超长超大直径钻孔灌注桩施工工法最终

3、钻孔灌注桩施工要点 钻孔施工采用了泥浆护壁、回旋钻机气举反循环的施工工艺，主要包括钻进成孔及清
孔。 ①、钻机选型
根据钻孔深度及直径选择相应的钻机。 本工程钻孔灌注桩从平台到孔底深达 130 多米，对钻机的扭矩及钻杆质量要求较高。
选用技术性能先进，提升能力和配重较大的大型钻机投入主墩钻孔桩施工。各钻机性能指 标见表 5.1。
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质泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，形成稳定孔壁，每小时进尺控制
在 0.3～0.8m 左右。钻头出护筒 5m 后恢复正常钻进，根据不同土层的特点，在钻孔过程
中及时调整护壁泥浆指标和钻进速度，孔内补充优质泥浆。
此阶段泥浆指标基本控制在了表 5.3 中的要求：
表 5.3
项目名称 指标
PH值 8～ 10
安装定位导向架
沉放起始平台钢管桩、形成起始平台
定位船改造
精确安装悬臂式定位导向架 沉放第一排钢护筒及护筒间连接
悬臂式定位导向架制作 钢护筒制作、运输
导向架前移及精确定位
沉放下一排钢护筒及护筒间连接
搭设下游侧施工平台
钻孔桩施工
图 5.2 采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程 3、钻孔灌注桩施工工艺流程
1、采用结构护筒直接作为钻孔平台的承重结构。 2、采用了振动锤以及移动式导向架打设钢护筒。 3、钻孔处多为粉沙、细沙、中粗沙及沙砾层等易坍孔地层，施工选用了大功率钻机 成孔、优质 PHP护壁泥浆。 4、钢筋笼采用镦粗直螺纹接头，并于后场同槽预制，采用大型浮吊大节段吊装。 5、桩基采用桩底后压浆技术。 三、使用范围 适用于采用钻孔灌注桩（地质以砂层为主）为基础的特大桥桩基施工。 四、工艺原理 钻孔桩施工工法主要分两部分：其一主要说明钻孔平台的搭设工法，其二介绍钻孔灌 注桩的成孔、成桩以及桩底后压浆工艺。
起始平台钢管桩施沉利用安装在定位船船艏的导向架定位，用起重船吊振动锤振动下 沉。
a、起重设备配置：根据起始平台单根钢管桩的长度重量选择相应的起重设备。 b、振动锤配置：振动锤选择主要满足钢管桩施沉要求。 c、钢管桩沉放 钢管桩的定位采用测量定位。 定位船在测量的指挥下移至桩位位置， 运桩船停靠浮吊。 当钢管桩起吊竖直后，将钢管桩送进导向架内，由测量调整钢管桩的平面位置及倾斜度， 当平面位置偏差及倾斜度满足设计要求后， 下放钢管桩， 浮吊脱钩， 起吊液压振动锤就位， 测量再次复核钢管桩的平面位置及倾斜度，合乎施工要求后，振动下沉到位。 下沉到位后，定位船移至下一根桩位。第二根桩下沉到位后，及时连接两根桩之间的 钢管水平联。钢管平联采用哈扶板连接。 ②、护筒区平台搭设 a、钢护筒制作、运输 钢护筒在钢结构公司厂内加工，分上、下两节制作。然后装船运至施工现场。 b、钢护筒沉放 b-1 、振动锤选择：应根据护筒入土情况及地质情况选择振动锤。 b-2、悬臂式定位导向架：根据平台搭设特点，需选用悬臂式定位导向架。 本工程采用的悬臂式导向架其长度为 16.125m，宽 6m，用起重船吊装移位，并锚固在 已完成的起始平台或已沉放的钢护筒顶口上，在导向架前端设置 2 层层距 10.0m 的上、下 导向装置，导向装置内设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的液压千斤顶和锁定 装置。
表 5.2
性质
阶段 新制泥浆 循环再生泥浆
清孔泥浆
试验方法
容重（ g/cm3 ）
≤ 1.06
