超长大直径变径钻孔灌注桩施工关键技术

广东省南澳大桥主墩海上超长大直径变径钻孔灌注桩施工关键

技术

李春元崔然刘学洋姚延焕

（中交一航局第三工程有限公司；大连；116001）

摘要：广东省南澳大桥主墩超长大直径变径钻孔灌注桩施工采用了回转钻机成孔及海上拌和船浇筑水下砼的施工工艺，针对海上超长大直径变径钻孔灌注桩的施工难点及要点，文章阐述了该项工艺的技术要点及工程实施情况。

关键词：钢护筒沉放；大直径钢筋笼、泥浆

1、工程概况

南澳大桥主桥总长490m，共设2个主墩W0、E0；2个过渡墩W1、E1；其中W0、E0主墩基础采用13根变截面钻孔灌注桩，桩身上段20m直径为3.1m，以下直径为2.8m。梅花形布置，W0主墩设计最大桩长为91m，E0主墩设计最大桩长为110m，均为嵌岩桩。

2、施工总体思路

主墩桩基采用打设Φ800*12mm的钢管桩和桩基钢护筒共同受力组建钻孔平台进行施工。每个主墩搭建1个平台，共2个平台；钻机等各种设备在平台上工作，主墩平台采用ZDJ-3500型和ZDJ-4000型回转钻机进行钻孔施工，采取气举反循环出渣工艺，并配备泥砂分离器。同时主墩平台上布置1台80t龙门吊，用来下放钢护筒和钢筋笼，包括钻机移位、灌注混凝土的施工。

3、施工重点、难点

⑴、主墩钻孔灌注桩施工是全桥施工的核心，直径φ3.1m变径为φ2.8m,最大设计桩长110m，单桩砼量约800m3,在国内也算是施工难度较大的桩基。

⑵、主墩钢护筒是钻孔灌注桩施工的必要措施，又是施工平台的受力支撑结构，单根最大长度46m，直径3.1m，施工受风浪、水流影响大，精度、垂直度控制难度大。以往工程施工出现过护筒底口变形的情况，控制好激振力也是护

筒沉放施工的关键。

⑶、泥浆是成孔的关键保障，如何优化配合比，保证泥浆的各项指标，是钻孔灌注桩施工的难点。

⑷、主墩钢筋笼直径大、长度长，且桩顶20m范围内为双层钢筋笼，加工的难度大，钢筋笼线形及对接精度不易控制；整套钢筋笼最重达70t，单节最大重量15.8t，钢筋笼吊装、竖转难度大。

⑸、桩基砼灌注是施工风险最大的环节，做好首罐砼浇筑施工，保证后续砼浇筑的连续性是钻孔灌注桩施工的重点。

4、施工中采取的对策及方法

针对上述施工重点、难点，项目部通过召开专家会、施工技术讨论会等方式，对施工方案不断完善，并成立课题组，年轻施工技术人员和老师傅共同探讨，对施工工艺不断进行优化，具体如下：

4.1 临时平台搭设

主墩平台整体尺寸为27m×53.5m，起始平台尺寸为27m×15m。平台基础共采用φ800×12mm钢管桩，平台钢管桩及钢护筒之间设置两层平联，上层平联采用φ426×8mm钢管，标高在+5.0m左右，下层平联在+1.2m处采用φ600×8mm的钢管；上下层之间采用φ426×6mm的钢管做斜撑。钢管桩上部为2HM300×588的搁置梁，搁置梁上为I18工字钢的纵向分配梁，最上面是6mm的面板。

⑴、钢管桩打设

a、打桩船选择：设计的桩长为41m，前期选择粤航工05，锤型为D62-22；后W0墩桩长更改为48m，W1、E1墩桩长更改为51m，打桩船更改为粤航工03，锤型同样为D62-22，具体参数如下：

b、钢管桩沉放顺序

先施工起始平台钢管桩，打桩船按扇形退打钢管桩。如图：

主墩平台打桩顺序示意图

打桩按照上图所示，按区号依次进行施打，每区钢管桩打完后，立即以区为单位进行夹桩。

c、测量定位

施工区域为海上独立作业，距离岸边较远，常规的测量方法不能满足施工需求，故采用2台GPS联合测量定位。莱芜渡口及长山尾渡口附近各设有一个GPS固定基准站。打桩前，在打桩船驾驶室顶平台上，选位于打桩船中轴线上（通过桩架及龙口中心）两个固定点A点、B点，用于固定GPS接收机，进行测量定位。

①直桩定位

选取平面任意一条通过桩位中心的直线，计算出当打桩船轴线与所选取的直线重合，且桩位中心正好位于设计坐标时，打桩船上A、B两点的坐标。将两个GPS接收机固定在这两个点上，连接接收机与手簿，选择坐标系，将计算出的A、B点坐标提前输入手簿，然后发射信号，接收固定基准站发出的RTK信息，获取这两个点的实时坐标，手簿计算出这两点实际坐标与计算坐标的偏差，根据偏差数据通知打桩船绞缆移船，直至这两点位置与计算的坐标重合，从而定出桩位。为便于定出船艏方向，需在船艏朝向设置浮漂。

直桩定位示意图

②斜桩定位

斜桩与直桩定位相比，略显复杂，当船身随着水位的变化导致船身标高发生变化时，桩身中轴线将产生竖向位移，从而引起桩位产生偏差，实际偏差距离应为：船身标高差值/桩身斜率（6：1），如下图：

为了保证桩位正确，打桩船必须前后移动消除偏差，打桩船位置发生变化，设置在打桩船上的固定测量点A、B两点坐标也必然发生变化，如下图：

所以斜桩定位方法为：前期与直桩定位一样，将两个GPS接收机固定在打

桩船中轴线上A、B两点上，连接接收机与手簿，选择坐标系，测量此时A、B 两点的实时标高，根据标高计算出A、B两点的实时坐标，然后将这计算结果输入手簿，然后发射信号，接收固定基准站发出的RTK信息，获取这两个点的实际坐标，手簿计算出这两点实际坐标与计算坐标的偏差，根据偏差数据通知打桩船绞缆移船，若在绞缆移船期间水位变化较大，超过30CM；应重新测量A、B 点标高，计算坐标，重复前一步骤，直至定出桩位。桩的倾角由桩船桩架倾角控制。

d、沉桩锤击数和贯入度的控制

E0主墩平台沉桩过程中锤击数和最后贯入度均满足设计要求，当W0、W1、E1墩开始沉桩时锤击数和最后贯入度均不满足设计要求，项目部根据现场实际情况请天津港湾工程质量检测中心对我项目部所沉钢管桩进行桩基高应变检测，根据检测结果对钢管桩的长度进行修改，W0墩桩长改为48m，E1和W1墩桩长均改为52m；检测结果如下：

e、工效分析

在沉桩前期，施工工效为6根/天，后期施工时工效为9根/天。根据总体可作业施工天数和工程量可知沉桩的工效约为8根/天。

⑵、上部结构施工

a、上、下层平联施工

下层平联采用φ600×8mm。平联之间的连接通过“哈佛接头”焊接连接，每根平联设置一个“哈佛接头”。

平联的吊装具体施工方法如下：在待安装平联的一端套上“哈佛接头”，为了方便调整平联位置，用两个2t的手拉葫芦吊挂在桩顶及平联的两端。平联吊