辅墩钻孔灌注桩施工方案

东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第1页共16页辅墩钻孔灌注桩施工方案一、概况1、工程概况东海大桥V标段主通航孔辅助墩Pm334、Pm337基础采用桩径Φ2500mm的钻孔灌注桩，桩长85m，顶标高0.00m，底标高-85m，桩数28根（2个辅墩各14根）。钢筋笼底标高-84.55m，顶标高+1.65m，布置4根Φ60声测管，单根钢筋笼总重量49.13t。钻孔桩在钢浮箱平台上施工，钢浮箱平台顶标高+6.00m，平面尺寸为62m×21m，分施工区、钢筋笼制作加工区、生活区。钢护筒内径Φ2800mm，壁厚16mm，长度38m，顶标高+6.00m，底标高-32m。钢护筒整节加工、吊装，用350t浮吊施打至设计标高。2、工程地质情况第V标段地貌单元为潮坪地貌，海底地形较平缓，海底标高为-11.0~-12.25m。钻孔所穿过的地层上部为全新世Q4堆积的灰黄~灰色粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粘土、等，中部为上更新世Q3堆积的灰黄~灰色粉质粘土、砂质粉土、粉细砂、含砾中粗砂等，下部为中更新世Q2堆积的粉质粘土、粉细砂、含砾中粗砂、粉质粘土、粉细砂等。地层情况简述如下：土层层号地层名称深度（m）层底标高（m）层厚(m)土层描述③1淤泥质粉质粘土17.2~22.1-15.35.4夹较多薄层砂，土质极软④1淤泥质粘土22.1~31.9-25.19.75夹薄层砂，水平层理发育⑤1粘土31.9~35.6-29.85.4局部有粉细砂夹层⑥粉质粘土35.6~37.3-31.52含氧化铁斑，下部变为砂质粉土⑦1-1砂质粉土37.3~43.3-37.55.65土质不均，局部夹少量薄层粘性土⑦1-2粉细砂43.3~51.6-45.810.25夹薄层粉质粘土，局部含Φ2~5cm砾石⑦2粉细砂51.6~87.6-81.832.5局部含少量Φ1~5cm砾石，下夹薄层粉质粘土及粉土⑨2含砾中粗砂87.6~95.2-89.48.4夹较多薄层粉砂，含有5cm厚的半腐木材东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第2页共16页3、水文地质情况多年平均气温15.8℃,历年最低气温-7.9℃，最冷月平均气温6℃。日最高气温≧35℃,2天/年，日最低气温≦－5℃,1天/年。降水日数为134天/年，其中大雨日数为25天/年，暴雨日数3天/年，降雪日数5天/年。每年5-11月份本区均可能受到热带气旋的影响，其中7-9月份是热带气旋活动最频繁的季节，占全年影响总数的78%，风向以偏北风为主导风向。大部分大风过程持续时间在6-24小时。区内最大风力一般为7-8级，最大风速23m/s。最大涨潮流速在1.85-2.31m/s，最大落潮流速在1.85-2.41m/s。平均海平面0.23~0.30m，平均高潮位1.66-1.86m，平均低潮位-1.34~1.11m，最大潮差4.70-5.14m，平均潮差2.77-3.20m，本区全年盐度一般在10.00~32.00‰之间变化，不宜用来拌制混凝土。二、施工工艺、施工设备选择1、施工工艺本工程钻孔灌注桩施工采用反循环泥浆护壁回转钻进成孔、分节预拼装制作钢筋笼、钢筋笼孔口直螺纹连接下笼、水上自动拌和船搅拌砼、导管法水下灌注混凝土成桩的施工工艺。2、成孔设备根据本工程的地层情况和钻孔深度，选配郑州2台QJ-250型钻机（底盘直径φ3000mm，扭矩120KN.m，额定功率135kw），洛阳九久公司双壁大通径（φ273mm）高强度抗扭气举钻杆。钻头选用防斜梳齿钻头（刮刀钻头），根据计算钻头配7t配重块，以防止孔斜与提高钻进效率。另外再备用一只牙轮滚刀钻头。根据要求，泥浆必须在指定位置排放，故施工过程中配备1艘1000t的泥浆船。3、施工机械设备钻孔灌注桩钢筋笼总重量达49吨，选择2台起吊能力为150T的履带吊进行吊装作业，两个辅墩各布置一台吊机。吊机走道布置在施工区域中间一排钻孔桩位置，吊机下均铺设路基箱。4、砼灌注设备钻孔桩单桩砼方量达425m3，为保证砼连续浇筑，配备2艘砼产量不少于东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第3页共16页1200m3的砼搅拌船，每艘搅拌船每小时砼产量为60m3。