钢管锚岩桩工程施工方案.doc

1.1.1 钢管锚岩桩工程
1.1.1.1 概述
本工程卸船码头系缆墩及过渡墩桩基均为Φ1200mm钢管桩型锚杆嵌岩桩，共48根，锚岩深度为4m。结合工程结构特点，拟利用系缆墩及过渡墩底层砼作为锚岩桩施工平台。
锚岩桩系在钢管桩内径范围内（桩均系不同斜向的斜桩）钻除地质覆盖层后，采用锚岩钻机钻直径Φ350mm锚孔至基岩面以下4m并清孔；而后每孔下2根长度为6米的[14b槽钢作为锚杆，并尽快在锚孔内灌注≥C35水泥浆。导向架拆除后对桩底进行清孔并在钢管桩内现浇3m高C30水下桩芯砼。

1.1.1.2 施工准备
开钻前进行技术、安全交底，使每位施工人员明确技术质量、工期要求，了解施工条件和工作环境；
装船码头优先进行系缆墩及过渡墩桩基及底层砼施工，尽快为锚岩施工提供工作面；
及时安排锚岩设备进点并做好设备维护工作，根据桩型加工定位用导向架，现场锚岩设备从水上驳运至施工现场，由起重船吊放到施工平台上安装就位。
1.1.1.3 锚岩桩施工工艺流程

锚岩桩施工工艺流程见图：
施工准备

锚岩钻机平台就位固定
钻机设备、辅助设施就位
钢管桩沉设
系缆墩及过渡墩底层砼浇注
清除桩孔内杂物
钻取孔内覆盖层、清孔
桩孔内安装导向架组合体
注浆封固导向架底部
钻进成孔、清孔
下[14b槽钢
钢管桩运输
注C35水泥砂浆
拆除导向架、浇筑水下砼
锚岩桩施工工艺流程图

