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4深水钻孔灌注桩施工方案

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深水钻孔灌注桩施工方案

一、主桥9#、10#、11#、12#、13#墩桩基施工方案
（一）基本情况
1、本合同段主桥有五个主墩，每个主墩由8根Φ150cm钻孔灌注桩组成，均为摩擦桩，桩长分别为9#墩51m，10#墩51m，11#墩49m，12#墩49m，13#墩49m。。
2、桩位处水文地质情况
（1）9#墩处，上层为粗砂层，厚度约6m，其下为砾石层，枯水季节水深约10m左右。
（2）10#墩处，上层为中粗砂层，厚度约8m左右，其下砾石层，枯水期水深约6m左右。
（3）11#墩处，上层为为中粗砂层，厚度约7m，然后是砾石层，厚度约7m，枯水季节水深约5m。
（4）12#墩处，上层为中粗砂层，厚度约5m，然后进入砂砾层，厚度约6m，其下为砾石层，枯水季节水深约4m。
（5）13#墩处，上层为粘土层，厚度约5m，然后进入砂层，厚度约6m，其下为砾石层，枯水季节无水。

二、施工方案
根据设计情况和水文地质特点，采用气举反循环泥浆护壁钻孔施工方案，其中13#、墩属陆上桩，拟在枯水期施工，9#~12#水位较深，拟采用搭设水上工作平台方式施工。
（三）施工方法
1、钻孔前的准备工作
1）施工平台及其搭设
本桥9#~12#墩墩位处水深流急，为了安全可靠，按照以往施工经验，对于水中桩基采用水中固定平台方法施工。水中桩基础施工平台是为钢护筒埋设、钻机钻孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭设的水上工作平台，这样可以大大地简化施工。平台拟采用有足够强度和刚度的钢管桩来承受竖向荷载，并依钢管桩间的多道纵横向联结以及钢管桩与钻孔钢护简之间的联结来保证其纵横向稳定。
钻孔桩平台，采用壁厚10mm的φ80cm钢管桩为支承，钢管桩内每隔1.5m用角钢加十字撑一道，预先在工场加工和接长到预计长度。按要求打入至设计标高后，在钢管桩内填中砂至密实；此外，在桩顶1m高度的范围灌注混凝土，以承受平台上部传来的局部荷载。平台横联为在两侧的钢管桩的桩顶用角钢焊制的桁架进行联结，顺桥向侧在上、下游共二排钢管的桩顶加以高1.5m的桁架联结系，以减小支承钢管的自由长度增加平台稳定性。在钢管桩上架设贝雷桁架或六四军用梁作为平台承重结构，以Ⅰ56工字钢作荷载分配梁，5cm木板做平台铺面。
水上钻孔桩工作平台的搭设方法是：在岸上架设全站仪，测出钢管桩位，由300KN浮吊吊起钢管桩下沉，利用导向船导向，采用160KW振动沉拔桩锤振动下沉，直至设计标高。完成钢管桩的打设后，架设水准仪测出标高，割平钢管桩，并一边安装纵横向联结，一边往钢管桩内填砂并灌注桩头混凝土，如此逐条打设全部钢管桩。然后由浮吊吊起事先在平板船上组拼好的承重横梁安装，并将其与钢管桩联接。最后铺设平台工作面板，设置航标等通航导向装置。为保证平台不被过往船只撞击，在本项工程（32墩桩基）开始搭设平台至施工完毕这段时间，报请航道部门发布通航公告，对施工水域进行临时管制。
水上平台搭设时，一般可控制钢管桩倾斜率在1%以内，位置偏差在30cm以内，平台面必须要平整，各连接处要牢固，平台钢管桩周围视需要抛设砂包以减少洪水的冲刷，并定期测量钢管桩周围河床标高以监测河床冲刷程度，以防冲刷超过允许限度而发生事故。平台严禁任何施工船只的碰撞，夜间开启平台首尾的示警红灯，并在平台周边挂放一定数量的救生圈，以防不测。
