港珠澳大桥桩基础施工方案.doc

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港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程
施工CB04合同段

钻孔灌注桩施工方案

广东省长大公路工程有限公司
港珠澳大桥桥梁工程CB04标项目经理部
二○一二年十二月

港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程
施工CB04合同段

钻孔灌注桩却试溺洲氟胜矛梆衰拇任验据锚歼仗面如榨贱衍银狠雾娥豆纤颅爵厄候揭俺畦暮咱驮奎洒腻亦胀绵胜惶郡铀他焕鸳尝剪栽母澄纳可自镇崩叛氓芋图仪嘶笆沈骏弃肚蛛助仕芦比甲胖鸥哎卸窟隙六犀阁绩番漆厨讣焰亢浊鸳浆毖跌凹奏腻世辕炊狼帮定蜒擂灰湖变熄鸯崭春四牢上讯剁毙蚕蛀僳琶巴乱贴棚冀化绘甸柿吁薛拘忠始大唇替旱泽镶筑责麦缚境焕哇霹雏票桓褪服琳瞒译瞥诊狄博祭睁顷篇妇代稼楞何侍赁疑叫嫌算凶蕴寅碱仪览蒋霄满戏七邑蛇醚僻挨佬脑瘪吞朗雀鲍尖缮憋问淡叹谐码弘滥责筛亿缚熏壁庞娟迎卑稽灸唁痹鬃奉堰诽才粕缮娶唱魏厌垣畏躇霉喇妻降盏昔爵拖琴篷玖绘珠探港珠澳大桥桩基础施工方案栓糙聘诅秩尹撑瞅紧扎秩虐朔黔粥缝郑硼动吉赠寞椭吸喝咖宴竞鹏岳蜀屑甫哀腋滩祁并幽镰觅以滑执矢缓过隶炊蔗裴础檀茫肆堪玛咬坠蔼愁蕾质肇俊余伶请抿穴渗目迎刑疵拆革卿谎补忽舍裸啼阀乾柳炉绩晚晌垄榨纶扼狞凶袖豁冶扩沪嚣阑旧莱戏砷鳞颓韩凭期拣寸倚刚涝盖埂杀逛戮分榨秽蔡越披陌芍囤契椎穴疲挎熄茵逊伶鸳鲁羚瑟胺鸳睛拜蹲晋万酶豢孙玲倒王施的露清部纯垮驳斯游驻堑垣察世摧酵亏拈传尽习蝶怔蔚最靖榆镊侣峨插柑遵蒋眺惦逮股锄冬笔椒哗歧镭艰罩乍粥证融猫椭钓咖蜒筏污葵孵截铜扰言卑缕赚那蘸你诌玖碗砌锌塔莽刷用吕椭叶鞘脓怕爽镣锗古宽样湾梦遇老抛胁
港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程
施工CB04合同段

钻孔灌注桩施工方案

广东省长大公路工程有限公司
港珠澳大桥桥梁工程CB04标项目经理部
二○一二年十二月

港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程
施工CB04合同段

钻孔灌注桩施工方案

编制： 日期

复核： 日期

审核： 日期

审批： 日期
目 录
1桩基成孔工艺 1
1.1工程概况 1
1.2桩基础施工总体安排 3
1.3桩基施工工艺流程图 4
1.4钻孔前准备工作 4
1.5钻孔灌注桩成孔施工 5
2钢筋笼制作及安装 13
2.1工程概述 13
2.2钢筋笼制作及安装工艺流程图 14
2.3钢筋笼制作工艺 14
2.4钢筋笼安装 17
3水下混凝土灌注 21
3.1概述 21
3.2施工流程图 21
3.3砼浇注设备 22
3.4砼浇筑前工作 23
3.5砼浇筑 25
3.6水下砼施工注意事项 26
4桩基础施工应急处理措施 27
4.1塌孔 28
4.2掉钻落物 28
4.3扩孔和缩孔 28
4.4钻杆折断 29
4.5埋钻和卡钻 29
4.6砼灌注中塌孔 29
4.7导管进水 29
4.8卡管 30
4.9埋管 30
5主要机械设备、材料及人员组织 30
6施工进度计划 32
7质量保障措施 35
8HSE管理体系及保证措施 38
8.1 HSE管理体系 38
8.2 职业健康安全保障措施 39
8.3 环境保护保障措施 44
8.4 航道安全保证措施 46

编制依据

（1）《港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程CB04合同段施工招标文件》
（2）《港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程CB04合同段施工招标文件参考资料》
（3）《港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程CB04合同段施工图设计》
（4）《港珠澳大桥主体工程建设项目管理制度》
（5）《公路桥涵施工技术规范》（JTGT F50-2011）
（6）施工现场考察及调查周边环境所了解的情况和收集的信息
（7）公司现有的技术装备、管理水平和类似工程的施工经验
（8）国家、交通部颁发的现行设计规范、施工规范、技术规程、质量检验评定标准及验收办法
（9）我国的法律、法规及当地政府有关施工安全、文明施工、劳动保护、土地使用与管理、环境保护等方面的具体规定

