岳口汉江特大桥栈桥钢管桩试桩方案

岳口汉江特大桥栈桥钢管桩试桩方案
1、工程简介
潜江铁路支线新建工程岳口汉江特大桥位于湖北省江汉平原的天门市岳口镇，桥址处江面宽阔，平面采用直线，与河道正交。

岳口汉江特大桥混合梁独塔斜拉桥主跨跨越汉江，主塔位于主河道边缘，汉江常年水深流急，水位变化大，桥梁基础为深水施工，且要满足正常通航，施工组织难度大，工期紧，是全线控制性工程和重点工程。

施工便道是大桥施工顺利进行的枢纽，为保证道路的畅通，施工平台采用单侧栈桥，保证施工机械的通行。

根据岳口汉江特大桥《主栈桥设计图》、《支栈桥设计图》及《检算资料》，栈桥钢管桩基础均采用直径630mm、厚度8mm的钢管桩，最大入土深度为支栈桥非制动墩钢管桩，深22m，其中沉入粉砂层11m、粉质黏土层11m，相应钢管桩长度30.5m。

各墩参数表附后。

2、水文及气象情况
2.1水文：桥区河段位于杜家台分洪闸以上、新城河段以下，且工程河段上游有东荆河分流和引江济汉，受丹江口水库泄洪及长江水位影响大，施工期间水位变化大，目前水位为+25.4m，考虑施工水位为+30.5m。

斜拉桥跨越汉江，水面宽约300～400米，水流较急。

QDK19+790～QDK21+980段地表水、地下水具二氧化碳侵蚀性，化学作用等级为H2。

2.2气象：桥区属亚热带性季风气候，冬季受欧亚大陆冷高压影响，夏季受西太平洋副热带高压影响，气候具有明显的季节性，冬有严寒，夏有酷暑，四季分明，日照充足，雨量充沛。

3、工程地质情况
沿线所经过的地层岩性较复杂，按期成因和时代分类主要有：第四系全新统冲湖积层淤泥质粘土、粉质粘土、粘性土、粉土、砂类土及碎石土，岩性上部粉质黏土、黏土、淤泥质土，硬塑～流塑，厚 5～20m，基本承载力σ0＝50～150kPa，压缩模量 Es＝0.5～8MPa，岩土施工工程分级Ⅰ～Ⅱ级；下部粉土、粉砂、中砂、粗砂、砾石层，饱和，稍密～密实，厚大于 30m，基本承载力σ0＝90～400kPa，压缩模量 Es＝5MPa 以上，地下水发育，岩土施工工程分级Ⅰ～Ⅲ级。

4、研究目的和意义
通过施工工艺试桩研究钢管桩成桩施工工艺，并研究钢管桩的关键施工设备、关键材料组织和关键参数，为钢管桩施工组织及施工图设计提供依据；本工程钢管桩承载力要求高。

为确保工程设计和施工的安全可靠，需要在工程实施前进行桩基施工工艺和承载力验证。

主要试验目的如下：
4.1起吊设备的起吊能力和打桩工艺；
4.2在选用的振动锤（激振力）下，测出每2分种贯入度（下沉量），形成一个贯入度与振动时间的曲线，分析出各地层的土壤动摩阻力，并与计算采用的土壤动摩阻力对比分析。