导管应具有足够的强度、刚度和良好的密封性，故导管要求：内径300mm，壁厚7mm，内壁光滑、不变形，并要求每节导管平直，定长偏差不超过1%，导管采用丝扣连接，要求丝扣要有足够的强度。导管配置2套，每套总长度不少于100m。单节长度2.5m，最下端一节导管长为4.5m，为了配备适合的导管柱长度，上部导管长为1m、0.5m或0.3m。导管采用游轮螺母连接，橡胶“O”型密封圈密封，严防漏水。三、钻孔施工1、成孔钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维护，钢轨枕木连接紧固牢靠，钻机在钢轨上运行平稳情况。钻机安装就位必须做到天车中心、转盘中心、钻孔中心在一垂直线上。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移。钻孔作业之前，设备应先试运转检查，以防止成孔或灌注中途发生机械故障。所有机电设备接线必须安全可靠。每孔开孔前，须由质量管理人员验收合格后，才可开孔钻进。开始钻孔时应稍提钻具，以正循环方式在护筒内造浆，并开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后方开始钻进。若无法形成较理想的泥浆时，加入膨润土或优质粘土进行搅拌造浆，待泥浆性能符合要求后方可钻进。正循环钻进至护筒底部附近时，可启动砂石泵，进行反循环钻进。当孔深大于50m时，也可启动空压机，进行气举反循环钻进，以提高钻进效率；当钻孔深度大于80m时，必须采取气举方式进行钻进。反循环钻进参数为：钻进参数地层钻压（kPa）转速（rpm）泵排量（m3/h）粉性土、粘性土5～257.8～26140～180砂土10～157.8～12.7160～180钻进加钻杆时，要在钻杆连接时，增加密封圈，确保钻进时不出现漏水、漏气现象。东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第4页共16页钻进操作要点：●钻具下入孔内，钻头应距孔底钻渣面20～50cm，并开动砂石（泥浆）泵，使冲洗液循环2～3分钟，然后开动钻机，慢慢将钻头放至孔底。轻压慢转数分钟后，逐渐增加转速和增大钻压，并适当控制钻速。●正常钻进时，应合理调整和掌握钻进参数，不得随意提动孔内钻具。操作时应精力集中，掌握升降机钢丝绳的松紧度，减少钻杆水龙头晃动。●在砂砾层钻进时，易引起钻具跳动、蹩车、蹩泵、钻孔偏斜等现象，故操作时应特别注意，控制给进，加大泵量，降低转速。必要时，钻具应加导向，防止孔斜超差。●在易塌孔地层中钻进时，应适当加大泥浆的比重和粘度来稳定孔壁。●加接钻杆时，应先将钻具稍提离孔底，待冲洗液循环3～5分钟分钟再拧卸加接钻杆。●钻进过程中，应防止扳手、管钳、垫叉等金属工具掉落孔内，损坏钻头。钻进过程中要及时填写钻孔施工记录，交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。气举式反循环回转钻进，接钻杆时须将钻杆稍提升30cm左右，先停止钻头回转，再送风数分钟，将孔底钻渣吸尽，再放下钻头，进行拆装钻杆工作，以免钻渣沉淀而发生埋钻事故。另外须随时注意护筒口泥浆面高度，发现有漏浆情况出现时，须及时报告，查明原因，并及时用水泵补水入护筒，以免水头不够而发生坍孔事故。2、泥浆配制用好泥浆是保证施工顺利的关键。在该工程中，不允许采用海水拌制成孔泥浆，人工制浆所需的水通过船从陆上运输而来。在以流塑、松散和硬塑状的粘土、砂性土为主的地层中，泥浆主要起维持孔壁稳定、携渣的作用。根据我公司施工经验，该工程的泥浆性能以确保孔壁稳定和降低钻孔阻力为原则。故施工阶段的泥浆性能要求达到如下要求：钻进阶段的泥浆性能指标表项目性能指标检验方法比重1.1-1.30泥浆比重计东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第5页共16页粘度18-28s漏斗法含砂率≤4%量杯法第二次清孔后的泥浆性能指标表项目性能指标检验方法比重1.03-1.10泥浆比重计粘度17-20s漏斗法含砂率〈2%量杯法PH值7-9PH试纸造浆膨润土的性能要求见下表。