1桩基成孔工艺
1.1工程概况
1.1.1基础
港珠澳大桥CB04合同段共计442条嵌岩桩。通航孔桥桩基础112条，均为D2.5m/D2.15m钢管复合桩，桩底均嵌入中风化岩深度不小于1.5倍桩径(3.225m)，其中3个主墩各为20条，桩底标高为-81.5～-119.5m，平均桩长100m；2个辅助墩各13条，桩底标高为-76.5～-116m，平均桩长96m；2个过渡墩各13条，桩底标高为-89.5～-116m，平均桩长103m。
非通航孔桥桩基础330条。其中90#～131#、147#～151#墩共47个墩桩径D2m/D1.75m，桩长39～125m；132#～135#、143#～146#墩共8个墩桩径D2.2m/D1.95m，桩长50～105.4m；其中在等宽段低墩区钢管复合桩桩底嵌入中风化岩石持力层不小于4m，在等宽段高墩区及变宽段钢管复合桩桩底嵌入中风化岩石持力层不小于5m。
1.1.2地质
（1）工程地质
本合同段桥址区域为伶仃洋西滩，海底高程-5.91m～-4.72m，海底地形平坦，地质结构主要为四层：软土+粘性土+砂层+基岩结构。桥位处淤泥层较厚，有较厚的密实砂层和全、强风化层。下伏基岩主要为花岗岩，仅少部分区段揭示为混合片岩，全、强风化基岩埋深约33～90m，中风化岩层面埋深约50m～130m以上。
表1.1.2-1 工程地质特征表
层号
岩性
分布情况
空间分布
厚度（m）
均匀性
1
淤泥
厚层、普遍
连续、稳定
20.6～29.7
均匀
2
粘土/细粉砂
薄层、局部
断续、不稳定
1.2～6.8
不均匀
3
淤泥质粘土/粉质粘土夹中砂
薄层、
普遍
连续、稳定
3.1～14.7
不均匀
4
粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂
厚层、
普遍
连续、稳定
21.15~50.75
不均匀
5
花岗岩风化层
厚层、普遍
连续、起伏较大
16.5～58.9
不均匀
详见《桩基地质图》
（2）水文地质
地表水为海水，对混凝土具强腐蚀，对混凝土中钢筋具弱腐蚀，对钢结构具中腐蚀。松散岩类孔隙承压水主要赋存于砂层中，厚度较厚；基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中。地下水对混凝土、钢筋及钢结构具强腐蚀作用。
（3）工程沿线水下地形特点
从珠澳口岸人工岛至西人工岛广阔的水域，水下地形十分平坦，水深变化较缓，九洲航道桥至江海直达船航道桥之间水深为4～5m之间，江海直达船航道桥至青州航道桥之间水深为5～6m左右。
（4）潮汐
本区潮汐类型属于不规则的半日潮混合潮型，日不等现象明显，其中大潮期间日潮现象较明显，小潮期间半日潮现象显著，中潮介于两者之间。本海区浅水效应较为显著，具体表现在涨、落潮流的不对称性及涨、落潮历时不等较明显。工程区澳门与珠海测站的潮汐特征统计值见表1.1.2-1。
表1.1.2-2 潮汐特征值统计表
测站
潮汐特征值
香港内伶仃
澳门
珠海
最高潮位(m)
1.74
3.52
2.51
最低潮位(m)
-0.87
-1.24
-1.28
平均高潮位(m)
1.10
1.05
1.05
平均低潮位(m)
-0.07
0.00
-0.20
最大潮差(m)
2.51
3.50
3.04
最小潮差(m)
0.13
0.02
0.11
平均潮差(m)
1.16
1.06
1.24
平均海平面(m)
0.44
0.54
0.48
注：表中潮位基准面采用 1985国家高程基准。
（5）水位
本工程设计水位见表1.1.2-3。

表1.1.2-3 工程设计水位
重现期（年）
高水位（m）
低水位（m）
300
3.82
-1.63
200
3.69
-1.57
100
3.47
-1.51
50
3.26
-1.44
20
2.97
-1.35
10
2.74
-1.27
5
2.51
-1.20
平均水位
0.54m
设计高水位
1.65m
设计低水位
-0.78m
1.1.3机械设备选择
针对本合同段桩基础桩径较大（D2.5m/D2.15m）、桩长较长（39m～125m）、地质情况复杂的特点，采用28台钻机进行成孔施工，其中通航孔桥12台、非通航孔桥16台（KPG300型2台、KTY350型2台、KTY300型2台、ZJD350型6台、KP3500型8台、ZJD300型8台）。钻机采用动力头驱动钻杆，钻杆带动钻头回转钻进，采用空气反循环排渣方式，最大钻孔深度为125~130米，最大扭矩均大于20T.m，最大钻孔直径为3米，满足本合同段桩基础施工要求。
通航孔桥桩基施工起重设备为2台WD120桅杆吊，一台75T龙门吊及3台50T履带吊；非通航孔桥桩基施工起重设备为12台50T履带吊。
移动式空气压缩机：采用英格索兰VHP750单级螺杆压缩，柴油机或电力驱动。最大排气量20m³/min，最大排气压力12kg/cm2。
（空气压缩机供应商－广州倍达机械设备租赁有限公司）