4.3采用配重及千分表测出单桩承载力，对栈桥设计采用的钢管桩各地层极限摩阻力进行验证。

4.4试桩做1个，按最小受力的主栈桥制动墩钢管桩做，注意试桩按实际位置的地层计算相应的入土深度。

4.5试桩完成后，报检算部门分析是否对振动锤（激振力）型号及桩长进行调整，并推算出不同承载力的钢管桩的贯入度标准。

通过现场试验，确定钢管桩的极限承载力，并获取土层的侧阻、端阻力和桩身的应力及变形数据，从而为桩基设计提供可靠的数据。

5、试桩布置
岳口汉江特大桥钢栈桥试桩平面采用西安80坐标系，高程采用1985国家高程基准。

选用主栈桥第一排三个钢管桩中间的一根作为试桩，试桩完成后其试桩结构将作为钢栈桥的桩基。

如下图所示：
6、试桩工作内容
6.1完成试桩结构设计及试桩研究工作大纲编制。

6.2完成一根钢管桩的试桩研究。

6.3桩基承载力试验研究。

6.3.1测定单桩极限承载力、桩身轴力分布及土体分层侧阻力和端阻力；各土层界面上的沉降位移、桩端位移、桩身弹性压缩及土层的塑性变形。

6.3.2测定桩端闭塞效应。

6.3.3通过对试桩的高应变动力测试，测试桩身完整性及极限承载力（包括初打和复打承载力测试）。

6.4桩基施工工艺试验研究。

6.4.1研究钢管桩制桩、打桩设备及施工工艺，同时对插打施工过程中的环境影响进行评估。

6.4.2测试打桩过程中桩身拉、压应力和桩顶压应力，并确定打桩施工的锤型、停锤标准。

6.4.3测定试桩平吊、垂直吊运时的桩身挠度，并测定吊运过程中不同角度
3m
3m
L5-3(试验桩)L5-2(锚桩)L5-4(锚桩)平面布置图
3m
3m
3榀56#工字钢
下钢板H=2cm
上钢板H=2cm
250T千斤顶竖向位移观测标记
立面布置图
竖向位移观测标记
竖向位移观测标记
（0°、15°、30°、45°）桩身应力分布，并在现场进行拍照摄影。

6.5试桩结束后，其试桩结构将用作桩基。

7、主要技术要求
7.1在沉桩能达到设计标高的情况下，记录总的锤击数和最后10cm的平均贯入度。

7.2如沉桩无法达到设计标高，记录总的锤击数、最后10cm的平均贯入度和最后桩尖实际高程与设计高程的距离。

在沉桩无法达到设计标高的情况下，应分析原因。

7.3试桩采用锚桩法，并选用维持荷载法，试桩逐级加载。

7.4所有试桩中的基桩均应认真作好沉桩记录，具体要求按现行规范沉桩记录方法有关规定进行。

对试打桩的落锤高度、贯入度、锤击次数、入土深度应进行同步记录，以便提供锤击数、贯入度、落锤高度随深度变化曲线。

8、钢管打入桩试桩施工
8.1沉桩施工工艺流程
图3 打入桩施工工艺流程图
8.2钢管桩加工
钢管桩加工方法：整根钢管桩加工
8.2.1钢管桩整根加工
钢管桩直径63cm，壁厚8mm，长度18.10m，重量2.224t。

