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1、1苏通长江公路大桥辅桥工程 D1 标主墩主墩钻钻孔孔桩桩施工技施工技术总结术总结1.1.工程简介工程简介1.11.1 工程工程概况概况苏通大桥由跨江大桥和南北接线组成，跨江大桥包括主桥、辅桥和南北引桥，其中辅桥为主跨 268m 的预应力混凝土连续刚构。D1 合同段辅桥工程包括 140+268+140m预应力混凝土连续刚构桥和 575m 混凝土连续梁桥的基础工程。78、79#主墩均采用 42 根 D2.52.8m 变直径钻孔灌注摩擦桩基础，呈梅花形布置。桩底标高分别为-106m 和-117 m，桩顶标高为-4.0m，桩长分别为 102m 和 113m,变截面高程分别为-35.6m 和-34.2m
2、。具体桩位布置如图 1 所示。钻孔桩施工从 2004 年 9 月 25 日开始到 2005 年 2 月 5 日结束，共计施工 131 天。由于严格施工工艺，严肃施工纪律，经河海大学超声波检测，主墩 84 根钻孔桩均达到类优质桩的标准。1.21.2 工程地质工程地质78#墩处地层沉积韵律较明显，从上至下依次分布的大致层位为：全新统地层北主墩(南主墩）基础平面北主墩(南主墩）基础侧面42D2.842D2.542D2.842D2.5北主墩(南主墩）基础立面?2.833.249.6图 1 主墩桩位布置图2（Q4）工程地质层的淤泥质亚粘土、亚粘土及亚粘土夹粉砂；上更新统地层（Q3）2 粉细砂、1 中粗砾
3、砂、2 粉细砂、粉细砂、1 中粗砾砂、2 粉细砂。79#墩处地层沉积韵律也较明显，从上至下依次分布的大致层位为：全新统地层（Q4）工程地质层的淤泥质亚粘土、亚粘土及亚粘土夹粉砂； 上更新统地层（Q3）2 粉细砂、1 中粗砾砂、2 粉细砂、粉细砂、1 中粗砾砂、2 粉细砂；中更新统地层（Q2）粘土及亚粘土、粉细砂、(11)亚粘土及粘土、(12)粉细砂、(13)粘土及亚粘土。1.31.3 气候条件气候条件苏通大桥位于长江下游南通河段，临近长江入海口，地处中纬度地带，属北亚热带南部湿润季风气候，季风环流是支配境内气候的主要因素，气候有别于内陆地区，又有别于海洋性气候。气候温和，四季分明，雨水充沛。桥
4、位处极端最高气温 42.2，极端最低气温-12.7，最高月平均气温 30.1，最低月平均气温-0.2。受季风气候影响，桥位地区冬半年盛行西北风，夏半年以东南风为主，全年以偏东风出现频率最高。桥址处受多种天气系统的影响，天气气候复杂，灾难性天气频繁，强对流天气特别是台风、龙卷风、强风出现的频率较内地明显增多，对工程影响较大的不良天气主要有：暴雨、连阴雨、雷暴、台风、龙卷风、霜冻、大风、大雪、雾等。2.2.钻孔桩施工钻孔桩施工总体方案总体方案采用打桩船及浮吊建立施工平台，在平台上安装导向架，利用 280t 浮吊配合APE400B 型液压震动锤插打钢护筒。钢护筒内径为 2.8m，壁厚 =20mm，长
5、为42.3m 和 40.6m。78#墩采用 3 台 DL-180 型压风机配合 2 台 ZSD3000 和一台 KP3500 型全液压旋转钻机，气举反循环成孔；79#墩采用 3 台 DL-180 型压风机配合 3 台 KPG-3000A 型全液3压旋转钻机，气举反循环成孔。研配优质 P.H.P 复合泥浆护壁，采用 ZX-250 型泥浆分离器分离钻碴，成孔后采用 CDJ 超声波大孔径检测仪验孔。钢筋笼在生产区下料加工，在专用长线胎模上整体制作成型，分节段经栈桥码头下河，装船运到墩位，在其他已扫孔的钢护筒中将三节钢筋笼接长为一整节，利用 1200tm 动臂塔吊下钢筋笼，钢筋笼主筋采用直螺纹机械接头