泥浆处理器：最大泥浆处理能力为每小时250m³，用于桩基础钻进、成孔过程中泥浆的净化处理。
1.2桩基础施工总体安排
江海直达船航道桥施工顺序：138#→140#→139#→142#→141#→136#→137#。138#~140#各配置4台钻机和4套空压机、泥浆处理设备，各墩位钻机分别两台钻机完成4根桩基，另外两台钻机完成6根桩基。然后主墩各墩钻机周转至4个边辅墩，每个平台配置3套钻孔设备。
非通航孔桥配置12个装配式施工平台，16套钻机和空压机、泥浆处理设备，每个平台安排2套钻孔设备。桩基钻孔施工顺序: 第二十四联——第二十三联——第十九联——第二十联——第二十一联——第十八联——第十七联——第十六联——第十五联——第十四联。
1.3桩基施工工艺流程图

图1.3-1 桩基成孔施工流程图
1.4钻孔前准备工作
1.4.1组织技术人员认真学习桩位处水文、地质情况，了解并查明土质、砂层、透水层等的状况，熟悉《钻孔地质柱状图》。
1.4.2对进场的施工专业队提前进行三级技术交底、安全交底，组织专业队人员熟悉地质情况及气候影响，对施工的各种困难应做到充分了解。
1.4.3准备好泥浆泵、电磁铁及相关打捞工具，制定电力供应方案以及空气压缩站、泥浆处理站的建立方案（详见钻孔设备布置图），同时做好各机械设备的维护保养工作，熟悉各种机械设备的性能，确保施工时正常运转，万一出现故障能及时修复。
1.4.4制定详细可行的桩基施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、事故预案、安全方案、质检方案等，同时准备相关质检表格。
1.4.5建立工地试验室，配备相应的泥浆检测设备。
1.5钻孔灌注桩成孔施工
1.5.1钻孔顺序安排
根据总体计划进度安排和钻孔平台空间等因素，为方便施工将各墩桩基划分为若干施工区域，每个区域内各投入1台钻机，各个区域内的数字表示钻孔的先后顺序。各墩桩基钻孔施工顺序详见下图所示：

图1.5.1-1 通航孔桥主墩桩基钻孔顺序图

图1.5.1-2 通航孔桥边辅墩桩基钻孔顺序图

图1.5.1-3 非通航孔桥桩基钻孔顺序图
1.5.2钻机就位
钻机就位前，先布置钻机行走轨道，在钢护筒两侧对称地用油漆标出钻机轮轴中心，沿标定线位安装两条工字钢，工字钢顶面安装轨道，并用轨道卡固定。将钻机在平台上配合组装完毕，然后根据桩位中心和钻机底盘尺寸在平台上标出钻机底盘边线标志，根据定位标志，调整钻机位置，用水平尺检查转盘水平度，并用钢板将钻机垫实。钻头就位前要检查法兰盘有无损伤，螺栓是否紧固。钻机就位后要保证水龙头中心、转盘中心、桩的轴向中线三者同一直线。
钻机就位自检合格后，由技术人员及监理工程师验收就位情况，验收合格后将钻机与平台进行固定、限位，保证在钻进过程中不产生位移。
1.5.3钻具安装及钻机调试
利用桅杆吊或50t履带吊将钻头、风包钻杆及配重拼装在一起，在钻机就位后将其吊入孔内固定。检查钻杆，并安装接长钻杆，将钻头下到离孔底约30cm处，接通供风及泥浆循环管路，开动空压机，开启供风阀供风，在护筒内用气举法使泥浆开始循环，观察钻杆、供风管路、循环管路、水笼头等有无漏气、漏水现象，并开动钻机空转，如持续5min无故障时，即可开始钻进。
1.5.4泥浆
（1）泥浆制备
桩基施工采用轻质环保化学泥浆。泥浆在待钻孔相临孔内制备，泥浆制备采用原状土，适量添加纯碱和纤维素CMC提高泥浆性能。通过泥浆泵进行孔内泥浆循环，泥浆配置好后，用泥浆泵抽到待钻孔内。
钻孔泥浆选用护壁效果好、成孔质量高的泥浆。泥浆性能指标必须符合港珠澳大桥专用技术规范要求（63页），指标要求如下：

