的花纹钢板。 3、钻孔灌注桩施工要点 钻孔施工采用了泥浆护壁、回旋钻机气举反循环的施工工艺，主要包括钻进成孔及清孔。 ①、钻机选型 根据钻孔深度及直径选择相应的钻机。 本工程钻孔灌注桩从平台到孔底深达130多米，对钻机的扭矩及钻杆质量要求较高。选用技术性能先进，提升能力和配重较大的大型钻机投入主墩钻孔桩施工。各钻机性能指标见表5.1。 钻机主要性能参数表 表5.1 钻机型号 GDY400、GF350、ZSD300 最大钻孔口径（m） 3.0 最大钻孔深度（m） 140 输出扭矩（KN·m） ≥150 最大提升能力(KN) 1000 最大钻速rpm 15 钻杆径mm ≥330 配重(KN) 不小于300KN 循环方式 气举反循环 文档 ②、泥浆制备及泥浆循环

a、泥浆制备及性能指标 护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤其是对本工程大直径深孔，土层为砂层，造浆性能差，泥浆控制显得尤为重要。施工采用不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆。泥浆的制备在平台泥浆制备区进行。如果平台条件允许，可以采用集中供浆。 泥浆各施工阶段的性能指标要求（见表5.2）： 泥浆性能指标一览表 表5.2

性质 阶段 试验方法 新制泥浆 循环再生泥浆 清孔泥浆

容重（g/cm3） ≤1.06 ≤1.15 ≤1.1 1006型泥浆比重秤 粘度（s） 22～25 20～25 18～22 粘度计 失水量（ml/30min） ＜17 ＜20 ＜20 失水量仪 泥皮厚（㎜） ＜1.5 ＜2 ＜1.5 钢尺 胶体率（％） 100 ≥96 ≥98 量筒 含砂量（％） ＜0.5 ＜3.0 ＜1.0 含砂量测定仪 PH值 8～10 8～10 8～10 试纸

b、泥浆循环 泥浆经泥浆净化器使直径在0.074mm以上的土颗粒筛分到溜渣槽，处理后的泥浆通过钢护筒之间的连通管流入钻孔孔。每台钻机配置一台泥浆净化器。 ③、钻机安装、调试及移位 根据平台上的钻机位置和钻孔顺序，安装并调平钻机，并固定牢靠。 ④、钻进成孔 a、钻进方法 成孔过程划分为三个阶段：护筒钻进阶段、土层钻进阶段、第一次清孔阶段。 护筒钻进阶段：采用直径匹配的刮刀钻头反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在4～6m左右，孔补充清水，混合泥浆经泥浆净化器处理后泥浆回流入护筒，钻渣转运至处理堆场处理。 土层钻进阶段：护筒底口以上2m至孔底，调换直径匹配的改进型平底钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔泥浆，当孔泥浆指标符合要求后，优质泥浆