紫阳港汉江大桥主墩深水桩基础施工关键技术

紫阳港汉江大桥主墩深水桩基础施工关
键技术
【摘要】本文结合紫阳港汉江大桥主墩深水桩基础施工实践，重点介绍了
3#、4#主墩钻孔施工平台的搭设、钢护筒的制作、钻孔灌注桩成孔、钢筋笼制作
与安装、水下混凝土灌注等施工工艺技术。

【关键词】钻孔平台钻孔灌注桩施工技术
一、工程概况
紫阳港汉江大桥位于陕西省紫阳县城，大桥横跨汉江，为将南岸规划新区与
北岸主城区连接起来而建设。

大桥工程全长333.48m，主桥为三跨
（66m+120m+66m）预应力混凝土连续刚构，主墩为深水基础，分别为6根Φ2.0m、桩长为40m桩基。

本工程桥址处于安康火石岩电站水库倒灌水位影响范围内，桥
位处水深25-40m,河面宽度200-300m。

主要地层为淤泥、粉砂、含碎石淤泥、卵石、强风化炭质板岩、中风化炭质板岩，强风化辉绿岩、中风化辉绿岩。

二、平台设计及施工
1、平台设计：桥梁深水桩基础,深水环境对它产生许多直接作用,而且对
其设计理沦和施工技术都有影响。

不论是基础类型选择、基础埋深确定、外荷载
或作用力的计算及地基承载力与沉降量确定等问题,均与其有关。

紫阳港汉江大
桥梁深水基础在设计与施工时,必须将水的流速、水的深度及由深水所引起的其
他约束条件联系起来综合分析,并采取相应措施。

该桥主墩位于常年有水的库区,
施工时受洪水、通航、大流速和冲刷的影响,因此,主墩桩基础施工采用固定钻孔
平台该平台。

该平台由钢管桩、护筒、平联及斜撑、贝雷梁、上分配梁、下分配
梁和面板组成。

钻孔平台采用Φ1000mm钢管桩固定。

1.
钢护筒的制作。

钢护筒在钢结构加工厂内制造,采用6mm钢板卷制而成,钢板卷制方向与钢板的轧制方向一致;为利于钢护筒下沉，设置了30cm底口加强板，
并开刃脚。

根据浮吊的性能,将护筒分为5节,共44米长,打入土中约13米,护
筒对接处切割成45#坡口,两个护筒对接在一起时开成90#坡口。

3、固定钻孔平台的搭设。

3#、4#墩钻孔平台长31m，宽12.5m，标高为332m。

上部结构为贝雷型钢结构，下部为钢管桩和钢护筒组合结构。

钻孔平台采用20t
浮吊及驳船、平板船配合搭设平台。

浮吊上设ф1000 mm钢管桩简易导向装置,
利用浮吊并用振动锤振动打设钢管桩，钢管桩按从上游侧到下游的方向打设。

每
打设一根钢管桩，立即进行相邻粧间平联安装，使钢管桩形成整体。

钢管桩打设
完毕后进行上部结构安装，在后场加工完毕后运至现场直接吊装。

桥梁纵梁采用
贝雷片组拼而成，贝雷片纵向用贝雷销联结，横向用45型定型支撑片联结，为
增加贝雷梁稳定性，用角钢做U型卡，通过倒扣的方式将贝雷梁与钢管桩连接成
整体，同时将贝雷梁与下分配梁通过点焊的方式连接，增加稳定性。

分配梁与分
配梁之间采用点焊连接，贝雷梁和分配梁之间采用钢板及U型螺栓连接。

面板采
用10mm花纹钢管铺装，钢板与上分配梁之间点焊连接。

桥面采用小钢管（直径
4.8cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，高度方向设置两道横杆。

钻孔
平台搭设完毕后，利用浮吊配合120振动锤进行钢护筒下沉，钢护筒入土深度不
小于10m，按照从上游到下游的顺序进行。

每完成一根钢护筒，立即与钢管桩进
行平行连接。

以此类推，直至打完6根钢护筒，形成水上钻孔平台。

1.
钻孔灌注桩施工技术
1、钻孔准备工作
1.1、注浆加固处理
由于钢护筒底位于砂卵石层,在钻进过程中穿越砂卵石层时间较长,为避免
流沙、塌孔等病害发生，采用钻孔注浆加固方案。