（2）钻孔过程的泥浆控制
对于钻孔过程中泥浆质量的控制，建立工地泥浆试验室是至关重要的，泥浆配制好后，要有专人负责试验工作，负责泥浆各项指标测试，24小时值班并做好记录。主要测定泥浆的比重、粘度、含砂率、PH值、胶体率等。不合要求时应及时调整。特别是从一种地质层进入另一种地质层时，要加强对泥浆指标的监控，当钻孔至粉砂及砂砾等易塌地层时，应加大泥浆比重，粘度及胶体率，以确保护壁厚度，防止塌孔现象发生。钻进过程中必须严格按照施工工艺要求保证泥浆质量，不得随意更换造浆材料及配合比，采用其他造浆材料时必须得到试验室和工段负责人的同意后方可使用。在终孔前的2~3天必须按照清孔泥浆的要求控制好各项指标，如达不到要求则必须通过换浆达到清孔泥浆指标；桩基在终孔的前一天应通知实验人员检测泥浆性能，终孔泥浆达不到既定指标不得拆钻杆；在进行下一条桩基施工前必须按照需实验室提供的配合比提前备足各种造浆材料，造浆材料不足禁止开钻。
不同土层钻进速度控制：在硬塑的粘土层钻进时，要慢速钻进，泥浆浓度小一点，以避免糊钻；在砂层钻进时，泥浆比重要适当加大，慢速钻进，防止塌孔。在每个钻孔开始前，根据相应的地质资料绘制每根桩预计的土层情况，并对该桩作出明确的以标高为控制的泥浆性能指标。不同地质层泥浆性能参考指标如下表：
表1.5.4-1 成孔各阶段泥浆性能指标
编号
地层
粘度(s)
相对密度
含砂率(%)
胶体率(%)
pH值
泥皮厚(mm)
0
试验室
20.5
1.17
2.0
98
9
0.87
1
淤泥、淤泥质土
16～20
1.10～1.15
1～2
>93
6～7
1.10～1.5
2
粉质粘土、粘土
20～40
1.15～1.30
1.5～6
>95
6～7
1.5～2.5
3
粗砂、残积土
25～35
1.20～1.30
5～8
>95
6～7
1.0～2.0
4
中风化花岗岩
20～25
1.15～1.26
1～6
>95
6～7
1.0～1.5
5
清孔后
19.2
1.10
<1
98
7
1.0
（3）泥浆循环及排放
全桥桩基采用气举反循环方法成孔。泥浆循环系统主要由空压机和气管、钻杆和水龙头、泥浆管、泥浆桶、泥浆泵、泥浆船和泥浆净化器组成，布置如图所示。

钻机成孔过程中，一边钻进一边利用泥浆孔内配制的优质泥浆置换。置换时，带有钻渣的泥浆由钻杆中心被吸出，泥浆进入泥浆桶排渣滤网后，将其中大颗粒钻渣过滤，泥浆流入泥浆桶进行沉淀，进一步过滤泥浆中较大颗粒，一部分泥浆通过回浆管流回孔内，一部分泥浆通过泥浆泵输送至泥浆净化器，除砂净化回流孔内。钻进过程中，通过泥浆泵调节钻孔泥浆面高出孔外水面约2m。

ZX-250泥浆净化器
根据施工的实际情况与机械设备的配套情况，每台钻机采用一套独立的泥浆循环系统。钻孔过程中泥浆循环排出的钻渣，在泥浆处理器出口放置一个漏斗，钻渣进入漏斗，利用吊机吊开倒进平台旁边的货船内，排放到指定地点。灌注水下混凝土时，可预先抽干下一待钻桩基钢护筒内海水，然后将泥浆排放到钢护筒内，多余泥浆利用泥浆船装载排放到指定地点。
1.5.5钻孔施工
成孔过程中，结合地质情况和桩径的变化，为防止钢管壁粘附泥土，所以在钢管桩内使用直径与钢管桩径相当的刮刀钻头（通航孔桥2.5m复合桩钻头直径为2.42m，非通航孔桥2.2m和2m复合桩钻头直径分别为2.12m和2.02m），在钢管桩以下更换为滚刀钻头（通航孔桥2.15m复合桩钻头直径为2.15m，非通航孔桥1.95m和1.75m复合桩钻头直径分别为1.95m和1.75m）。

