5--海上大直径钻孔灌注桩施工工法交流材料

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☆钢筋笼制作安放
钻孔灌注桩钢筋笼一般在陆地钢筋棚分节绑扎成型，用驳船运输至施 工现场，导向架配合履带吊拼接下放钢筋笼入孔的方法施工。钢筋笼 的连接采用等强直螺纹连接, 钢筋笼采用等强直螺纹连接工艺是可行 的，而且具有操作简单、便捷等优点。根据我公司在东海大桥Ⅳ、Ⅶ 标正式实施的343根钻孔灌注桩统计结果表明，平均每节钢筋笼的连 接时间仅为136min，缩短了成孔后到水下砼灌注的间隔时间，减少了 沉淀厚度，缩短了二清时间，降低了成桩风险，提高了成桩质量。
泥浆配比 泥浆性能指标
品名
膨润土 Na2CO3
加量
3.5% 0.03～0.05%
性能
比重 粘度(S)
指标
1.03～1.08 23～27
CMC
0.1%
失水量(CC/30min)
泥皮厚度(mm) PH值 含砂量
＜20
＜2.5 7～10 ＜3%
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☆直螺纹连接工艺
钢筋笼采用等强直螺纹连接工艺是可行的，而且具有操作简单、便捷 等优点。根据我公司在东海大桥Ⅳ、Ⅶ标正式实施的343根钻孔灌注 桩统计结果表明，平均每节钢筋笼的连接时间仅为136min，缩短了成 孔后到水下砼灌注的间隔时间，减少了沉淀厚度，缩短了二清时间， 降低了成桩风险，提高了成桩质量。
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四、关键技术创新点
☆固定式海上钻孔平台
采用了打桩船直接插打大直径钢护筒、并将其作为平台主要承重构 件搭设钻孔桩施工平台的“固定式海上钻孔平台设计与施工技术” 。 该项技术已通过国家技术委员会技术鉴定。
☆新型钻孔泥浆的使用
泥浆是超长钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节。泥浆作用是护壁、 排碴、冷却钻头。深海区大直径桩基础施工由于施工环境的影响， 一般采用海水造浆，由于海水成分的特殊性需在海水泥浆中增加化 学处理剂，较为常用的化学制剂为纯碱和CMC（羧甲基纤维素）。 这种新型泥浆及其制造方法已经获得了国家专利。
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五、操作要点
☆钻机选型
无论采用何种钻孔方法，对钻机扭矩功率、钻锥型式、钻杆截面、 钢丝绳规格、泥浆泵泵量、泵压、真空泵真空度、吸泥泵吸量、 气举法压缩空气的压力、排气量等应按钻孔直径与深度、地层情 况、工期、设备条件认真研究选择。
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☆泥浆制备和循环体系
首先，在开钻孔内加入一定量的膨润土和淡水，利用钻机反循环成 浆，此时钻机只是造浆而不进尺，待泥浆数量及各项指标达到设计要 求时，开始反循环钻进；与此同时，在造浆池内按一定比例加入膨润 土、纯碱、CMC（羧甲基纤维素）和海水，利用空压机压缩空气搅 拌成浆，泥浆通过连通管（或泥浆泵）从造浆池进入循环池。循环池 内的泥浆在泥浆泵的作用下进入开钻孔孔口。开钻孔内泥浆携带钻渣， 在钻杆气举作用下，从孔底经钻杆流出，直接进入旋流除渣器，泥浆 在旋流除渣器内分离为泥渣和泥浆，分离出来的泥浆直接进入循环池 参与再循环，而泥渣则进入渣池后并通过溜槽溜入泥驳。 在整个循 环过程中，要不断在造浆池内补充淡水和膨润土等原料，以补充循环 过程中泥浆的损失。
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六、工程应用情况
☆东海大桥VII标—颗珠山大桥