6、连结。桩身混凝土采用直升导管法灌注，混凝土由施工平台上的 DHK 混凝土工厂生产，通过输送泵管拔球灌注。在每个墩 42 根桩灌注完毕并通过桩的整体性检测后进行桩底压浆，压浆实行压浆量与压力双控，以压浆量（水泥用量）控制为主，注浆压力控制为辅。根据设计要求尚需对桩身进行抽样钻芯检测和对注浆效果进行 CT 检测。3.3.具体施工方法具体施工方法3.13.1 钢护筒插打钢护筒插打 （1）测量定位，然后将定位点引到平台分块梁上，摆放临时导向架，临时导向架对角设置有四个螺旋顶，用来调节护筒平面位置。导向架根据平台尺寸设计，临时导向架如图 2 所示。（2）护筒由厂家分节制作，进场后进行质量验收，合格后方可
7、插打。护筒分两节G1G1G2倒倒倒倒倒倒倒G2G3倒倒倒倒倒倒倒倒倒倒倒倒外2840G4图 2 导向架结构图4插打，先用 280t 吊船配合 APE400B 型液压振动打桩锤插打底节钢护筒；再用ZSL34300 塔吊接高顶节钢护筒，并利用 APE400B 型液压振动打桩锤将钢护筒打至设计标高-35.6m/-34.2m，钢护筒垂直度控制在 1/200 以内。（3）护筒插打平均 2 根/天，高峰期 4 根/天。垂直度、标高均达到设计要求。结果显示，利用平面导向架和振动打桩锤的自重导向也能保证钢护筒的插打精度要求。3.23.2 成孔方法成孔方法（1）钻机选择：主墩为 D2.52.8m 变直径钻孔灌注
8、摩擦桩，地层主要为砂质土，考虑扭距、桩长和桩径，选用 KP-3500、ZSD3000、KPG-3000A 型钻机及 2.5m 刮刀钻头。（2）成孔：采用旋转钻机和刮刀钻头气举反循环钻孔，我们采用先在 2.5m 的钻头上加钢丝刷，在护筒内进行扫孔。当扫至护筒底口时，提出钻头，抽掉钢丝刷，排出钻渣后用优质 P.H.P 复合泥浆进行换浆，然后再下钻一直钻至标高。3.33.3 泥浆拌制泥浆拌制（1）基浆拌制先将一定量的水加入制浆机中，再按比例加入膨润土和纯碱，膨润土泥粉、纯碱和水在制浆机中充分搅拌，使膨润土颗粒充分分散，制成基浆。然后在储浆池中存放24 小时，使膨润土颗粒都充分膨胀再投入使用。（2）P
9、HP 鲜浆的拌制将 PAM（100）置于清水（6000）中浸泡 1 天；同时加入烧碱（NaOH）在搅拌筒中搅拌以促溶，NaOH 用量约为 PAM 的 10%左右；停置 23 天，使 PAM 分子有效地分散于水中，形成 PHP 浓液；将 PHP（60%70%）的浓液加入到浓基浆中，经高压反复喷射混合，形成 PHP新鲜浓泥浆。5（3）泥浆配比水：膨润土：羟甲基纤维素：聚丙烯酰胺絮状剂：碳酸钠=1：0.08：0.001：0.000012：0.0024（4）泥浆指标如表 1 所示。泥泥 浆浆 指指 标标 表表 1 1 膨润土基浆膨润土基浆 PHPPHP 鲜浆鲜浆类型类型 指标指标浓浓淡淡浓浓淡淡1、比
10、重 V（g/cm3)1.041.031.051.042、粘度 T（PaS）20221719273522263、含砂率 （%）00.30.30.500.20.30.44、胶体率 G（%）9896100985、失水量 B（ml/30min)201512106、泥皮度 K（ /30min)2.01.51.517、酸碱度（PH）897810129108、适用地层砂性土层粘性土层砂性土层粘性土层9、说明膨润土碱CMC基浆PHP3.43.4 泥浆循环和净化泥浆循环和净化钻孔泥浆我们采用集中拌制、集中供应、集中净化的方式进行，在搭设整个施工平台的过程中，我们已将泥浆循环系统的管路布置在支承桩上平联上。（1）
11、造浆系统设在上游的工作平台上，共设置四台拌浆机。拌浆机拌制的泥浆经管路传送到泥浆船上的储浆池中。 （2）在主墩平台上游侧停靠一条 1500t 的泥浆船，在上游工作平台上布置三个4mX5mX1.5m 的泥浆箱。钻孔平台上布置钻孔泥浆进出循环系统和钻孔供风系统，系统共分三个区域，每个区域负责两排桩施工，每个区域有三条管路，分别为：出浆管路1（清孔时） ；回浆管路 2（兼作灌注砼时的溢浆管路） ；供风管 3。（3）在钻孔施工过程中泥浆的净化我们采用机械强制净化方法。平台上共布置 66台 ZX-250 型泥浆分离器，每台钻机配 2 台 ZX-250 型泥浆分离器。将钻机排渣管与伸出平台顶的出浆管接口相