成孔施工

刮刀钻头 滚刀钻头（楔齿）
钻孔操作要点如下：
A、钻机安装就位后，调整底座并保持平稳，以保证在钻进和运行中不产生位移及沉陷，否则找出原因，及时处理。
B、钻孔前，测量组检查、验收桩位平面位置，绘制钻孔地质剖面图，钻孔作业采用减压钻进，根据不同土层选择与之相适应的进尺和转速，每钻进2米或地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明渣样并记录，以便与地质剖面图核对。对于淤泥质土层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免发生先扩孔后缩孔现象；对于亚粘土层，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进；对于粘土层采用中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进；对于砂层，采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防发生埋钻现象；对岩层，采用轻压、低档慢速、优质浓泥浆钻进，确保护壁厚度以及充分浮渣。
C、钻进时应细心检查排渣口出渣情况及孔内有无漏气现象发生，如果排量减少，孔内并有翻浆现象，这是钻杆断裂或钻杆连接有问题，应及时拆杆检查。
D、升降钻头应平稳，尤其是当钻头处于护筒底口位置时，必须谨慎操作、防止钻头钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动钻孔孔壁；当钻进至接近钢护筒底口上下1～2m左右时，须采用低钻压、低转速钻进，并控制进尺，以确保护筒底口部位地层的稳定，当钻头钻出护筒底口2～3m后，再恢复正常钻进状态。
E、钻进过程中需经常护筒内水位的变化，随时准备泥浆泵进行补浆，保持护筒内水位高出自然水位的1m～2m，以保持孔内水压，稳定孔壁。
F、钻进过程中，若钻头卡死，溢流阀泄油时，应立即提高钻杆，再缓慢下放改为轻钻压慢钻进，排除故障后方可钻进。若发现斜孔时，应采用扫孔办法，纠正才能再钻进。
G、钻孔内严禁掉入铁件，防止螺母、螺栓、拧缸工具等掉入孔内。接长钻杆时，须将钻杆提升30cm左右，先停止钻头旋转，再送风10分钟以上，将孔底钻渣吸尽再放下钻头进行拆杆作业，以免钻渣沉淀发生埋钻事故。钻杆连接时，连接螺栓要打紧，并装上防转销，同时认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。
H、钻孔作业应分班连续进行，不得中途长时间停止，尽可能缩短成孔周期。因故停止钻进时，严禁钻头留在孔内，以防埋钻。钻孔过程中要及时、详细、真实准确地填写施工记录，同时做好交接班工作。
I、钻进过程中要保证护壁泥浆的各项性能，经常对钻孔泥浆进行试验，不合要求时，及时调整。
J、定期测量河床面，当河床冲刷严重时,及时采取抛填砂袋或石笼的办法进行冲刷防护，以确保钢护筒有足够的入床深度和钻孔平台的整体稳定及安全。
K、要经常检查水龙头的转动情况和密封状态，发现漏气现象时，及时更换密封圈，并向轴承加入润滑脂，为消除水龙头单侧排渣胶管偏载对水龙头密封装置不良影响，以及对法兰盘中心轴线偏位，可用双向螺栓进行调整。
L、采取钻头加配重块保证垂直度措施，另外钻孔达到一定深度后，上提钻杆，将导向架安装在钻杆相应位置。导向架应安装牢固，防止脱落。

图1.5.5-1钻孔导向架结构图
1.5.6现场实验室
桩基施工时应在施工现场建立泥浆实验室，所需仪器有：泥浆相对密度计、粘度计、含沙率计、量杯、PH酸碱计。实验室仪器在使用前应进行校核，定期进行标定，桩基施工过程中定期检查泥浆各项指标。
1.5.7清孔及成孔质量检测
当孔深达到设计标高后，经监理认可后采用气举反循环进行清孔。清孔时首先将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，特别注意清理干净内剪力环上下附着的泥浆，然后清除孔底钻渣及泥浆等沉淀物。直至泥浆满足港珠澳大桥专用技术规范和设计图要求，具体为：比重1.03～1.10，粘度17～20s，含砂率＜2%，胶体率＞98%，孔底沉渣厚度＜5cm为止。有必要时，用指标达到要求的泥浆进行孔底换浆，严禁使用超钻加深钻孔的方法代替清孔。
成孔质量检测中，孔深采用测绳测量，检测前首先用钢尺检查测绳尺寸误差，确保孔底标高准确；孔径采用探孔器测量。
表1.5.7-1 钻孔灌注桩实测项目（mm）（质量验收标准第30页）
项次
实测项目
规定值或允许偏差
检查方法
权值
1Δ
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
按招标文件技术规范附录A检查
3
2
桩位
群桩
100
全站仪或经纬仪：每桩检查
2
排架桩
允许
50
极值
100
3Δ
孔深（m）
不小于设计值
测绳量：每桩检查
3
4Δ
孔径
不小于设计值
探孔器：每桩检查
3
5*
钻孔倾斜度
满足承台安装精度要求，但不得大于1/200
用测壁（斜）仪或钻杆垂线法：每桩检查
1
6Δ
沉淀厚度
摩擦桩
100
沉淀盒或标准测锤：每桩检查
2
支承桩
不大于50
7
钢筋骨架底面高程
±50
水准仪：测每桩骨架顶面高程反算
1
8
凿桩头后的桩顶高程
±10
水准仪或全站仪：每桩
1
1.5.8拆杆移机
起钻时注意操作轻稳，防止钻头拖刮孔壁或护筒刃脚。注意起重压力的变化，当上升到护筒脚如果负荷加大则可能发生卡钻，此时可转动钻头，轻轻上提或将钻头下放换方向再上提，不可强拉，以致使刃脚内卷甚至坍孔。
2钢筋笼制作及安装
2.1工程概述
桩基钢筋采用HRB335、直径为36mm、32mm、28mm、16mm钢筋,箍筋采用HPB235、直径10mm钢筋，所有钢筋笼主筋采用直螺纹套筒连接，桩周内侧均匀对称布置4根D60×3.5mm超声波检测管和一根壁厚8mm、直径为150mm抽芯检测管（见下图所示），取芯管端头埋设于桩端以上约1000mm的位置。钢筋笼最长约125m，最重约50t。钢筋笼采用定位模具成型，在加工场地长线法制作。

