1、dd,杭州湾跨海大桥-A合同段,D13#墩前期钻孔桩 施工技术总结,2005年1月,中港第二航务工程局,一. 工程概况 二、试桩的目的 三. 机械设备配置 四. 钻孔桩工艺总结 五. 桩底注浆 六. 结论,中港第二航务工程局,一、工程概况1、工程简介D13#主墩基础共有38根直径2.8m，单根桩长120.2m的钻孔灌注桩，桩底标高为-120.8 m（国家85高程，下同），桩顶嵌入承台内20cm；水下混凝土标号为C30，单根桩混凝土理论方量是：801.9m3；钢护筒直径为3.1m，壁厚为18mm，底标高为-45.0m，顶标高为+7.0m；单根桩钢筋笼总重量36.1t。每根桩的桩底均要求进行注浆。
2、在D13#主墩钻孔桩施工之前，先进行二根指定试桩(23#桩、25#桩)施工。其中23#试桩既作为整个钻孔桩施工之前的施工工艺验证，又设置双荷载箱利用自平衡法进行压浆前、后的承载力试验；25#试桩设置单荷载箱进行压浆后的自平衡测试。,D13#墩桩位布置图,一、工程概况,2、水文条件,杭州湾为强潮河口湾，潮汐类型为浅海半日潮，并有明显的日潮不等现象。根据南航道桥索塔及基础设计施工图以及招标文件参考资料提供的资料， 平均涨潮历时5小时左右，落潮历时7小时左右。 根据招标文件参考资料中北岸自动波浪站2002年度波浪资料分析报告，可以看出平均波高Hs2.0m的出现频率f99.96%，最大波高Hm2.0m
3、的出现频率f99.72%。 根据南航道桥索塔及基础设计施工图以及相关资料显示，杭州湾海域的潮流强劲，大、中、小潮流速变化不大，憩流时段较短，流向根据季节的变化而发生变化，涨潮时流向比较集中，落潮时流向比较分散。20年一遇的涨潮最大垂线流速为3.24m/s,落潮最大垂线流速为2.5m/s。 潮差67m.,一、工程概况,3、地质条件D13#墩墩位处的地质主要为：亚砂土、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土、亚粘土、粘土、粉细砂等组成。其分布情况见下图和下表,D13墩地质柱状图,一、工程概况,二、试桩施工的目的,优化钻孔桩施工工艺；调整并优化海水泥浆技术性能指标；检验各种机械设备的能力以及完成各道工序的时间；优
4、化压浆施工工艺，确定压浆参数；验证桩基的承载力，并进行压浆前后的单桩承载力的对比。,三、机械设备配置,1、钻孔施工设备钻孔施工设备包括：ZSD300型钻机两台、GD35型钻机一台、 KP350钻机一台、0.7MPa，22m3空压机两台、 1.0MPa，17.5m3 空压机两台、ZX-250泥浆净化器四台、3PN泥浆泵若干等。,钻孔桩施工期间主要机械设备配置有：钻孔设备、 混凝土灌注设备、起重设备、电力系统等,钻机的技术参数,ZSD300钻机,三、机械设备配置,GD-35钻机,三、机械设备配置,ZX-250型泥浆净化器,三、机械设备配置,2、混凝土灌注设备1）、混凝土搅拌船：“航工1602”水上
5、搅拌船-混凝土生产、输送能力达到160m3/h，该船能够储备1250m3混凝土的原材料，配备2个布料杆。2）、水下混凝土浇筑导管：直径2739mm导管，导管之间用丝扣连接，导管使用前进行水密试验，导管水密试压力为2.2Mpa（实际试压压力达到2.4Mpa） 。3）、混凝土输送设备：二台TB60型拖泵，单个拖泵每小时输送方量60m3。4）、集中大料斗、灌注小料斗：单次最大集料13m3,灌注料斗1m3。,三、机械设备配置,混凝土搅拌船,三、机械设备配置,混凝土灌注机具,三、机械设备配置,3、起重机械设备 钻孔桩施工期间主要的起重设备有： 塔吊（H3/36B改进型）一台、浮吊一艘、履带吊两台,三、机