≤ 1.15
≤ 1.1
1006 型泥浆比 重秤
粘度（ s） 失水量（ ml/30min ）
22～ 25 ＜17
20～ 25 ＜ 20
18～ 22 ＜ 20
粘度计 失水量仪
泥皮厚（㎜）
＜1.5
＜2
＜ 1.5
钢尺
胶体率（％） 含砂量（％）
100 ＜0.5
≥ 96 ＜ 3.0
≥ 98 ＜ 1.0
量筒 含砂量测定仪
PH值
8～ 10
8～ 10
8～ 10
试纸
b、泥浆循环 泥浆经泥浆净化器使直径在 0.074mm 以上的土颗粒筛分到溜渣槽内， 处理后的泥浆通 过钢护筒之间的连通管流入钻孔孔内。每台钻机配置一台泥浆净化器。 ③、钻机安装、调试及移位 根据平台上的钻机位置和钻孔顺序，安装并调平钻机，并固定牢靠。 ④、钻进成孔 a、钻进方法 成孔过程划分为三个阶段：护筒内钻进阶段、土层内钻进阶段、第一次清孔阶段。 护筒内钻进阶段：采用直径匹配的刮刀钻头反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在 4～6m 左右，孔内补充清水，混合泥浆经泥浆净化器处理后泥浆回流入护筒，钻渣转运至 处理堆场处理。 土层内钻进阶段：护筒底口以上 2m 至孔底，调换直径匹配的改进型平底钻头，开钻 时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆，当孔内泥浆指标符合要求后，优
超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法
一、前言 钻孔灌注桩是桥梁建设上常用的一种深基础形式。近年来我国桥梁事业发展迅速，新
建桥梁的跨径越来越大、结构越来越复杂，钻孔灌注桩的长度也就越来越长、直径也就越 来越大。
中港第二航务工程局承建的苏通大桥 C1 标主 4 号墩由 131 根钻孔灌注桩组成，桩长 均为 120m，桩径 2.5 ～2.85m，为目前世界上最大的桥梁群桩基础。为了促进该施工方法 在我国类似桥梁工程项目中推广使用，根据苏通大桥施工经验与实践，特编制该工法。该 工法内容主要包括钻孔平台搭设、钻孔桩成孔工艺（钻机选型、泥浆的选用配置、成孔参 数的选择）以及成桩工艺（水下砼的配制及浇注工艺） ，其中钻孔平台搭设工艺曾获 2004 年武汉市职工创新一等奖。 二、工法特点
确定沉桩顺序：根据各工程的施工特点确定沉桩顺序。 打桩船抛锚定位：按照沉桩顺序进行打桩船的抛锚定位。 钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标。直桩直接确定其桩中心 坐标，斜桩通过确定一个断面标高后，再计算该标高处钢管桩的桩中心坐标。 钢管桩平面位置及垂直度调整完成后，先自由落桩，再开始压锤，依靠钢管桩及 打桩锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和倾斜度，偏差满足设计要求后，开始锤击。 钢管桩的最终桩尖标高由入土深度控制。成桩由标高控制，以贯入度作为校核。
钻机主要性能参数表
表 5.1
钻机型号
GDY400、 GF350、ZSD300
最大钻孔口径（ m）
3.0
最大钻孔深度（ m）
140
输出扭矩（ KN· m）
≥ 150
最大提升能力 (KN)
1000
最大钻速 rpm
15
钻杆内径 mm
≥ 330
配重 (KN)
不小于 300KN
循环方式
气举反循环
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②、泥浆制备及泥浆循环
2
护筒内壁清理
泥浆回收 多余泥浆外运
测量放线
搭建水上钻孔平台