钢筋笼检测管布置示意图

钢筋笼胎架示意图

2.2钢筋笼制作及安装工艺流程图

图2.2-1 钢筋笼制作及安装工艺流程图
2.3钢筋笼制作工艺
2.3.1钢筋笼长线法制作简介
直螺纹套筒连接钢筋笼长线制作方法：为确保钢筋笼的整体垂直度和主筋连接精度，结合加工场地空间，拟采用60m长的钢筋笼主筋定位模具施工，先在模具上整体加工总长为60m的钢筋笼，每节钢筋笼分别对应每一有序编号，然后把前几节钢筋笼按节断开移走，将尾节钢筋笼换到第一节位置，在胚模上继续接长加工剩余部分钢筋笼，依此往复直到把整根桩钢筋笼制作完毕。
2.3.2制作场地布置
钢筋笼制作场地设在岸上生产区，需对钢筋笼原材料堆放、下料、钢筋笼制作及成品堆放等场地作统一规划，以利于施工顺利开展。
钢筋笼加强箍卷制、主筋镦粗、套丝在钢筋棚内进行，钢筋笼制作、原材料及半成品堆放场地安排在材料堆放区。钢筋笼成品堆放设计间距为2m的枕木垫梁，梁宽20cm，高15cm，防止钢筋笼粘上泥土及变形。
规划两条钢筋笼生产线，每条线分别对应通航孔桥和非通航孔桥两种规格钢筋笼制作，单条生产线长60米；起重设备采用跨径为30m起重能力10t的单轨龙门式吊机。
2.3.3钢筋笼主筋定位模具制作
定位模具采用厚10mm钢板制作成半圆型，坎位既能固定钢筋也不会影响钢筋笼脱模，每个坎位按顺序编号。模具基础为砼基础，底梁面需精确测量抄平。每条生产线设30个间距为2m的定位模具，模具安装纵向偏差不大于10mm。
2.3.4钢筋备料
主筋墩粗套丝前，长度要一致。加劲1箍Ⅱ级直径28mm钢筋使用切割机下料，螺旋筋需预先拉直，按箍筋周长及搭接长度下料，钢筋下料时要保持钢筋端面的平整，不得出现挠曲和马蹄形。
2.3.5钢筋镦粗、套丝
加工场钢筋笼加工配备钢筋切割机和墩粗螺纹机各1台。
镦粗前镦粗机应先退回零位，再把钢筋从前端插入、顶紧，开始给油泵上压，控制油泵压力及各规格钢筋的镦粗基圆u尺寸，再把镦粗好的钢筋放在套丝机上套丝。
2.3.6钢筋笼制作成笼
模具定位后，将下料主筋按设计尺寸要求往模具第一节的位置上摆放，待半圆部分钢筋主筋安装完毕，调整加劲箍筋位置，并焊上加劲箍，接着把上部分主筋摆放固定在加劲箍上，并焊接固定，然后盘上螺旋箍筋，螺旋箍筋与主筋采用铁丝绑扎方式固定（但每圈须不少于4点于主筋点焊）。注意第一节钢筋笼前端要用挡板挡住，使前端平齐，声测管穿过挡板。桩基检测管和抽芯管均匀设置在钢筋笼内侧，五根通长,检测管与钢筋笼的主筋通过“U”型卡焊接固定。接着通过直螺纹套筒连接按同样方法进行下节钢筋笼制作。整体钢筋笼制作完毕后，焊接固定砼圆环形保护层块，然后松开直螺纹套筒连接，将各节钢筋笼分解，在每节钢筋笼上挂上标志牌，写明墩号、桩号、节号，把每节钢筋笼按连接顺序编号吊到成品堆放场统一堆放。钢筋笼加工过程中，确保钢筋笼垂直度及主筋直螺纹套筒连接的精度，以利于钢筋笼顺利接长下放。
为防止钢筋笼运输安装过程中的变形，在钢筋笼加劲箍设置“Δ”型内撑（用二级Φ28螺纹钢筋制作）。为保证钢筋笼下放接长时相临主筋不会错位，每节钢筋笼靠顶端加劲箍采用两道并排。
制作好的钢筋笼，没有套筒的一端套上塑料保护帽保护螺牙，并按安装要求分节、分类编号，统一堆放，并将钢筋笼用枕木垫高以避免粘上泥土及变形。同一条桩钢筋笼堆在一起。分层堆放时，两层之间用枕木加垫。
桩基础钢筋笼制作与安装质量标准如下表（港珠澳大桥技术规范66页）：
项目
允许偏差
项目
允许偏差
主筋间距（mm）
±10
中心平面位置（mm）
20
箍筋间距（mm）
±20
顶端高程（mm）
±20
外径（mm）
±10
底面高程（mm）
±50
保护层厚度（mm）
±20