6、械设备配置,塔吊（H3/36B改进型）,浮吊（鲁日海起重3号）,三、机械设备配置,三、机械设备配置,鲁日海起重3号,履带吊（50吨）,三、机械设备配置,4、电力系统 钻孔桩施工期间提供电力的主要设备有： 沃尔沃400KW发电机3台、康明斯400KW发电机一台、沃尔 沃500KW发电机1台，75KW发电机一台（生活区）,四、钻孔桩施工工艺总结,1、试桩施工工艺流程,四、钻孔桩施工工艺总结,钻孔桩施工主要包括三个施工工序：钻孔、钢筋笼下放、混凝土灌注,四、钻孔桩施工工艺总结,a、各地层中钻进时的泥浆技术参数,2、钻孔施工工艺总结,泥浆配合比,各不同地层的钻进过程中泥浆技术指标统计表,说明：1、表中
7、各项技术指标根据11#、23#、25#三个孔的钻孔桩原始记录进行统计的结果。各项技术指标为最大值与最小值。2、只对现场容易测试的相对密度、粘度、含砂率、PH值进行了统计。胶体率及泥皮厚度的技术指标是规范规定数值。,四、钻孔桩施工工艺总结,终孔、清孔泥浆技术指标统计表,说明： 1、表中技术参数是根据11#、23#、25#孔终孔、调浆后检测结果进行统计的。 2、泥皮厚度及失水量均为规范规定值，其余数据是实测结果。 3、终孔泥浆技术指标中作为重点控制的、也是现场容易检测的两个指标是指标含砂率和胶体率，所以含砂率比规范要求的小4倍。 4、由于是海水泥浆，所以容重的控制指标比规范要求的偏大。但是这对维持
8、孔壁的稳定有利，对混凝土灌注也没有影响。,四、钻孔桩施工工艺总结,各典型地层进尺速度统计表,b、各地层钻进的技术参数,ZSD300以及GD-35型钻机的转速均在20转/分钟左右，钻压均控制在钻具 的80%以内，各典型地层的进尺速度统计如下表,单位：m/h,四、钻孔桩施工工艺总结,对上表中一些内容的几点说明：1、11#孔钻机型号为GD-35，23#、25#孔钻机型号为ZSD300型。2、-57.0m-73.0m、 -91.0m-101.0m、 -117.0m-120.8m为砂层， -16.0m-57.0m为淤泥质亚粘土及淤泥质粘土层，其中-45.0m以上为护筒内地层； -73.0m-91.0m以
9、及-101.0m-117.0m为亚粘土或粘土层，3、11#孔在砂层中进尺速度较慢是因为孔内有铁件所致。4、表中进尺速度是按照纯进尺时间进行统计计算。5、由表中可以看出在护筒内、砂层内进尺速度较快，在-73.0m-91.0m以及-101.0m-117.0m地层内进尺速度较慢。主要是因为淤泥质粘土及淤泥质亚粘土的塑性指数较低（平均值为14.3)，而亚粘土及粘土的塑性指数比较高(平均值分别为18.8、19.8)的原因。,四、钻孔桩施工工艺总结,c、成孔工效分析,钻机成孔工效分析表,单位：小时,四、钻孔桩施工工艺总结,1、上表中事故处理时间包括钻孔施工机械的故障修理以及糊钻处理时间。 2、从表中可以看
10、出准备工作、调浆、拆钻在成孔周期中所占比例较小，而事故处理时间所占比例很大，所以降低事故处理时间是缩短成孔周期最为有效的手段，这一点从25#孔以及后期的钻孔桩施工中也得到了证实。其余工序也可以通过合理的安排来降低其施工时间的绝对值。 3、11#孔内因为有铁件，所以成孔周期较长，并且事故处理时间及钻进时间均较长，在成孔周期中所占的比例均较大。在其后续的12#、13#孔施工中未遇到孔内铁件的问题，降低了机械故障，所以大大缩短了成孔周期，例如13#孔的成孔周期缩短到了8天。 4、23#孔主要是空压机故障率较高，并且是第一根开钻的桩，遇到了糊钻的问题，为解决这一问题，花了大量时间改造钻头，所以其事故处
11、理时间在成孔周期中所占的比例最大。,对工效统计表的说明及总结：,四、钻孔桩施工工艺总结,d、钻孔过程中事故的处理,在钻孔过程中的事故处理主要指如何解决糊钻的问题。,钻孔桩施工期间在-73.0m-91.0m及-101.0m-117.0m两段地层内出现了糊钻现象，糊钻最根本的原因是钻渣排出不及时，所以主要从以下几个方 面加以解决：1、钻头的结构形式。 钻头的结构形式主要从翼板的数量（三翼、四翼）、钻头的锥角（90、 120和70）、水口的高度（35cm、40cm）、梳齿的长度（12cm、15cm） 梳齿角度（与翼板垂直、与水平面垂直）翼板与芯管夹角（90、75）、有无前导等几个方面进行改造。2、钻