2）钢护筒的制作及下沉
钢护筒的制作
护筒内径采用1.9m，采用厚度为10mm的A3钢板卷制。在制作场用卷板机卷成筒后，在焊接平台上焊接。为加强钢护筒的整体刚度，钢护筒的焊接接头处均在外加设12mm，厚15cm宽的钢带，护筒底加设12mm厚、50cm宽的钢带作为刃脚。护筒在加工场分段制作，一般每段长度5~6m。钢护筒加工标准，垂直度偏差不超过1cm/1m，椭圆度不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝连续，以保证不漏水。
钢护筒的埋设
在平台搭设完成后，即开始埋设护筒。首先在平台上精确测量，定出桥墩的纵横向轴线，然后据此安装护筒导向架，导向架的内空比护筒外径大3Cm。同时把分段制作好的护筒段在平台现场平板船上接长。接长的长度依河床标高和河床地质而定，最少应保证该护筒入土一定深度后，项部露出水面1m以上，以便能续接其他节段。有些护筒要分两次下沉，即第一次打设护筒后，用回转钻清除护筒内土芯，然后第二次再振动下沉和接长。
护筒的安装拟采用30T浮吊吊起已拼接好的第一节护筒，通过导向架内空下放着床，并悬挂铅锤测量其倾斜度，以保证不大于1%。护筒依自重着床并临时联结到平台后，松开吊机，并立即用160KW振动沉拔桩锤下沉。实际上由于桩位处搭设平台钢管桩和下沉护筒等，局部冲刷较大，松散覆盖层冲刷殆尽，振动下沉护筒后的埋置浓度往往达不到要求，致使保持水头等有困难时，需把护筒内渣土清除后复振。

2、钻孔
本合同段地质情况较复杂，钻孔较深，施工难度大，在施工中必须严格掌握以下几点：
1）河床面至粉细砂层属亚粘土或淤泥质土层，进尺时采用Ⅱ档二泵二马达低速时尺，进尺速度不超过1m/h。
2）密切注意砾石层的位置，在离砾石层1~0.5m时，更要注意进尺速度，一般控制在0.5m/h，确保减压状态钻进，并要观察护筒内泥浆位置变化情况，如果有漏浆现象马上补浆，确保泥浆水头压差。
3）进尺至卵石层位置时，不管有没有漏浆现象，停钻（但泥浆循环继续进行）4~8h，让泥浆充分渗透进砾石层，让泥浆充分护壁，避免漏浆和塌孔，
4）在砾石层段，采用Ⅱ档低速进尺速度控制在0.5~0.2m/h，确保减压状态钻进，否则进尺过快，泥浆护壁时间不充分，容易造成漏浆和塌孔，
用反循环钻机成孔，在孔深达到设计标高后，采用抽浆换浆法清孔，钻头提起离孔底20~30cm，采用稍高的转速转动钻头，一边继续反循环，把孔底泥浆、钻渣混合物排出孔外，一边向孔内补充储浆池内净化后的泥浆，一直至（约4h左右）测量出浆口的泥浆达到以下要求为止：相对密度1.04~1.08，粘度16~18s，含砂量小于4%，胶体率小于98%。
钻孔操作注意事项
1）护筒内的泥浆面应比护筒外水面高出2~4m，确保内外水头压差。
2）经常检测泥浆性能指标，如发现泥浆性能不能满足要求时应及时调整，直至满足要求为止。
3）要有足够的备用泥浆，一旦发现孔内仙漏浆应及时补充，直至满足压差要求为止。
4）开钻时应先启动冷却系统，然后逐个起动主机泵组，使泵空载运转后再开钻。
5）开钻前，应先送风后再进给，钻头稍微提起，钻进过程中，应保持个别头悬吊状态。
