杭州湾跨海大桥钻孔桩施工方案及施工工艺

G01～G08现浇段钻孔桩施工方案及施工工艺

一、编制依据

1、《杭州湾大桥Ⅹ合同段工程施工设计图》

2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

3、《杭州湾跨海大桥专用施工技术规范》

4、《公路工程国内招标文件范本》

5、《杭州湾跨海大桥专项工程质量检验评定标准》

二、工程概况

50＋80＋50m及4×50m连续梁基础为φ1.5m钻孔灌注桩，共计76根/6552米。其中，G01、G02、G08桥墩的桩长为85m，其余均桥墩的桩长为87m。G02和G03墩单幅桥采用7根钻孔桩，梅花形布置，分布半径为4.0m；4×50m连续梁及80m连续梁边墩采用4根钻孔桩，分两排布置，顺桥向、横桥向间距均为4m。

三、施工部署

1、施工总平面布置

根据G01～G08现浇段所在区域的地形情况，拟在桥轴线西侧设置专门的生产区域，该区域主要包括60m3/h拌和站一座(4136m2)、钢筋及钢结构加工区域(352m2)、泥浆池及泥浆沉淀池(12600m2)，并预留有提梁站设置区域。整个生产区域按当地水利局要求的远离十塘20m布置。施工总平面布置的详细情况见附件1：《G01～G08现浇段施工总平面布置图》。

2、主要施工设备配置计划

由于G01～G08现浇段钻孔桩具有桩长、地质情况较复杂、海工耐久混凝土灌注难度大等特点，因此，拟选择扭矩大的钻机进行成孔，并配置相应的泥浆泵、泥浆处理器，形成完善的泥浆循环系统。混凝土及钢筋施工设备按常规设备配置。G01～G08现浇段钻孔桩施工机械设备配置的详细情况见下表。

3、主要施工人员配置计划

根据G01～G08现浇段钻孔桩工程量和施工设备配置情况，现场施工作业拟配置施工员1人、质检员1人、安全员1人、测量人员3人(与其他施工作业测量共用)；每台钻机按两班制配置钻工8人，6台钻机共48人；钢筋工和混凝土工按一班制配

置，各配置10人；其他机械设备操作人员为整个合同段工程共用，此不列入。

4、施工进度计划

根据本合同段工程的总体施工计划要求，G01～G08现浇段钻孔桩施工计划开工日期为2004年6月16日，2004年9月25日完成。

四、施工方案

根据本合同段工程的总体施工施工安排要求，G01～G08现浇段钻孔桩施工首先进行G03、G04、G05墩的钻孔施工，每个桥墩配置2台钻机；待该部分钻孔桩完成后，

钻机按照以下顺序调转：G03→G02、G04→G07→G08、G05→G06→G01，以便尽快的为承台及墩身施工提供工作面。钻孔灌注桩施工主要施工方案如下：

1、钻机及配套设备选择

根据本工程结构及地质特点，成桩质量要求高、地质复杂，选用5台GY25型和1台AS500型钻机，钻头选用双腰带三翼刮刀钻头。同时配齐与钻孔及钻机相对应的配套设备：6台3PN泥浆泵、6台泥浆分离器、1台DZ40振动锤等设备。混凝土及钢筋施工设备按常规设备配置。

2、钻孔平台方案

由于G01、G02桥墩位于滩涂区，我部拟采用筑岛方案形成钻桩平台(该方案已经业主、监理工程师和地方政府有关部门批准，批准材料见附件2)，已加快钻孔桩的施工进度。G01、G02钻孔桩平台四周采用砂袋码砌、中间填宕碴，尽量减少对海洋的污染；承台处填砂作为钻机施工平台，填筑厚度3m，平台顶标高约5.6m。G01、G02桥墩区域筑岛方案详见附件3。十塘内G03～G08桥墩处于陆地区，在原地面填石渣碾压整平，承台处填砂作为钻孔平台，填筑厚度1m。

3、水下混凝土施工方案

钻孔桩混凝土为海工耐久混凝土，为保证工程质量，拟采用方案为：60m3拌和站集中生产、2台6m3混凝土运输车运输，现场采用HBT60泵泵送、导管法灌注。

4、钢筋笼施工方案

钢筋笼拟在加工场集中加工、分节制作，专用运输车运至施工现场，然后利用25t汽车吊配合人工将其放入孔内并按设计图纸和施工技术规范要求接长。

5．桩底压浆方案

压浆管路严格按照设计图要求进行安装，混凝土灌注完成后24~48小时用高压水对压浆管进行初裂。桩底压浆工作在桩检合格且混凝土灌注完成10天后进行。现场压浆工作采用ZJ-400型涡流制浆机制浆、3SNS型往复式三柱塞泵压浆。

五、施工方法及施工工艺

1、钢护筒埋设

⑴钢护筒埋设深度的确定

滩涂区G01、G02墩护筒顶标高按高出施工平台0.4m考虑，即＋6.0m，十塘堤内G03～G08墩护筒顶标高较平台高出0.3m。因本段钻孔桩钢护筒均变更为永久性护筒，其底标高和壁厚将严格按照设计图有关要求确定。