12、机的转速 根据地质资料，并不需要大的扭矩，所以将两种型号（ZSD300、GD-35）钻 机的转速均调整到最大（20转/分）。,四、钻孔桩施工工艺总结,3、空压机性能 主要是提高空压机的排气量及排气压力，以加大排渣的能力。将原有的空压机换成1.0MPa，17.5m3的空压机，目前两台1.3MPa，22.0m3的空压 机已经进场。4、泥浆主要是降低泥浆粘度，以利于钻渣的排出。5、操作 主要要求操作人员摸索出易糊钻地层的操作经验，经常上下拉动、抖 动，以便将钻渣及时的排出，防止钻渣在孔底反复搅动成团，最终导致 糊钻。,四、钻孔桩施工工艺总结,2、钢筋笼施工工艺总结,a、钢筋笼加工与运输钢筋笼加工采用
13、通长同槽预制的施工工艺。利用28钢筋焊成“”字形，对加劲箍进行加强；分节倒运、装船运输至现场；钢筋笼接头采用镦 粗直螺纹接头；声测管采用承插式套管接头；压浆管采用丝扣接头。,四、钻孔桩施工工艺总结,有荷载箱的钢筋笼图,四、钻孔桩施工工艺总结,有压浆管道的钢筋笼,四、钻孔桩施工工艺总结,b、钢筋笼接长、沉放 钢筋笼接长沉放采取塔吊（履带吊）配合浮吊完成。 施工顺序为平吊竖立对接下放固定。先用塔吊将钢筋笼平吊至浮吊竖立钢筋笼位置，浮吊、塔吊相互配合将钢 筋笼竖立垂直；然后对接，符合要求后将接头套筒旋紧，连接声测管、压浆 管，以及接头附近的螺旋筋；接头验收后，浮吊将钢筋笼吊起，边下放边割 除“”形支
14、撑；下放到位后利用专用的挂钩将钢筋笼挂在护筒顶口上。重复 以上步骤，直至将钢筋笼下放完毕，最后将吊笼的钢筋与钢护筒焊接固定。 有荷载箱的钢筋笼下放过程中还要对油管及导线进行保护。,四、钻孔桩施工工艺总结,钢筋笼对接图,四、钻孔桩施工工艺总结,钢筋笼定位图,四、钻孔桩施工工艺总结,c、钢筋笼下放工效分析,说明：1、23#、25#均有荷载箱，所以下放时间较长。2、上表中的数据是按照施工顺序排列的，是最早施工的四根桩。3、目前钢筋笼下放时间基本上都在14、15个小时左右。,四、钻孔桩施工工艺总结,d、钢筋笼下放施工中问题的处理,钢筋笼下放过程中有以下几个难点： 1、钢筋笼对接为了减小海况对钢筋笼对接
15、的影响，利用塔吊进行对接，利用浮吊进行 下放。 2、声测管、压浆管的接头质量及保护声测管、压浆管的接头质量专人检查，并且与钢筋笼用铁丝绑扎牢固。 3、钢筋笼顶标高及平面位置由于钢筋笼是挂在钢护筒顶口，所以通过钢护筒的平面位置、倾斜度、顶标高来控制。,四、钻孔桩施工工艺总结,3、混凝土灌注工艺,a、C30海工水下混凝土配合比设计 粗集料：采用宁波北仑小港青峙5-25mm连续级配碎石，碱骨料活性检测合格。 细集料：采用福建闽江，细度模数为2.62.9，含泥量满足要求、级配良好的中粗砂；水泥：采用安徽海螺P.42.5硅酸盐水泥； 粉煤灰：采用镇江谏壁电厂级粉煤灰，质量合格。 外加剂：采用南京友西UC
16、-IA性能良好的高效缓凝型减水剂；水：自来水； 混凝土：C30海工水下混凝土， 氯离子渗透系数12W3.010-12m2/s，混凝土的坍落度1822cm，混凝土的初凝时间为20小时。,四、钻孔桩施工工艺总结,C30水下混凝土配合比,四、钻孔桩施工工艺总结,b、混凝土质量现场控制 在现场进行混凝土的质量主要从以下几个环节进行控制： （a）、从源头抓起，严格控制原材料质量 （b）、配料、搅拌过程中控制 （c）、拖泵操作员进行控制 （d）、接力泵操作员控制 （e）、现场技术员控制任何一个环节发现混凝土质量不能满足灌注要求，坚决将其放掉，不允 许不合格的混凝土灌入孔内。,四、钻孔桩施工工艺总结,c、混