钢护筒定位下沉
钻机就位 钻进成孔 清孔换浆 提钻移机
检孔
造浆 泥浆处理、循环
钻渣收集 钻渣外运
安放钢筋笼
制作钢筋笼
制作钢筋笼胎模
下导管
沉渣厚度测试
合格
灌注水下混凝土
导管水密试验
不合格
二次清孔
合格
桩底注浆
桩基检测
图 5.3 钻孔桩施工流程图
不同地层ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进参数表
表 5.4
地层
钻压（ KN）
转数（ rpm）
钻速（ m/h）
护筒内钻进
≤ 6.0
密实粉细砂层
100～ 150
10～15
1.5 ～ 2.0
软塑亚粘土层
100～ 120
10～15
1～ 2
密实中粗砂层 护筒底口地层
150～ 300 ＜ 100
5～10 5～10
2.0 ～ 3.0 0.3 ～ 0.8
3
4、桩底后压浆流程
施工准备 注浆管安装
钻孔桩砼浇筑 注浆管开塞
洗孔、初注
控制注浆压力和注浆量，记录最大压 力和单管最终注浆量
效果检查
图 5.4 桩底后压浆施工流程图 （二）、施工要点 1、传统钢管桩施工平台搭设施工要点 ① 钢管桩施工
a、钢管桩制作、运输 钢管桩均按设计规格拼装成整桩，按沉放顺序分批加工制作，出厂检验合格后，用驳 船运输至施工现场。 b、钢管桩沉设 钢管桩沉设定位采用测量定位。
筋笼进行预接长。钢筋笼安装下放后，将钢筋笼固定在护筒上，以承受钢筋笼自重和防止 混凝土灌注过程中钢筋笼上浮。
b、 二次清孔 如钢筋笼下放完成后，沉渣厚度及泥浆指标超标，需进行二次清孔。 c、水下混凝土灌注
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水下砼浇注是钻孔灌注桩施工的主要工序，也是影响桩身质量的关键。 c-1 、混凝土配合比设计 混凝土配合比设计通过试配确定，砼除满足强度要求外，一般还须符合下列要求： 粗集料采用级配良好的石灰岩或花岗岩碎石，粒径 5～31.5mm； 细集料宜采用级配良好的中砂，细度模数应控制在 2.3 ～2.8 ； 胶凝材料宜不小于 380kg／m3，改善混凝土的和易性、流动性； 混凝土初凝时间大于浇注能力； 混凝土的坍落度控制在 20～22cm， 3h 以后不小于 16cm，流动度不小于 50cm； 混凝土具有良好的和易性、流动性、泵送性，可掺入适量的粉煤灰及外加剂； 水泥中含碱量小于 0.6%，骨料要求做碱骨料反应试验。 c-2 、砼浇注
a、泥浆制备及性能指标
护壁泥浆在钻孔中非常重要， 尤其是对本工程大直径深孔， 土层为砂层， 造浆性能差，
泥浆控制显得尤为重要。施工采用不分散、低固相、高粘度的 PHP 泥浆。泥浆的制备在平
台泥浆制备区进行。如果平台条件允许，可以采用集中供浆。
泥浆各施工阶段的性能指标要求（见表 5.2）：
泥浆性能指标一览表
向架，平台以下 5.5m、平台以上 6.0m。导向架平面呈“开口式” ，平台上下两层导向架之 间用螺栓连接，以便于装拆。导向架结构见图 5。
钢护筒
液压螺 旋千斤顶
2［20槽钢加骨架
000 8
φ32锁口拉杆
2100
钻孔平台
+7.0
2100
2250
3500 8000
2250
一般高潮位
4t 拉力
平台辅助桩
⑤、成桩施工 a、钢筋笼制作 钢筋笼在加工车间下料，分节同槽制作。主筋间采用直螺纹连接，每个断面接头数量
不大于 50%，相临接头断面间距不小于 1.5m。 压浆管与声测管在钢筋笼同槽加工时同槽安装， 接头采用焊接并适当与钢筋接头错层，
以便对接方便。 成孔检验合格后，下放接长钢筋笼。为加快钢筋笼下放速度，可以根据施工条件将钢
五、施工工艺 （一）、工艺流程 1、传统钢管桩施工平台搭设工艺流程