⑵钢护筒制作及埋设

由于钢护筒为永久性护筒，其加工工作将委托专业钢结构加工厂家负责。待桩位准确确定后，用汽车吊将钢护筒吊装就位后，采用DZ40振动锤下沉钢护筒至标高。护筒中心线与桩中心线重合，平面允许误差为100mm，竖直线倾斜度不大于1%。

2、钻孔

⑴钻机安装：钻机安装时确保底座平稳，在钻进过程中不发生位移、倾斜或沉陷。钻机顶部的起吊滑轮缘与转盘中心的连线竖直，钻头中心与孔桩中心重合，偏差不大于2cm。开钻前用水平尺矫正转盘，保证水平，每次交接班都要检查水平、及时纠正。

⑵开始钻进时，适当控制进尺，在护筒刃脚处采取低档慢速正循环钻进，使刃脚有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，以正常速度钻进。钻进20～30m后（避开地质变化地段），再转换成气举反循环钻进。

⑶采用减压钻进及双腰带钻头，保持重锤导向作用，经常检查钻机的水平，发现问题及时调整，确保成孔竖直度。及时地控制地质变化地段的钻进速度，防止缩孔、坍孔的产生。随时捞取钻渣，判断地层并检验泥浆指标，根据地层变化情况适时调整泥浆性能。定时检查调整泥浆性能，严格控制泥浆性能指标。

⑷在不同地层钻进时，根据进尺情况及时更换钻头。粘土层中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受的阻力也大，易糊钻，将选用尖底钻锥，中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂土层和淤泥质亚粘土层钻进时，容易出现坍孔和缩孔现象，拟选用平底钻锥，控制进尺，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

⑸钻进过程中始终保持孔内液面高于孔外水位1.5～2.0m，加强护壁，保持孔壁稳定。在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，始终保持孔内的水位和泥浆的相对密度和粘度。

⑹桩的钻孔和开挖，在钻孔中心距离5m内任何混凝土灌注桩完成24h后才能开始施工，以避免干扰新灌混凝土的凝固。

⑺钻进过程中如遇浅层气，减速钻进，加大泥浆比重（或向孔内投入粘土块），提高孔内水位和泥浆的相对密度、粘度和胶体率，加强泥浆护壁作用，保证成孔质量。

⑻密切观察地面沉陷引起的平台高程变化、钻机位移，并及时采取措施。钻孔时认真填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图相核对，及时调整钻孔工艺。

⑼钻孔连续进行，当遇特殊情况需停钻时，则提出钻头，并采取措施保持孔壁稳

定。为减少孔壁暴露时间，在钻孔连续作业中，充分做好各种准备工作及应急预案，使钻孔时间控制在72小时内。 正、反循环流程见下图。

孔底

孔口

3

泥浆泵

泥浆循环池1

泥浆沉淀池泥浆分离器砂石泵导管孔底泥浆反循环：护筒

钻机、钻杆

3

泥浆泵

泥浆循环池1泥浆沉淀池2泥浆泵泥浆循环池2

护筒正循环：泥浆反循环图

泥浆正循环图

石泵相连

3、固孔

泥浆制备及循环净化系统由泥浆循环槽、制浆池、储浆池、沉淀池、泥浆分离器等组成。护壁泥浆采用优质膨润土造浆，淡水进行孔外拌制，专用储浆池储存，经净化池净化后循环使用。残渣与泥浆按环保要求排放。施工时定期对泥浆的相对密度、粘度和胶体率进行测试，其性能指标见下表。

泥浆性能指标

4、清孔

钻孔达到设计深度，且成孔质量（钻孔中心位置、孔径、倾斜度）符合要求，并经监理工程师批准后进行换浆清孔。清孔时，孔内水位保持高出孔外水位1.5～2.0m，以防止钻孔塌陷；应将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除，不得用加深孔底深度代替清孔；沉渣厚度满足设计及规范要求。清孔后从孔底提出泥浆试样，其指标应符合下表规定：

泥浆性能指标

5、钻孔质量检查

钻孔桩在终孔和清孔后，对孔径、孔深和倾斜度，采用专用超声波仪器测定。经检验确认成孔满足要求时，立即填写成孔检查单，并经监理工程师签认后，即可进行下道工序施工。钻孔偏差应符合下表规定：

钻孔桩成桩质量标准

6、钢筋笼制作、安装

钢筋笼采用钢筋加工场集中制作，分节长度为18m，接头区段长1m，钢筋笼在特制模具上加工，主筋采用闪光对接焊。对各节段进行编号，以保证钢筋笼顺利有序吊装。

钢筋笼存放在加工棚外的场地上，用专用运输车运至作业平台。为防止钢筋笼在运输、起吊和就位时变形，采用多点支撑、起吊，并在钢筋笼上设置加强钢筋。

在钢筋骨架上安设控制钢筋骨架与孔壁净距的混凝土垫块，沿桩长间距不超过2m，横向圆周不少于4处。声测管、压浆管除底节焊接在钢筋笼上外，其余均用套环固定在钢筋骨架上（并绑扎牢固），便于管材之间的对接。