17、凝土灌注工效统计,说明：从目前已经灌注完成的几根钻孔桩来看，在灌注比较顺利的情况下12.0小时左右能够完成混凝土灌注工作。,四、钻孔桩施工工艺总结,e、混凝土灌注工程中问题的处理,混凝土灌注过程中容易出现的问题包括气堵、混凝土标高控制不准确等。主 要采取以下措施进行解决。 （a）、气堵 控制混凝土质量、开排气孔、混凝土进入导管的流量进行解决。 （b）、混凝土顶面标高的控制 控制测锤的容重、校核测绳的长度、人工清理桩头等方法进行控制。另外还要加强施工现场的管理，对参与混凝土灌注的各部门进行协调，平时加强对施工机械的维修保养。,四、钻孔桩施工工艺总结,五、变形护筒的处理,截止2月3日包括已经成桩的
18、10个护筒，共探明20个护筒，有8个护筒出现 问题，已经处理完毕一根。处理方法如下： 1、潜水员水下切割变形部分的钢护筒。 2、潜水员水下沿竖向割开钢护筒，千斤顶进行水下顶撑。,五、变形护筒的处理,六、桩底压浆,1、施工工艺流程图,六、桩底压浆,2、压浆技术标准1）、压浆水泥浆的性能要求初凝时间23h（实际配合比的初凝时间为45h），7天最小抗压强度5Mpa。 2）、压浆材料及配合比压浆水泥：采用P.型、强度等级为42.5的硅酸盐水泥； 外加剂：采用减水剂、膨润土 3）、压浆压力及压浆量压浆控制压力为4.0Mpa；压浆量根据23#、25#试桩的情况确定。4）、压浆结束标准试桩（23#、25#）
19、的压浆控制标准按照如下方法控制：分三个轮次压浆，第一、第二轮次的每个回路压浆300L，第三个轮次按照每个回路的压力为4Mpa控制。确定最终达到上述要求时的压浆量。 其余各桩以试桩成果确定的压浆量和压浆压力为依据。,六、桩底压浆,压浆液配合比表,六、桩底压浆,3、压浆施工方法1）、压浆设备 a、XPB-10注浆泵2台:最大压力9.5Mpa, 最大流量90L/min 。 b、制浆机2台：每次制浆量为200L。 c、储浆筒1个：最大储浆量为800L。 d、高压压浆管道200m ，浆液测试仪器1台。2)、压浆管道的安装压浆管道是由4根压浆管（33.53.25）、4根声测管（603.5）组成四个回路构成
20、，回路中桩底部分为直线形。声测管现场连接采取承插式焊接连接；压浆管采用丝扣螺纹连接；底部直线段压浆管道在钢筋笼预制阶段进行连接也采用丝扣螺纹连接形式，设置6个6mm注浆孔，孔口朝桩底；在孔中钉一枚图钉，再套上厚1.5mm、通长的橡胶管，用扎丝扎紧外缠4层粘胶带，防止泥浆侵入。,六、桩底压浆,3）、压浆施工压浆施工是在桩基超声波检测完成之后进行，压浆的施工过程包括以下几个方面：开塞、分三个循环进行压浆、管路内注浆封孔等。a、开塞：在混凝土浇注完毕24h48h，开始对管道进行高压注水，当出浆口出水后，关闭出浆阀继续加压，当压力达到最大值后突然下降，证明包裹压浆孔的高压胶布开裂，压浆孔冲开。在混凝土
21、终凝之前的时间内，要经常用高压水进行循环，防止已经开塞成功的压浆孔重新堵塞。b、第一次循环压浆：当混凝土强度达到设计强度（30Mpa）、并进行超声波无损检测之后进行第一次循环压浆。第一次循环压浆以压浆量控制，每个回路的压浆量为300L，四个回路共1200L。每个回路压浆完成后，应及时利用另外一台压浆泵压注用清水冲洗管路，冲洗管路的间隔时间为23h，直至水泥浆初凝以后停止，防止浆液堵塞管路。,六、桩底压浆,c、第二次循环压浆：根据浆液的初凝时间确定后两次循环压浆的间隔时间，总的原则是间隔时间大于浆液的初凝时间34h。第二次循环压浆仍然以压浆量控制，每个回路的压浆量为300L，四个回路共1200L。d、第三次循环压浆：23#、25#试桩采取以压浆压力达到4Mpa,并持荷一定时间来进行控制，以确定最终的压浆量。,六、桩底压浆,桩底压浆统计表,六、桩底压浆,七、结论,根据前期D13主墩钻孔桩的施工情况，可以看出： 1、钻机的机械性能、数量及其配套的设备能够满足施工需要。 2、目前配备的起重、船机设备能够满足D13钻孔桩施工需要。 3、混凝土的配合比在满足杭州湾大桥专用规范的同时，能够满足现场的灌注要求。 4、海水泥浆在D13墩钻孔桩施工中的应用是成功的。 5、桩底压浆质量通过自平衡试验的验证可以看出，能够明显的提高桩基承载力。,七、结论,谢 谢 大 家！,