为保证钢筋笼下放时吊装方便，加工时要事先焊接吊环，如下图所示。

2.4钢筋笼安装
2.4.1钢筋笼运输
在钢筋笼半成品转运前，需通过内部“三检”以及监理验收，保证成品质量的有效控制，然后分节出运到施工现场。
钢筋笼转运吊装时，直接抬吊钢筋笼两端第二道加劲箍筋和主筋交点。
钢筋笼单节标准长度为12m，先由平板车中转到临时码头，然后用履带吊起重下放到平驳船水运到墩位施工。钢筋笼转运时，采用两点起吊，以减少吊装过程中的钢筋笼变形。
2.4.2保护层安装
桩基净保护层设计厚度为60mm，保护层垫块根据试验室提供配合比后自行制作，强度与桩基混凝土同标号。钢筋笼保护层分为两种：钢护筒以下钢筋笼用与桩基混凝土同标号沙浆制做，垫块为圆形，直径为φ14cm，厚5cm，中间开直径φ20mm孔，垫块用φ16mm钢筋穿过焊接在主筋上；由于桩径变化，钢管复合桩内钢筋笼与孔壁间距增大至17.5cm，在钢护筒内用φ16mm钢筋制作成U型支撑骨架耳朵，穿混凝土垫块后焊接在主筋上。钢筋笼保护层垫块布置如下图所示：

垫块平面布置图

垫块布置大样图
钢筋笼下放前安装好保护层，保护层间距按设计图纸要求安装。保护层垫块沿桩长方向的间距不超过2m，横向圆周不得少于4处, 相邻两道垫块呈45°角度错开。
2.4.3钢筋笼下放
桩基成孔，经初次验孔合格，即可开始下放钢筋笼。
钢筋笼用WD120桅杆吊、75t龙门吊或50T履带吊起吊逐节下放。为加快钢筋笼现场对接的速度，钢筋笼可在终孔前2~3天运送到位，并在邻桩钢护筒内按编号两节一组对接。
钢筋笼起吊时，为保证骨架不变形，宜采用两点吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的重点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。
钢筋笼下放时，按制作时既定的顺序依次安装，对接需人工扭打钢筋直螺纹螺母，同时接长声测管和抽芯管（套管焊接接长），抽芯管从距离桩底1米位置处开始布设，采用10mm钢筋作为定位筋焊接在钢筋笼加劲箍与主筋上，防止变形弯曲，每隔2m间距设置一道定位筋；且每下放一节接长钢筋笼，可利用钢筋笼转置的空余时间，给声测管、抽芯管灌水，检验管内有是否漏水情况，以防其压裂、变形或渗浆。此措施可提前预检声测管的安装质量，及时消除不良隐患。由于桩顶与钢管桩顶有一段距离，所以声测管和抽芯管都要接长至孔顶处并密封好。钢筋笼下放时速度放慢，防止碰撞孔壁，做到“提快、下慢”的相应措施。为避免钢筋笼在吊装过程中变形，起吊时使用专用吊架，以具体结构见下图。钢筋笼接长临时固定采用在钢筋笼加强箍筋下横穿两条工字钢，将钢筋笼支撑在钢管桩上。

钢筋笼下放接近底面时，应根据测量组提供的桩位施工放样中心确定钢筋笼顶面位置，焊接好限位。采用8条φ28二级螺纹钢筋（一端螺纹连接，一端焊接）加4道加强箍（支撑声测管和抽芯管），钢筋下端与8根主筋螺纹连接，上端将钢筋和吊耳焊接，然后悬挂在钢管桩上。

图2.4.3-1 抽芯管（声测管）固定示意图
全桥抽芯管材料统计表
钢管Φ150×8mm（T）
4mm钢板
（T）
定位钢筋
Φ10mm（T）
M40水泥砂浆（m³）
连接套管
Φ168×8mm（T）
1279
0.555
6．872
586.75
24．83
3水下混凝土灌注及桩基检测
3.1概述
本合同段桩基采用C35海工耐久混凝土，初步设计配合比为水泥：水:粉煤灰：矿粉：砂：石：减水剂=247：153：135：68：777：1030：4.05，水胶比0.33。单根钻孔桩的混凝土方量最大约为500m3，由大型混凝土搅拌船生产，混凝土输送泵泵送。桩基采用水下导管灌注法施工。全桥桩基混凝土方量约为133063m3。
3.2施工流程图

3.3砼浇注设备
采用1台水上拌合楼供应混凝土（单台最大生产能力160 m³/h），保证混凝土的供应。水上拌和船见下图。

图3.3-1 “长大16”及“长大18”水上拌和船
漏斗、储料槽用4mm的A3钢板和型钢制成，储料槽容积为15m³，漏斗容积为3m³。
本工程桩基最大桩径为2.15m，以提管0.4米计算，按规范要求，首批混凝土灌注后需埋管1.0米以上。此外导管里的混凝土方量：按120m的泥浆高度，1.1的泥浆比重，计算得h1=55.5米（混凝土比重取24kN/m3）。则首盘混凝土方量不得小于10.42m³。