1.1.1.4 钢管桩锚岩施工方法
1.1.1.4.1 钻机、钻头配置
钻机选用XU—1000型立轴式钻机，共投入4台；
钻头选用: 三叶刮刀钻具钻取钢管内岩面以上地质覆盖层（采用气举反循环排渣工艺）；硬质合金钻头(牙轮)配置3PN轴流泵吸工艺钻取岩石成型锚孔；锚孔终孔后，采用弹簧钢丝钻头、反循环工艺清孔。
1.1.1.4.2 钻机运输、安装就位
钻机通过海上驳运至现场，由起重船安装就位。
针对不同斜向、不同斜度的桩位，组合钻机平台就位，钻孔时钢管桩内设置多个导向扶正器。
就位时钻机方位角对正桩位方位角，并根据桩孔的斜度调整钻机的立轴倾角，使天车、转盘中心与管桩中心在同一直线上，为此需用水平尺校准转盘水平。调整好的立轴式钻机底座进行固定，上钻架角度调整后锁定，防止施工中发生偏位。
1.1.1.4.3 钢管桩大孔内成孔、清孔
⑴ 开机前应先探明孔内有无钢筋，铁件等异物，使用强力磁铁或必要时派潜水员下入孔内打捞；
⑵ 钢管桩外径为φ1200mm，采用外径为φ850～900mm三叶刮刀钻头，钻头翼片夹角为1200 ，为减少或避免钻头对管桩内壁的磨损，钻头翼板和导向环外缘不得有硬质合金块，必要时可焊上钢板用以保护；
⑶ 大孔成孔钻取钢管桩内岩面以上的地质覆盖层，并进行气举反循环清孔；。
⑷ 大孔终孔后，采用3PN泵清孔一段时间再提钻，清孔采用气举反循环，并注意对孔口的保护，防止导向架安装前岩渣落入孔内，避免导向架安装后再次清孔。
1.1.1.4.4 导向架制作、安装及封固
⑴ 导向架制作
为保证锚孔的方位和斜度，施工必须使用定向装置，即导向架，导向架于施工前期制作备用，单节导向架由φ400mm钢管与上下法兰焊接而成，单节长度为2.0-5.0m不等,使用时可通过法兰螺栓联接。
导向架底部设一节长度为1.20m的φ400mm钢管，距底端50cm处焊接固定钢板，另一端有小法兰，小法兰可通过定位销与导向架单节大法兰联接。为保证封固浆液通畅流出，底部短节下端应成锯齿状。所有大法兰统一制作，螺孔位置一致，大法兰与钢管成垂直焊接，焊缝严密、牢靠。
⑵ 导向架安装
选择一导向架单节与底部通过定位销联接，下入时必须保证接缝严密（可安装橡胶垫圈），并要求受强力牵引时，可使定位销脱落，用卷扬机吊起联接好的单节与底部，底部朝下放入孔内，上部单节通过螺栓与别的单节逐节相连，下放入孔内，直至底部到达孔底。下放过程如遇阻，不可猛提强转，应轻轻活动导向架，缓缓下放，下放到底时，钢管开口应保持水平或近似水平方向。
⑶ 导向架封固
为了使锚孔施钻进时岩粉从φ400mm管口排除孔外，必须封固导向架底部。将注浆管沿导向架管内下入，注入M40净浆液，将导向架底部封固。
1.1.1.4.5 锚孔施工
待水泥净浆充分终凝后，可开始锚孔钻进。
⑴ 钻头选择
根据工程地质勘察报告和以往施工经验，对岩层较破碎层考虑使用牙轮钻头，整体性坚硬岩层选用硬质合金取芯钻头相结合的施工选择。
⑵ 终孔要求
成孔进入达到设计要求后，可停止钻进，然后进行清孔。如孔内如有岩渣、岩粉，采用弹簧钢丝钻头，反循环工艺捞渣或气举反循环工艺清孔到设计孔深。
⑶ 孔内事故处理
① 孔内异物
由于施工不慎或意外情况，一些小铁件、小五金工具之类异物会落入锚孔，当循环正常而牙轮钻头不进尺，金刚石钻头被拉槽，刻痕成抛光,硬合金钻头合金剪断，都反映孔内有异物.此时，应下入取芯钻头，用反循环钻具轻压慢转，套取异物进入岩芯管继续钻进，取芯时带取异物到孔外。
② 断钻杆的预防和处理
钻杆过度磨损或弯曲挠度较大，操作不当导致扭矩过大便会扭断钻杆。一旦断钻杆，提起断头上部，用捞钩或用母锥套取断头下部。预防断杆事故应当遵循以下几点：
A、经常检查钻杆磨损和弯曲情况，适时检查、更换；
B、加强施工现场的管理力度，操作人员精心操作，一旦孔内遇阻，不得在未判明情况时随意开机转动；
C、适当调整离合器摩擦片间隙，使之具有过载保护作用；
③ 烧结、卡钻事故的预防与处理