6）因故中断钻进时应立即将钻头提起至安全位置（一般0.5~2m）,并送气10~15min，让砂石完全排出钻杆，再钻进时应先送气10~15min。让泥浆充分循环，直至泥浆正常之后慢慢放下钻具钻进，要特别注意停钻时应先提钻，停主机泵组等排出的泥浆中无渣时方可停风，否则将会造成埋钻事故。
7）各钻孔孔位要用木板盖好孔口，严禁工具、铁件等杂物掉进孔内，否则掉入铁件将造成损坏钻头以致影响施工进度。
8）钻进过程中，若发现钻杆有偏斜，应严格控制速度采用扫孔方法纠正。
9）钻进过程中，若钻杆卡死，溢流阀溢流时应立即提升钻杆，再缓慢下放改为轻钻压慢钻进，排除故障后正常钻进。
10）为消除水龙头的单侧排渣胶管偏载造成对水龙头密封装置的不良影响，致使钻杆的法兰盘螺栓孔对不上水龙头下法兰盘螺栓孔，水龙头可采用吊或垫的方法使下法兰保持水平。
11）根据本桥的地质情况，严格控制钻进速度。
12）从钻杆排出的泥浆中，每小时捞取钻渣样与地质资料比较，并作好钻孔记录，当记录与地质资料之间有明显不符时，立即向监理工程师报告以便及时处理。当孔深接近孔底时，注意捞取岩渣，请监理工程师判断并确定嵌岩深度和孔底标高。
13）钻机钻进过程中，要严格控制钻进速度。
14）根据施工技术规范要求，一根桩的钻孔，必须在桩的中距5m范围内的其它任何桩的混凝土浇注完成24h以后才能开始，以免扰动正在凝固的邻桩混凝土。
5、钢筋笼加工、安装和二次清孔
1）钢筋笼加工：在钢筋制作场内，按图纸要求放样制作主筋，加强箍筋和螺旋箍筋，然后分节绑扎、焊接，钢筋骨架的保护层通过在螺旋筋上穿入中心开孔、厚5cm、直径14cm的圆形25号水泥砂浆块来保证，砂浆块按竖向每隔2m设一道，每道沿圆周对称穿入6个布置。最后视需要固定声测管。
2）钢筋笼安装：本桥主墩桩基较长，钢筋笼采用分段制作，分节安装。一般分4~7节，分节长度为9~12左右。在施工中对深水基础拟全部用30T浮吊来安装。钢筋笼安装时为保证不变形，采用两吊点起吊。钢筋笼竖直后，检查骨架是否竖直。如有弯曲变形加以纠正，骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁。当最后一道加劲箍筋接近孔口时，在主筋上焊接吊环，并用4根Ⅰ20工字钢从吊环内穿过，将骨架通过工字钢支承在孔口钻机轨道上，再吊起第二节骨架，使它们在同一竖直轴线上对接齐焊接。先焊接顺桥方向相对的各三根接头，接头焊接好后，再吊起骨架，抽出支承工字钢，割去吊环，下放骨架。如此循环，使骨架下至设计标高为止。最后用8根同直径的钢筋笼接长固定于护筒上，并把钢筋笼放正于孔位中心，钢筋骨架底面高程控制在±50mm以内。
3）二次清孔：钢筋笼安装好后，即下放灌注混凝土的导管及供气管至孔底。在浇注混凝土前20min开动空压机向孔底送风，采用气举法通过除渣管将孔底沉渣吸出，以达到设计孔底沉淀厚度小于20cm的要求。经监理工程师检查合格并签证后，排除除渣后，即进行水砼的灌注。
6、灌注水下混凝土
1）主要机具和设备
导管：选用壁厚10mm厚的无缝钢管制造，内径30cm，底节长度定为7m，标准长度为1.5m，另有长度为0.5~1.0m的辅助导管。导管接头用法兰联接，设置有8m20螺栓。法兰处设置必要的导向装置，防止挂住钢筋笼。接头有互换性，接头处设置止水胶垫，导管制作完成后要按1.5倍孔底水压进行水密性试验，以保证混凝土灌注过程中不漏水和爆裂。
漏斗、储料槽：用8mm厚的钢板和型钢加工漏斗和储料斗。据计算首批混凝土数量需6m3左右，储料斗容积6m3，漏斗容积1.5m3，达到确保首批混凝土数量能使导管埋入1米以上。