造浆原料性能要求表项目性能指标膨润土胶体率≥95%含砂率≤4%造浆率≥6-8m3/t粘土塑性指数大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于50%亚粘土塑性指数≥15，大于0.1mm的颗粒超过6%外加剂碳酸钠(Na2CO3)，加入量为孔中泥浆的0.1—0.4%2、泥浆循环系统的设置护筒施工完毕后，用直径350mm的钢管将各桩的护筒每四个一组串联起来，作为泥浆循环系统，在平台上每个机台设置1个除渣过滤装置及粗颗粒砂沉淀桶。泥浆经钻头吸入钻杆后，沿钻杆内腔、主动钻杆、水龙头，经除渣器、沉淀桶、一级沉淀池、二级沉淀池进行泥浆净化后回流入孔内，形成一个完整的循环系统。3、清孔清孔的目的是抽换原泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除孔内钻渣，减少孔底沉渣厚度，防止桩底存留沉淀过厚而降低桩的承载力。终孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久使泥浆钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第6页共16页难甚至坍孔。钻进至设计高程后，可先检查钻杆长度，对所钻孔深度进行复核，然后在不起钻的情况下，将钻具提离孔底50cm左右，下入测绳对钻孔实际深度进行验证，确认已达到设计要求的孔深后，可起停止向下钻进，保持钻头不接触孔底，慢速回转钻具，开始清孔。提钻后，对钻孔的孔径、孔斜进行测量。进行换浆清孔时，应保持一定水头高度，以防止塌孔。砼灌注前采用导管进行二次清孔，确保孔底沉渣和泥浆参数满足设计和规范要求。4、淡水的取用根据主墩井水使用情况来看，抽取⑦1、⑦2粉细砂和含砾中粗砂层中的地下承压水可以配置出符合要求、可供成孔使用的泥浆用水。故Pm334和Pm337辅墩钻孔桩施工过程中仍将采用打水井取水的方案，取水井设在钢筋笼制作场的措施钢管桩处。四、钢筋笼制作、安装钢筋笼为全笼，顶标高+1.65m，底标高-84.55m，全长86.2m，总重量49.2t。主筋Φ32，断面上均匀布置144根，分内笼和外笼，内笼主筋48根，在桩顶喇叭口往下18.5m范围内布置，外笼主筋数量从96～24根不等。加强箍为Φ28，间距2.0m一道，螺旋筋为Φ12。钢筋笼上布置4根Φ60无缝钢管作为声测和桩底压浆管道。钢筋笼单节长度定为9m。钢筋笼采用卡板成型法预拼装分段制作、直螺纹丝扣连接、150t履带吊单机吊装、孔口手拉葫芦微调对接施工工艺。1、钢筋笼制作用10～20mm厚的钢板制成两块弧形卡板（其弧面直径为钢筋笼主筋外径），每隔2米预制一块卡板，按主筋位置在卡板上作出支托主筋的半圆形槽（槽深等于主筋半径，槽与槽中心距为主筋中心距）。几块卡板位置用经纬仪控制布设，使卡板弧面中心沿钢笼纵向方向在一条直线上，卡板面与钢筋笼纵向中心线保持垂直，然后用水准仪将对卡板的标高进行调平，最后把几块卡板位置予以固定。在钢筋笼的一端部设立一个垂直面，以确保钢筋笼的主筋在同一个截面上。钢筋制作前先把螺纹车好并用胶套拧上加以保护。先将几根主筋放入卡板弧内固定（有两层主筋时，先放外层主筋），相邻主筋东海大桥V标段辅墩钻孔灌注桩施工方案第7页共16页端部按要求错开相应距离，并保证同一截面内的接头数目符合规定要求。把加强筋按2m一道放置在以上放置好的主筋上，加强筋的位置和垂直度用两把钢卷尺进行放置与控制。将余下的主筋均匀布设在加强筋上，并与加强筋帮焊牢固。将螺旋筋按设计要求间距缠绕在钢筋笼上，与主筋点焊牢固。然后将钢筋笼吊离卡板，最后把加工好的声测管和内层钢筋安置于钢筋笼内。钢筋笼加工顺序为先上后下，即先加工较多的，后加工主筋较少的钢筋笼。将20根主筋的钢筋笼堆放在上面，以方便下放。2、钢筋笼连接工艺主筋接头采用丝扣套筒连接，施工时严格按照JGJ107-96钢筋机械连接技术规程及钢筋等强度滚扎直螺纹连接技术规程有关规定执行。套筒外径允许偏差壁厚(t)允许偏差长度允许偏差钢筋端头离套筒长度中点±0.01D+0.12t-0.10t±2≤2个螺纹距3、钢筋笼吊装、孔口对接钢筋笼在吊运过程中，由于其在纵向抗弯能力较差，必要时在笼内加支撑，以提高钢筋笼的刚性。钢筋笼成型后，为了使钢筋笼主筋有一定的保护层，通过在钢筋笼外侧设置保护