东海大桥VII标—颗珠山大桥，该桥全长1660m，桥跨组合为 7×50m+(50+139+332+139+50)m+12×50m。其中主桥为主跨332m双 塔双索面斜拉桥，2003年5月1日开工，2005年5月3日全桥合龙。在该 工程中有2个主墩基础采用φ320～250cm变截面钻孔灌注桩,共计56根 钻孔灌注桩，应用效果良好
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☆浙江省舟山连岛工程金塘大桥II标
该标段由118m跨非通航孔桥和西通航孔桥组成，118m跨非通航孔 连续梁桥全长1320m，桥跨布置为（64.5＋4×118＋64.5)m＋ （64.5＋5×118＋64.5)m，基础采用φ320～250cm变截面钻孔灌注 桩，共计插打钢护筒134根；西通航孔连续梁桥全长330m，桥跨 布置为87m＋156m＋87m，基础采用φ200cm变截面钻孔灌注桩， 共计插打钢护筒54根，2007年7月完成全部基桩施工，应用效果良 好。
☆上海崇明越江通道长江大桥B7标
该标段由辅通航孔桥、非通航孔50m梁连续梁桥和陆上段30m梁连续 梁桥三部分组成，全长1440.64m。其中辅通航孔桥采用四跨预应力砼 连续梁，跨径组合80＋140＋140＋80m，全长440m，基础采用 φ320～250cm变截面钻孔灌注，共计79根钻孔灌注桩，取得了良好的 施工效果。
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七、社会经济效益
本工法的突出特点是采用先进高效的设备进行深水区钻孔桩的施 工，因此施工速度大大加快，减少了浮吊、拖轮、抛锚艇、驳船 等海上大型船机设备的投入，同时可以有效降低海上恶劣自然环 境的影响，可以在短时间内优质、高效的完成施工任务，降低海 上不利因素带来的施工风险，综合经济效益相当相当明显。
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☆钻进
海上钻孔施工时，一定要随时观察钻孔情况，尤其要判断孔位处是否 存在承压水，尽可能避免由于承压水原因造成穿孔、塌孔等。 钻孔时，每加一根钻杆至少要测一次泥浆指标，漏斗粘度计、泥浆比 重计、过滤装置等测量仪器测量泥浆指标。
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☆清孔
首次清孔采用钻机气举法自行换浆清孔，即用新拌泥浆置换孔内高浓 度泥浆，使孔内泥浆比重、粘度、含沙率等指标满足灌注水下混凝土 需要。钢筋笼安装到位后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥 浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行二次清孔，二次清 孔采用水下混凝土灌注的刚性导管配φ5.0cm直径无缝钢管为高压管， 通过20m3/min空压机输送压缩空气气举法排出孔底高浓度泥浆，冲 散沉淀层，使之呈悬浮状态后立即开始水下混凝土施工。施工时，要 提高“一清”和“一清”后泥浆的质量，以缩短“二清”时间。
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(1)纯碱（Na2CO3）：在泥浆中加入纯碱的目的，是除去粘土中部分 钙离子，将钙质土转变为钠质土，使土颗粒水化作用加强，加速粘土 的分散，提高粘土的造浆率。 (2)羧甲基纤维素（CMC）：CMC系大分子化合物，在处理泥浆中主 要用作降失水剂和增粘剂。由于水分子的作用，使泥皮质密而坚韧， 同时CMC容于水中能增加泥浆的粘度，促使泥浆失水量下降。泥浆 配制及性能指标见下表：
海 上 大 直 径 钻 孔 灌 注 桩
施 工 工 法 交 流 材 料
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一、工法产生背景 二、工艺特点
主 要 内
三、工艺原理 四、关键技术创新点
五、操作要点
容
六、工程应用情况 七、社会经济效益