1
钢管桩加工、运输
施工准备 打桩船抛锚定位
沉设钢管桩
承重梁、分配梁加工、运输
平联施工 承重梁及分配梁安装
平台面板及附属设施安装
图 5.1 传统钢管桩施工平台搭设工艺流程 2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程
起重船及定位船抛锚定位
b-3 、钢护筒下沉：钢护筒下沉定位采用全站仪定位，同时用经纬仪进行校核。 Ⅰ、第一排钢护筒下沉 吊装悬臂式导向架，进行初步定位及精确定位，并将悬臂式导向架固结在锚固梁上。 Ⅰ-1 、起重船将第一节钢护筒吊入定位导向架的导向装置内，锁定上下龙口。 Ⅰ-2 、利用龙口的调节装置，调整钢护筒的平面位置及垂直度，使平面位置、倾斜度 满足设计要求。起重船落钩，钢护筒沿导向架下至河底并入土，起重船脱钩。 Ⅰ-3 、起重船吊安振动锤至钢护筒顶口，并再次校正钢护筒及振动锤的位置。
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② 平台搭设 a、平联施工 平联钢管采用哈佛板连接。在前场施工中，首先将下好料的一端与钢管桩按设计位置
对好位并调平平联焊接，然后用哈佛板将另一端与钢管桩焊接。 b、平台上部结构搭设 逐一安装主承重梁、分配梁，铺设面板，安装栏杆，挂设安全网。
③、钢护筒施工 a、导向架设计与制作 根据水深、流速条件确定导向架设计高度及刚度。本工程采用 11.5m 高的点接触式导
比重 （ g/cm3）
≤ 1.15
粘度（ s）
胶体 (%)
率
20～ 25 96%以上
失水率 (ml/30min)
20
含砂率 (%)
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终孔后，及时进行清孔。 清孔时将钻具提离孔底约 30～50cm，缓慢旋转钻具，补充优
质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头，防止塌孔。
根据地层地质情况采用相应的钻进工艺参数（见表 5.4）。
4000
6000
4t 拉力
图 5.5 导向架结构示意图（单位： mm）
b、钢护筒起吊、就位、施沉 用起重船吊起钢护筒，使钢护筒垂直，选择在平潮或流速较小时将钢护筒缓慢下滑， 直至入泥稳定， 待钢护筒下沉稳定后才能脱钩。 2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设施工要点
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①、起始平台施工
起始平台位于钻孔平台上游侧， 其主要作用是为沉放钢护筒， 安装悬臂式定位导向架， 提供具有足够刚度的起始工作平台。
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Ⅰ-4 、起动振动锤， 振护筒下沉。 同时，起重船移至另一位置进行下沉护筒有关工作。 Ⅰ-5 、吊走振动锤，拆除导向架与锚固梁间的连接，将导向架移至另一护筒位定位， 并重复以上工序。 Ⅰ-6 、单根护筒下沉到位后，及时与起始平台及相邻钢护筒连接。 Ⅰ-7 、该排护筒沉设完成后，前移进行下一排护筒沉放。 Ⅱ、第二排钢护筒沉放 测量第一排钢护筒的位置，对焊接在钢护筒上的牛腿找平，将前锚固梁搁置至第一排 钢护筒上，并与钢护筒上的牛腿焊接，将导向架整体吊装并锚固在前后锚固梁上；重复上 述步骤下沉完本排钢护筒。 重复本步骤，完成所有钢护筒的下沉。 ③、施工平台面层铺设 本工程平台面层采用 I25a 作为分配梁，面板采用 δ6 的花纹钢板。