注浆孔布置在单一群桩孔外围,孔距2m ,正方形布孔。

在钢护筒平台钻机定位后,从钻孔施工平台下入<128套
管到河床底固定。

在套管内跟管钻进到淤泥层底并进入强风化岩石0.5 m,固定套管,开始注浆。

待凝6h ,扫孔、钻进3m注浆，待凝、扫孔、钻进、注浆循环至卵石层底部,最后回收套管,钻机搬往下一个孔位。

1.2钻机选型
根据地层情况和钻孔孔深（孔底距平台面60m）的特点，钻孔桩穿过淤泥层、粉砂层、卵石层和强各种风化岩层。

确定钻机选用JP-8型冲击钻机。

钻孔平台
计划最多同时布置2台钻机，布置原则为相邻行列不同时布置。

钻机采用浮吊吊放至钻孔平台钻孔位置，安装就位。

就位时利用在钢护筒上
设置的四个控制点用十字交叉法找出桩中心，使冲击锤中心与桩中心在同一竖直
线上，其偏差应小于2cm。

钻机就位垫平后，用四个定位卡将钻机底座与钢护筒
及施工平台固定，做到钻机安装水平稳固。

1.3泥浆制备与循环
采用黄黏土造浆护壁,泥浆添加聚丙烯酰胺,钻进过程泥浆比重控制在1.35～1.45之间,粘度控制在22Pa·s～30Pa·s。

利用相邻孔口护筒作为钻孔泥浆的造浆池,由于汉江水位落差大、变化无规律,考虑水位急涨急落水头调整不及时
造成安全隐患及反复割焊钢护筒操作困难,不设置连通管,采用大型泥浆泵进行泥
浆循环;钻孔中的钻渣通过正循环悬浮,孔内泥浆泵抽至钻孔平台上,通过泥浆分
离器,泥浆进入泥浆护筒,再通过泥浆泵泵送至孔底钻头进行循环。

同时在水中设
置一条泥浆船,负责钻渣的清理和外运,由运输船运输至指定位置弃置。

钻头内的
水头高度通过泥浆泵进行调节,随时监控护筒内外水位标高,始终保证正在钻孔的
护筒内水头高度比江面高1.5 m～2.0 m。

2、钻孔施工
2.1成孔顺序
遵循相邻孔不同时钻进的原则,保证钻进时护筒跟进不影响水中平台使用。

2.2钻进控制
钻孔桩钻孔分成三个阶段进行：钢护筒内的钻进阶段、钢护筒外的钻进阶段和清孔验收阶段。

钻孔顺序按间隔跳钻的原则防止坍孔和穿孔的发生。

（1）钢护筒内钻进阶段
开始钻进时，进尺适当控制，特别是钻进到护筒下口位置时，慢速钻进，每小时进尺控制在0.5~0.8m左右，使护筒下口有坚固的泥皮护壁，防止钻头在提拉过程中对钢护筒下口产生破坏，然后在护筒内造浆。

（2）钢护筒外钻进阶段
当钢护筒内泥浆的各项技术指标符合要求后，开始钻进。

钻到护筒底50 cm～100 cm时,停止钻进,在孔底投入1t左右的水泥,锤击搅拌均匀后，提起钻头，提高护筒内水头2 m，然后静置20 h左右,进行护筒加固即让水泥浆进入裂隙防漏。

在砂及卵石夹土等松散层钻进时,按1∶1投入黏土和小片石(粒径不大于15 cm) ,用冲击锤小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁,必要时反复冲击2次～3次。