钢筋笼采用吊车起吊，缓慢下入孔内，若下放遇阻则转动方向后再行下入，禁止强拉猛放，钢筋笼在孔口用冷挤压套筒接长。通过采用新工艺、新技术，以达到钢筋笼的快速安装。钢筋笼下放前检查其竖直度，不满足要求时及时调整，确保对接时上、下节钢筋笼中心线保持一致。钢筋笼安装到位后及时固定，桩头钢筋与钻孔平台焊接牢固，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架偏位、上浮。钢筋骨架制作和安装的允许偏差见下表。

钻孔桩钢筋骨架制作与安装质量要求

7、水下混凝土灌注

水下混凝土采用导管法灌注，导管采用内径280mm并装有密封圈的螺纹连接导管，分节长0.5～2.5m，最下节长5.0m。导管在使用前组装编号，并进行水密、承压、接头抗拉试验，确保导管的良好状态。导管下放过程中保持其位置居中，轴线顺直，平稳沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁，导管安装时做好记录。

灌注水下混凝土前，再次检测孔底沉淀厚度，超过200mm应进行二次清孔，使孔

底沉渣厚度符合规定。自检合格后，报请监理工程师检验，经监理工程师同意后，进行混凝土灌注施工。

混凝土运至灌注现场后，检查其和易性和坍落度，符合要求后，立即开始混凝土灌注，并快速连续进行，不得中断，灌注速度每小时不少于50m3。首批混凝土灌注采用6m3储料斗，导管下口至孔底距离控制在25～40cm，导管初始埋置深度大于1.0m。

在整个灌注时间内，出料口应埋入先前灌注的混凝土内2～6m，以防止泥浆及水冲入管内。吊车配料斗灌注完成首批封底混凝土后，6m3储料斗换成1.5m3储料斗，采用混凝土罐车直接灌注混凝土，以加快水下混凝土的灌注速度。灌注过程中经常用测锤探测孔内混凝土面的高度，及时调整导管埋深，导管缓慢提升，以免挂撞钢筋笼。为保证桩头质量，混凝土灌注标高比桩顶设计值高0.5～1.0m,在承台施工前凿除。施工时，指定专人填写水下混凝土灌注记录。

灌注混凝土时，溢出的泥浆引入适当地点处理，防止污染环境。

8、钻孔桩成桩质量检测

钻孔桩成桩质量检测在桩身混凝土灌注完成后3至30天内完成，由业主委托的检测单位对钻孔桩的完整性进行超声波检测。

9、桩底压浆

桩底压浆是提高桩底承载力和减少沉降的重要措施。桩底压浆严格按照设计要求进行。

⑴压浆管路的安装

根据设计要求，每根桩设置3根压浆管及3根声测管。3根φ50mm声测管，前期用于声波法检测桩身混凝土的灌注质量，后期作为桩底压浆回路。压浆管与声测管通过弯头连接，3根φ25mm压浆管用于桩底注浆以增加桩底承载力减少桩底沉降，改善结构受力。

钢筋笼按设计图绑扎成型后，在钢筋笼内侧沿圆周均匀布置3根声测管和3根压浆管。每节钢筋笼内声测管和压浆管都用套环焊接或用套丝接头连接。声测管和压浆管与钢筋笼用绑扎丝连接牢固。

每根压浆管与相邻的声测管（底部用弯头连接）组成一个压浆回路，每个压浆回路底部钢管上设置3个直径为6mm被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔，孔口朝下。桩底管路平面布置如下图所示：

为避免灌注水下混凝土时，冲坏管路，在弯头上面用75x75角钢将压浆管路保护起来；在弯头下面用25mm钢筋焊成井字框保护压浆管路，保护筋与钻孔桩主筋焊接在一起。

⑵主要压浆设备

①注浆泵

注浆泵采用3SNS型往复式三柱塞泵。主要技术参数如下：转速91r/min，理论排量76L/min，压力12Mpa，进道口径64mm，排道口径32mm，额定功率22Kw，外形尺寸（长×宽×高）1800×945×705mm，整机重量930Kg。

②制浆机

制浆机采用ZJ-400型涡流制浆机，主要技术参数如下：公称容量400L，额定功率7.5Kw，转速1440r/min，重量450Kg，外形尺寸（长×宽×高）1400×1130×1585mm。

⑶压浆前准备

①压浆管初裂

桩身混凝土灌注完毕后24~48小时，将对压浆管进行初裂。先对所有管路接头进行检查，压力表、阀门等均连接牢固、密封后，开始对U形管道进行高压注水，出浆管口出水后，关闭出浆阀继续加压，使套筒包裹的压浆孔开裂；此时水压降低，立即停水。

参照有关压浆资料：东南大学试桩间隔27h进行初裂，裂开压力为2Mpa；辉固公司试桩间隔29h进行初裂，裂开压力为1Mpa。初裂间隔时间取27h。根据其他单位的施工情况，初裂压力一般为2~5Mpa。