2）混凝土拌制和运输机具：水下混凝土拟采用两台混凝土拌和楼拌制，产量均为50m3/h左右，每座配置有混凝土输送泵，将拌制好的混凝土泵送至储料槽和漏斗中，供灌注桩基水下混凝土。此外还拟配备两台250KW备用柴油机发电机组，随时待命调用。
3）水下混凝土的灌注：灌注水下混凝土时，在导管和漏斗之间设置猫头鹰阀门。先将阀门关好，并将导管提离孔底30~40cm左右，然后将灌注漏斗和储料斗装满混凝土，打开阀门灌注首批混凝土。孔内翻起的泥浆则用泥浆泵抽往后备泥浆沉淀池，此后由混凝土输送泵将拌制好的混凝土混合料送入储料斗和漏斗。至导管埋入混凝土5~6m后，即视情况拆去1~2节导管，如此循环，直至混凝土顶面高出设计系梁底面0.8~1.0m左右为止。最后拆去灌注混凝土的导管、漏斗等设备。以后待混凝土强度达到70%设计强度后用人工凿除超出部分砼，以保证桩头混凝土质量良好。
灌注水下混凝土注意事项
a、剪球前导管底离孔底的距离一般不能超过30~40cm，首批混凝土一定要足够数量，以满足灌注后导管埋入混凝土面够1米以上的要求。灌注后及时测量混凝土面的高度，以确定首批混凝土埋管深度，如不符合要求，应立即用空压机通过导管吸去已灌注混凝土，清理干净，符合要求后重新剪球灌注。
b、混凝土导管使用前一定要进行水密性和承压试验，并检查止水胶垫是否完好，有无老化现象，以保证灌注过程中不漏水、不破裂。
c、在混凝土灌注过程中，设专人测量孔深，准确掌握混凝土面上升高度，以便严格控制导管埋深在2~6m之间，防止导管埋入过深，上层部分混凝土初凝，导管提不起来，或导管埋入太浅而脱空的事件发生。同时作好混凝土灌注记录备查。
d、试验人员值班，确保混凝土按监理工程认可的配合比拌制，并按施工技术规范规定的频率全面检查混凝土的温度、含气量及塌落度等指标，严禁不符合要求的混凝土送入漏斗灌注。
e、砼开始灌注后，不得中途停顿，需连续灌注。为此砼灌注前必须全面严格检查各种机械，排除故障隐患，灌注过程中电器和机械维修人员跟班作业，配备必要的配件，出现故障时能及时抢修。
f、混凝土灌注前应与供电部门联系以防灌注过程中突然断电，另外备用发电机组应保证在断电时能立即投入使用。
g、混凝土灌注过程中应将孔口遮盖，避免混凝土拌入孔内，一业增加混凝土面顶托的重量，二来使泥浆性能下降，还容易造成测量孔内混凝土面标高发生错误。混凝土灌注过程中被混凝土顶起流入沉淀池的池浆。应使用泥浆泵抽往准备开钻的下一循环系统的护筒内。
h、灌注首批混凝土前，在保证水头压差不小于2m的前提下最好将孔内泥浆面适当降低，以提高混凝土的压力，使首批混凝土灌注顺利进行。
i、测量人员工作必须认真、细致、记录浇注混凝土盘数，每次测量后应根据盘数算出混凝土浇注数量，来复核混凝土深度。测型工具在测绳每次使用前要用经过检测合格，测锤重要求在3~4kg，准备2个测锤（一个备用）。测量频率，一般15min测一次，要求每次沿桩周均匀测三点，最低点处的埋管深度必须满足要求。
二、0#~8#墩桩基础施工
（一）基本情况
0#~8#桩基为陆上钻孔桩，桩直径为Φ180、Φ250钻孔灌注桩。
（二）施工方案
根据设计及地质情况，拟采用大功率、大扭矩、气举反循环泥浆护壁钻孔施工方案。
（三）施工方法
同主墩9#~13#桩基施工，但无需搭设水中钢管桩平台。

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