钻孔过程中如遇到异常情况需停钻时,提出钻头,并增加泥浆比重和粘度,保持孔壁稳定。

钻头出护筒3.0-5.0m后恢复正常钻进速度。

钻进过程中要经常注意土层变化，每进尺2m或在土层变化处应捞取浆样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质柱状图核对。

当钻孔接近设计标高后，应放慢钻进速度，并随时进行孔深测量，同时对全孔上下进行扫孔，当达到设计孔深后，对成孔的孔深等进行精确测量（将测绳提出，用钢尺进行精确标定），确定满足设计要求后，进行清孔作业。

（3）清孔验收阶段
钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、中线进行检查，符合设计及规范要求后方可清孔，清孔采用换浆法进行。

清孔时将钻锥提离孔底15cm左右，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.15～1.20的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。

直至泥浆的各项指标要求并经检验合格后，可提钻进行下一道工序。

当清孔泥浆指标达到要求后，开始下钢筋笼，在吊入钢筋骨架、安装完导管后,再次利用导管清孔2－3小时进行循浆，检测泥浆比重、含砂率、泥浆粘度及
孔底沉淀厚度是否满足要求，如超过规定,应继续进行清孔,符合要求后方可灌注
水下砼。

在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。

3、钢筋笼制作及安装。

钢筋笼在钢筋加工棚内分节制作，现场分段对接，钢筋笼标准分节长度为9m。

具体长度根据钢筋笼总长度、加工钢筋长度及现场吊装设备情况确定。

钢筋笼加
强箍筋处加焊临时十字支撑，以增强其刚性，并在吊放过程中依次拆除。

钢筋笼
分节对接采用单面焊，焊接长度不小于10d的搭接，并且保证各节钢筋笼在同一
竖直轴线上。

钢筋笼下放至设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊
在护筒上，以防骨架在浇注混凝土时上浮及移位。

入孔后牢固定位，容许偏差不
大于5cm，并使钢筋笼处于悬吊状态。

4、水下混凝土灌注
混凝土由拌合站集中拌和后,采用混凝土运输车运输至岸边,混凝土直接放料
到混凝土输送泵内,泵送灌注至孔内。

成孔检查合格后，导管直径为30cm左右，
采用丝扣连接，安装经过水密试验的导管。

在砼灌注前，应储备足够数量的砂、
石料，水泥，以保证施工的连续性。

根据计算的混凝土初灌量，考虑到施工差别
在工地加工比计算初灌量多约1方左右容量的混凝土储料漏斗，直接架设在护筒
顶口上的工字钢梁上，保证首批混凝土灌注后导管不小于1m的埋深。

混凝土首
批灌注后继续连续灌注，在灌注过程中，导管的埋置深度一直控制在2-6m。

灌注的桩顶标高高出设计标高约1m。

混凝土灌注过程中，应保持孔内水头。

水下混凝土的塌落度以18～22厘米为宜，并有一定的流动度，清孔后灌注水下混凝土的
工作应迅速，防止塌孔和泥浆沉淀过厚。

每根桩灌注时间不应太长，尽量在8小
时内连续灌注完毕，必要时加缓凝剂，以防止顶层混凝土失去流动性，提升导管
困难。

灌注水下混凝土前和灌注过程中应填写检查证并做好施工记录。

结束语
实践证明深水桩基础特别是桩深达到40 m以上的桩基础钻进采用反循环钻
机进行施工是好的方案选择,效率比正循环钻机钻进高得多，而且可大大减少了
断桩的可能,保证了成桩的质量。

深水桩基础施工中由于孔深，水压大，灌注砼
前对导管必须做水密性试验和承压试验。

下放导管时要认真检查每一个接头有无
密封圈，防止接头间橡皮垫被导管内高压挤爆导致进水。

参考文献
[1]贺茂生杨雪瑞，紫阳港汉江大桥3#、4#主墩水中钻孔平台施工图设计；中交第二公路工程局有限公司2011 1-26.
[2] JTJ F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S] .
[3] JTGF50-2011,公路桥涵施工技术规范[S] .
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