孔内岩粉多，冲洗液流不畅，钻头摩擦产生热量不能及时排出，则易烧钻或卡钻，一旦发生此类情况，不能关车，必须迅速将钻具顶离孔底，如果钻头已和岩石烧牢，则先反上钻杆和粗径钻具，再用换心或消灭的方法处理。预防烧钻，应当注意，加强施工责任制、精心操作、及时判断和处理，并做到：
A、保证泥浆正常工作，钻杆接头严密，保持冲洗液流畅；
B、孔内岩粉存度达0.8m以上时，即应采取捞渣措施。
④ 桩靴反卷
如果钻孔深度与桩靴位置相吻合，而数分钟内看不出明显进尺，或有憋车现象，很大可能是钻头遇上了反卷的桩靴，建议大孔终孔，下导向架封固，进行锚孔成孔。（我们已在沉桩工艺中加强了这部分需锚岩施工的钢管桩锤击控制，但由于地质较复杂，岩面呈坡度，凹凸状较严重，故特订立此条。）
1.1.1.4.6 下锚束
⑴ 锚束制作
锚束由2[14b槽钢焊成一束制成，一端焊上钻杆反丝接头。另外，在锚束点焊一根Φ25mm注浆管（其上端为一反丝接头，下端距锚束底200mm左右）。
⑵ 下锚束
钻杆通过反丝接头与锚杆连接，逐节下钻，将[14锚杆送到孔底。同时，注浆管也与预装在[14锚杆上的注浆管逐节相连，下到孔内。
必须根据槽钢长度和钻杆长度，计算锚杆底端位置，在确定锚杆底部达孔底方可进行注浆工序。
1.1.1.4.7 锚孔注浆
⑴ 净浆制备
采用M40净浆，事先制备净浆液（严格控制初凝时间，即随着注浆准备工作结束后，进行制备浆液），净浆液中加入适量的缓凝剂和微膨胀剂（由搅拌机制浆）。
所用水泥必须有出厂合格证，安定性检验报告。配料严格按试验配合比，同时保证强度和可泵性，用净浆搅拌机制浆。
⑵ 注浆
采用BW250/50柱塞泵，通过预先安装在锚束上的注浆管，将净浆注入孔内。注浆量按1.2倍充盈系数进行注浆作业，搅拌机内净浆送完后，将注浆管的反接头拆除，再加入适量的水继续注浆工序以替换系统内的净浆。作业期间每注浆完一孔都必须清洗注浆设备、注浆管，以防止浆液胶结导向架单节，然后进行第二孔注浆作业。本次施工期间，项目部将配置“备用柱塞泵”。
1.1.1.4.8 导向架拆卸
孔内全部锚桩施工完毕后，通过强力起拔，拉断导向架底部与上节相连接的联 接销，将上部导向架逐节卸出孔外。
1.1.1.4.9 下导管、水下砼灌注
导向架拆除后，按设计要求砼标号及浇注高度，采用砼泵船供应→悬臂送料至孔口→水下导管砼浇灌工艺完成作业
⑴ 下导管
采用φ200mm丝扣接头式导管，导管接头处必须安装密封圈。
⑵ 灌注砼
①灌注之前应用标准测绳复核孔深，如沉渣未满足要求，必须进行二次清孔。
②选用碎石和中砂为骨料，取样到试验室作配合比试验，以确定最佳配合比。
③由于在海上施工，故砼灌注由搅拌船拌制浇灌。
④初灌时，导管距孔底应为30cm左右，初灌量应保证埋管深度，灌注期间保证导管埋在砼内2m以上。严禁将导管提出砼面，灌注过程中取样做砼试块一组。
1.1.1.5 锚岩桩施工注意事项
①首先应对钢管桩沉放时严格控制最小贯入度，防止管底变形、卷边；
②施工严防杂物（工具、碎铁件、硬石块等）掉入孔内，如发现有异物入孔，应首先进行排除，以确保钻孔、钻具的顺利作业；
③施工要防止因斜桩引起的钻具轴芯线掌握不当或钻头碰到坚硬物时产生的弯曲扭矩过大，而造成钻杆断裂、掉钻，一旦发生应采用母锤套进行打捞排除；
④配合锚岩钻进施工的气举设备、泵类设备都应随时准备达到完好的状态，确保施工正常进行；
⑤施工中常会由于岩粉过多（冲洗孔流液不畅造成）造成钻头产生热量而造成烧结、卡钻故障，当发生此类故障时（事先在操作中防止）不允许关机而是迅速提钻排除烧结程度的扩大，一旦发生烧结、卡钻，则采用换芯消除故障
⑥切实加强锚岩桩安全施工管理，应设警戒区域，白天以旗帜、夜间以警示灯、照明灯为主。锚岩桩均属斜桩施工，除了按安全管理规定的要求外，必须加强钻杆、导架、起吊插入安装的施工作业安全。锚岩钻机及钻塔均应坚持牢固就位、锁定可靠，并建立施工前检查、施工中受震动后检查的程序。平台四周设安全扶栏和安全网，无关人员一律不准进入安全区。