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一、工法产生背景
随着我国经济的快速发展以及国家对基础建设投资力度的加大， 跨海大桥工程的建设不断增多，其中第一座海上大型桥梁-东海大 桥于2003年破土动工。路桥建设在东海大桥的建设过程中，大直 径钻孔灌注桩施工面临着诸多困难；由于是在海上施工，受风、 潮汐、波浪、海水等自然条件的影响较大，陆地内河中常用的钻 孔灌注桩施工方法已经不适用于海上大直径钻孔灌注桩的施工, 路 桥集团国际建设股份有限公司首次对深水区大直径钻孔灌注桩的 施工工艺进行尝试，采用“打桩船整根插打钢护筒＋大功率钻机 钻进”，顺利完成了东海大桥Ⅳ标、VII标的基础施工，并形成了 一套完备的、行之有效的施工技术。
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二、工法特点
☆施工速度快
海上大直径钻孔灌注桩施工所选用的钢护筒均采用GPS定位、 打桩船直接插打，其施工速度快，平均每天能完成3～4根。灌注 桩施工采用大功率钻机钻进，安全可靠，且成桩速度快，减少施 工周期。
☆质量优
钢护筒采用整根插打，不仅能保证钢护筒的平面位置、垂直 度，打桩船锤击能量大，还可有效保证钢护筒的入土深度，避 免钻孔桩施工阶段护筒底口漏浆等质量缺陷。采用大功率钻机 钻进可以有效控制孔的倾斜度，保证成孔质量。
☆桩底压浆
桩底压浆作为桩基结构的一部分。桩底压力灌浆不仅能提高桩端阻， 使桩端阻一开始即参与承载，桩端阻和桩侧摩阻的发挥趋于同步，而 且使桩侧摩阻有所提高。灌浆量和灌浆压力与桩极限荷载有直接的关 系，灌浆量越大、灌浆压力越高，桩的承载力也提高得越大。桩底压 浆能提高承载力是经过试验验证了的，利用声测管进行桩底压浆，一 物二用，方便而有效。钻孔灌注桩底的压浆技术已经获得国家专利。
钢筋笼施工工艺流程图
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直螺纹套筒
连接完成后直螺纹连接接接头头
对接完成上下节钢筋笼接头图
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☆钻孔灌注桩水下混凝土的灌注
海水环境下施工钻孔灌注桩有其特殊性，除使用淡水泥浆循环外， 为确保钻孔灌注桩施工质量，防止钢筋锈蚀，采用高抗渗混凝土， 掺硅灰、粉煤灰、矿渣等超细矿物掺合料，并与适当的外加剂相 结合，最大限度地提高混凝土的密实性；为满足水下混凝土灌注 需要，水下混凝土坍落度宜控制在18～22cm，初凝时间大于15小 时。
临时固结
第四步：下放第 一节钢筋笼，并 临时固定在钢护 筒上。
护筒
第五步：吊放第二节 钢筋笼，使其做好标 记的钢筋对接上第一 节有标记的钢筋，调 整钢筋笼至满足要求， 旋紧套筒，连接箍筋， 完成两节钢筋笼对接。
第六步：拆除临时固结， 两节钢筋笼整体下放； 重复以上步骤，完成钢 筋笼的连接并下放到位。
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☆效益好
海上施工的成本投入主要在于材料和船机设备的投入，由于采 用打桩船整根插打钢护筒、大功率钻机钻进等施工方法，极大的 减少了施工周期，从而有效降低了施工成本，提高施工效益。
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三、施工工艺原理
海上大直径钻孔灌注桩施工一般在水上施工平台上进行，通 常选用大功率钻机钻进、高效除渣器等设备进行钻孔施工，选 用“陆地分节绑扎成型＋现场直螺纹连接”的方法进行钢筋笼 施工，选用高效水上拌和设备进行基桩的灌注施工，从而减少 水上作业时间，以保证基桩施工的质量和工作效率。
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☆挖桩头
灌完混凝土后，应把超灌范围内的浮浆和混凝土凿除，以确保桩顶混 凝土的质量 。
☆基桩检测