12、连，通过出浆管将带钻渣的泥浆打入泥浆预筛设施上，过滤除粒径大于 1.5 毫米的钻渣颗粒，再通过阀门调节流量，均衡分配至两台 ZX-250 型泥浆净化器上进行最终处理，分离出的钻渣通过溜槽排放到靠在平台边的接渣船上。（4）每个泥浆箱设置一个出浆口，出浆口与回浆管路相连接，经泥浆分离器净化处理后的泥浆打入平台上的泥浆箱内，再通过回浆管路流回孔内。若需补浆，用泥浆泵从泥浆船上向回浆管内打入新鲜泥浆进行补浆。（5）灌注钻孔桩水下砼时，打开回浆管路通向泥浆船的阀门，护筒内泥浆通过管路回流至泥浆船上。（6）泥浆循环系统如图 3 所示。3.53.5 钻孔过程钻孔过程钻孔桩工艺流程：打桩船插打平台支撑桩施工平
13、台建立安装动臂塔吊和混凝土工厂插打钢护筒安装钻孔设备钻孔施工清孔拆除钻具检孔安装钢筋笼、导管二次清孔填充水下混凝土桩身混凝土质量检查桩底压浆注浆效果CT 检测。图 3 泥浆循环系统布置图图 3 泥浆循环系统布置图7我们的钻孔桩施工顺序及采取的技术措施如下所述。（1）测量定位，摆放临时导向，分两节插打 2.8m 钢护筒；（2）安装钻机使其底座平稳、水平、钻架竖直，且保持钻机顶部的滑轮槽、钻头、桩位中心在一铅垂线上，以保证钻孔垂直度。孔口处钻杆中心与桩位中心水平对齐偏差在 2cm 以内。我们检验合格后进行扫孔至设计护筒底标高，测出钻机盘顶标高并以此为基准进行成孔的孔底高程控制。（3）压入 PHP
14、鲜浆，排出钻渣进行换浆，提钻后抽出钢丝刷，进行护筒底口环测，找出护筒底口中心点并在护筒上口做出标记以便于第二次钻机就位；（4）第二次下钻钻孔，并在钻进过程中经常用水平尺检查钻机的水平度和钻架的垂直度，确保成孔的垂直度1/200；（5）开钻时特别是在出护筒时我们以低档慢速空气反循环钻进，进尺速度为1.52.5m/h、钻压为 100150t、转速为 1020rpm。钻孔过程中坚持减压钻进，保持重锤导向作用，保证成孔垂直度。（6）正常钻进时我们参考地质资料掌握土层的变化情况，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料核对，根据核对判定的土层及时调整钻机的转速、钻压及进尺速度。钻机在不同
15、的地层中应选择不同的钻压和钻进速度，不同地层的钻进参数如表 2 所示。不同地层钻进参数表不同地层钻进参数表 表 2地 层钻压（kN）转数（rpm）进尺速度（m/h）淤泥、淤泥质粘土10015010201.52.5砂层15030061035砾砂层25050061023.5护筒底口地层1506100.51（7）钻孔作业连续进行，在钻孔过程中，泥浆从孔中排出后采用 ZX-250 型泥浆8净化装置净化然后循环使用。钻孔过程中我们经常对泥浆指标进行抽检试验，不符合要求时及时调整。拌浆施工过程中我们每拌制 400m3检测一次，正常钻孔过程中按每2 小时一次对出浆口和进浆口的泥浆进行抽检，对泥浆的比重、粘度
16、、含砂率及 PH 值进行检测并及时记录。（8）孔内水头始终保持在水位线以上 2.53.5m，并根据潮汐进行调整以加强护壁，防止塌孔。（9）我们在因故障停钻时，及时把钻头提起，防止发生埋钻现象。在接长钻杆时，我们先停止钻进，将钻具提离孔底 810cm，维持泥浆循环 5 分钟以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净。钻杆连接螺栓拧紧上牢，认真检查密封圈，防止钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。 （10）在钻进过程中遇到孔底有异物时，钻机会出现跳钻的现象。这 时我们降低转盘的转速，并提高钻头30左右，再缓慢下钻，将异物卡在钻头的间隙中。3.63.6 清孔及检测清孔及检测当我们钻孔至设计高程后进行清孔，将孔底的钻渣及其沉淀物清除掉，减少孔底沉