储料斗及漏斗槽容积可满足首盘及后续混凝土施工要求。
导管选用无缝钢管制作，管内直径为35cm，标准节长2m，另准备0.5m、1.0m长辅助管各一节。导管接头使用螺旋接口，以防止在混凝土浇筑过程中，导管接头卡住钢筋笼。导管水密性和抗拉性能都需符合施工要求，在桩基混凝土浇筑前进行水密性试验。
孔深测量采用测绳悬挂测锤进行。测绳选用专业厂家生产的质轻、拉力强、不变形的细钢丝绳。测绳的刻度在使用前应认真校核。
3.4砼浇筑前工作
3.4.1导管下放
导管初次使用前和使用一定时间后（浇筑30根桩基）要进行水密承压和接头抗拉试验，并检查防水胶圈是否完好，有无老化现象。要求接头抗拉强度不低于母材强度，水密试验水压不小于1.625MPa（最深孔深约125米，孔底水压1.25MPa）。导管下放前检查每根导管是否干净、畅通以及止水“O”型密封圈的完好性。导管逐段吊装接长、垂直下放，导管底部至孔底保持25～40cm空间，导管接长时通过两根工字钢加工而成的活动卡悬挂。导管使用前应涂油漆、进行编号，以保证灌注砼过程中不漏水、不破裂。导管下放时要严格按照编号顺序，每下一节都必须记录，导管下放时，卡板不能长时间打开，避免导管掉入孔内。

导管水密性试验示意图
3.4.2二次清孔
导管下放完毕后，若测得的沉淀大于5cm则应进行二次清孔。由于桩径较大清孔时可摇动导管，改变导管在孔底的位置进行清孔，直到孔底沉渣厚度小于5cm。二次清孔前后都要认真测量孔深，以控制沉淀厚度。

二次清孔示意图
3.4.3储料斗就位
储料斗的制作大小必须满足灌注桩首盘混凝土方量施工要求，一般导管上漏斗方量大约在2方，所以储料斗的储料能力大于9方即可。储料斗加工示意图如下：

图3.4.3-1 储料斗示意图

图3.4.3-2储料斗、导管布置示意图
3.5砼浇筑
砼采用耐久性海工砼。砼的坍落度控制在18～22cm，初凝时间大于15小时，保证砼供应量在70m3/h以上确保砼在初凝前灌注完毕。砼浇筑前备好充足的原材料，保养好设备，保证砼浇筑不间断。
3.5.1剪球
二次清孔使孔内沉淀控制在5cm以内的设计规范要求后，开始灌注水下混凝土。灌注水下砼的分水球采用砼块件，做成圆台状，上圆直径为33cm，下圆直径31cm，高为30cm。浇注砼前，将分水球置于导管上口，分水球上垫两片沥青纸，起密封作用，并用足够强度的铁线吊住，一般采用4股8#铁线。为保证第一批砼灌注后导管埋管1m以上，应依次将漏斗、储料斗装满砼后(约12m3)剪断铁线灌注首批砼，并持续灌注。
3.5.2灌注砼
首批砼灌注成功后，砼经泵送，不断地通过浇筑料斗及导管灌注至孔内。在灌注过程中由于导管内砼不满，含有空气，后续砼要徐徐灌入。可先将储料斗阀门打开5～6厘米，待导管内完全充满砼再将储料斗全部打开。砼浇注时保持护筒内泥浆面高于水位1～2m，保证孔内压力大于孔外水压。
桩基砼混合料的拌和采用电脑控制，并配有试验人员监控砼的工作性能，严格按施工技术规范规定保证砼的温度、含气量及和易性等指标，控制好砼坍落度，并充分做好准备，保证砼的连续供应。在砼灌注过程中设专人测量孔深并记录，用两套测锤在不同方向量测，同时测锤重量要加大一点，做好每下一盘料的测量与记录，准确掌握砼面上升高度，严格控制导管埋深在2m～6m之间，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空产生的断桩事件发生。导管埋深达到6m后开始拆一节导管，但必须满足导管埋入砼2m以上。拆除导管前，必须测量准确砼灌注高度，同时每拆管一次前都要同搅拌船砼搅拌方量进行复核，以推算埋管深度是否合理。如此循环直至砼顶面标高高出设计标高1m以上 (此段为桩头挖凿部分)。高出部分待砼达到强度后用人工进行凿除，确保桩头质量良好。灌注过程中随时将翻起的泥浆抽入相邻护筒备用，多余的泥浆由泥浆船外运外排。
砼灌注完毕后要及时把储料斗、漏斗和导管冲洗干净，再刷油，以防生锈。
3.6水下砼施工注意事项
3.6.1剪球前导管底离孔底的距离一般控制在25～40cm，首批砼不得小于10.