外壁采用双层环氧粉末涂层，内壁采用无溶剂液体环氧涂层。

根据钢管桩的长度重量等参数，钢管桩加工厂需要选择：1、有能够起吊
2.224t重量的起重设备，2、有运输整根钢管桩的工具。

8.2.2钢管桩加工要求
8.2.2.1钢管桩的规格、尺寸必须满足设计要求。

8.2.2.2管节对口拼装时，相邻管节的焊缝错开1/8周长以上。

相邻管节的管径差小于等于3mm。

钢管节对口拼装时相邻管节的焊缝必须错开，错缝距离应大于300mm。

8.2.2.3钢管桩焊接必须保证焊缝强度高于母材的强度，且焊接材料必须有出厂合格证。

焊接必须由具有资质证书的焊工担任。

施工前应进行焊接试验，焊接应按焊接工艺所规定的方法、程序、参数和技术措施进行，以减少焊接变形和内应力，保证质量。

8.2.2.4钢管桩成品外观表面不得有明显缺陷，当缺陷深度超过公称壁厚的1/8时，应予修补。

焊接完成后，所有拼装辅助装置、残留的焊瘤和熔渣等均应除去。

焊缝金属应紧密，焊道应均匀，焊缝金属与母材的过渡应平顺，不得有裂缝、未融合、未焊透、焊瘤和烧穿等缺陷。

8.2.2.5钢管桩为Φ630×8mm，总计105根,其中主栈桥桩69根、支栈桥桩36根,总长度2539.65m。

8.3钢管桩的运输
采用汽车运至施工现场，在钢件拼装场按单根设计桩长拼成整桩，再采用专用平板托车运至施工现场。

及时通知质检人员和监理工程师对钢管桩进行检查、验收。

验收合格的管桩方可进行沉桩施工。

8.4施工测量
采用GPS系统进行沉桩测量定位，利用GPS RTK定位技术进行沉桩定位测量具有定位方便、速度快的特点，可实时提供放样点的三维坐标且不受天气影响，可全天候作业，在外海水域作业优点突出。

8.5起吊设备及桩锤选择
8.5.1采用80T履带吊起吊，导向架采用贝雷梁悬臂拼装，详见《栈桥导向架设计图》。

8.5.2振动锤的选用必须满足振动锤的激振力F＞桩下沉中的土壤动摩阻力F’。

土壤动摩阻力F’=P·L·H（KN）
P----土壤单位面积动摩阻力（KPa）
L----桩的入土长长(m)
H----桩的周边长度(m)
查《建筑施工机械常用数据速查手册》，对应标贯击数20次的砂性土的P 为20 KPa，对应标贯击数15次的粘性土的P为25KPa。

F’=20*11*1.99+25*11*1.99=985KN=98.5T
钢管桩及振动锤的重量为：3.7+9=12.7T
故下沉钢管桩所需的激振力为：98.5-12.7=85.8T
拟采用永安DZJ-135型振动锤（激振力为88.3T），满足要求。

永安DZJ-135型振动锤主要技术性能表
8.6测量控制网的布设及测放桩位
根据设计院提供的控制网及高程点，在施工场地设置桩位控制网和水准点。

桩位控制网为矩形方格网，设置在区域的主要轴线上，控制网的设置根据场地大小和桩的分布实际情况确定。

测量控制点布设完成后，四周应加设醒目的保护标志，防止控制点遭到破坏。

为保证控制点的准确性，防止施工过程中对点造成破坏，控制点离开边缘桩的距离不宜小于30m，并要经常进行校核，认真做好记录。

根据控制点和设计图纸的尺寸测放桩位，桩位一般用钢筋头插入地下，露头约2～5cm，钢筋头涂红油漆以示桩位标记，桩位外根据桩径尺寸用白灰撒成圆形。

沉桩前，桩位必须经过复测，并经现场施工员复核、签字方可进行打桩施工。

8.7振动沉桩
桩准确就位后，使桩在桩锤的压力下保持垂直压入，这一自沉进程应控制缓慢进行，在此期间，要随时跟踪观测沉桩质量情况，发现问题，立即纠正，必要时需把桩拔出重新插正，并采取强制措施按预定沉桩轨迹下沉。

待桩的垂直度得
到正确调整、稳定后，进行振动沉桩。

先用履带吊将钢管桩垂直起吊放置在便于安装振动锤的地方并临时固定，再起吊振动锤及夹具，夹具夹紧钢管桩后，连同钢管桩一起起吊安放钢管桩就位，在钢管桩及振动锤的自重作用，下沉钢管桩至不再下沉，启动振动锤下沉，开始履带吊慢慢松钩下沉，保证钢管桩的垂直度。

下沉时采用两台全站仪进行垂直度监控，垂直度不大于1/200。

钢管桩下沉的质量控制以达到设计桩长为控制标准，以贯入度做为校核，如贯入度与标准贯入度相差较大，根据实际情况分析原因，再做处置。

8.8主要机械设备配置计划
根据本工程的特点，为确保优质、高效按期完成任务，拟投入数量足够、类型适用、状况良好的机械设备。

具体型号及数量见下表。

主要施工机械配置表
对进场的机具设备进行组装和调试，确保机具的完好率，保证满足施工
8.9劳动力组织计划
钻孔桩施工劳动力组织根据设备的台班能力大小确定，队伍安排及任务划分见下表：
劳动力配备及任务划分表。