《大直径钻孔桩施工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大直径钻孔桩施工（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大直径钻孔桩施工讲座中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部目 录1、大直径钻孔桩施工 2、芜湖长江大桥3米钻孔桩施工目 录大直径钻孔桩施工 1、概述 2、 钻孔桩的类型 3、钻孔桩工作平台 4、钻孔设备 5、工艺流程1 概述 随着建桥技术的飞速发展，钻孔桩技术得到普遍应用， 桩径不断加大，桩深不断加深；不仅有等截面桩，也有变 截面桩；穿过的地层也多种多样。 芜湖长江大桥第一次大规模使用直径3米的钻孔桩基础， 天兴洲桥采用了3.4米的钻孔桩基础，一次成孔。二七路 长江大桥在中墩也是采用了3.4米的钻孔桩基础。苏通长 江大桥采用根.米钻孔桩基础。年湖 南湘潭二桥采用了无承台米和.米的大直径桩， 年又
2、在江西南昌八一大桥中采用根直径米，嵌 岩米的大直径桩。嘉绍通道采用3.8米钻孔桩基础.2 钻孔桩的类型 钻孔桩按在土中的支承力性质分为摩擦桩、柱桩和中间 型桩。摩擦桩只靠作用在桩的侧面上的摩擦力来支承荷载 ，桩所穿过的土层较软，而桩尖处土层的反力很小，略去 不计。 柱桩或支承桩靠桩尖处土层的反力来支承荷载，此类桩多 为嵌岩桩。 中间型桩不仅靠摩擦力同时也靠桩尖反力来支承荷载。 钻孔桩桩基础按承台的位置又有高、低桩承台桩基之分。3 钻孔桩工作平台 深水基础钻孔桩一般为大直径，施工时受洪水通航、大 流速和冲刷的影响，为排除施工干扰，必须在桩位设置临 时工作平台。工作平台可分为固定工作平台和浮动工作
3、平 台2种。3 钻孔桩工作平台固定工作平台 固定工作平台按构造形式分 有支架工作平台和围堰工作平台 。支架工作平台钢筋混凝土桩工 作平台或型钢、钢管桩工作平台 等。 围堰工作平台包括钢套箱围堰工 作平台、钢板桩围堰工作平台、 浮运薄壳沉井工作平台。3 钻孔桩工作平台支架工作平台 在受潮水及台风影响的深水基础施工中，河床覆盖层较 厚时，在水中墩、台位置处用锤击或振动法沉入若十根露 出水面的木桩钢筋混凝土桩或型钢、钢管桩等作为支架桩 ，支架桩的入土深度应根据土层的支承能力和对t.lf孔操 作时的稳定要求决定，一般不小于3 m。将各支架桩连接 起来，并在桩顶设置纵、横梁，铺上木板或薄钢板，可在 水面
4、上构成一个工作平台。 工作平台应高出施工最高水位0. 5 m以上。3 钻孔桩工作平台 按组成平台的构造可分为型钢平台、桁架平台和型钢与 桁架组合平台。常用的桁架有万能杆件、贝雷梁或六四式 军用梁。桁架与型钢组合平台(以桁架做纵梁，型钢做横 梁)应用较广。 钢管桩直径一般为0. 61. 2 m,常用6 10 m m厚的 钢板卷制。3 钻孔桩工作平台围堰工作平台 钢套箱围堰工作平台 钢套箱围堰坚固，整体性好，刚度较大，抗冲刷、抗撞击的能力很 强，有利于抗台风和潮水。在钢套箱围堰上面安装钻机钻孔的工作平 台及钻孔桩的钢护筒导向架进行钻孔桩的施工。3 钻孔桩工作平台 钢套箱围堰的构造形式由承台的形式确
5、定，一般可分为 矩形、圆形及圆端形等。当承台的平面长宽比小于1. 5时 ，采用圆形围堰较为合理。钢套箱围堰的结构按大龙骨的 形式可分为桁架式和型钢组焊式。围堰上的平台形式与支 架平台的形式相同。3 钻孔桩工作平台 钢套箱围堰工作平台钢套箱围堰工作平台3 钻孔桩工作平台钢板桩围堰工作平台 钢板桩围堰相对于钢套箱围堰来说，防水能力较差，整 体性和刚度较弱，不利于抗台风和潮水。一般适用于流速 较小(3 m/s、以下)或静水，水深在35 m的基础施工。 在河床覆盖层较厚、高(低)桩承台的深水基础施工中，利 用钢板桩围堰作为承台施工的防水设施的同时，在钢板桩 围堰上面安装钻机钻孔的工作平台及钻孔桩的钢护
6、筒导向 架进行钻孔桩的施工。 3 钻孔桩工作平台钢板桩围堰的构造形式与钢套箱围堰钢板桩围堰的构造形式与钢套箱围堰 大体相同，采用钢板桩作为防水围堰大体相同，采用钢板桩作为防水围堰 的壁板，钢板桩之间形成封闭的链接的壁板，钢板桩之间形成封闭的链接 体。体。3 钻孔桩工作平台浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台 若河床基岩裸露，无法使用钢套箱及钢板桩围堰，可采 用钢筋混凝土薄壳沉井。将几个桩孔一起围在沉井内，井 顶设工作平台逐个钻孔，代替单个安设护筒的做法。沉井 可重复利用，进行多个桥墩基础的施工。沉井体积大，比 较稳定，适合在水深流急河床无覆盖层的深水基础钻孔施 工。浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台需用
7、的材料较多， 技术也较复杂，一般情况下很少采用。3 钻孔桩工作平台浮动工作平台 在风浪和水流速度较小的深水基础施工中，采用船体、 六四式标准舟节、浮箱等浮体拼装成浮动工作平台，浮动 的工作平台就位后锚定，插打钢护筒，在平台上安装钻机 进行钻孔桩的施工。浮体的大小根据水流的情况、工作平 台的尺寸和载重的大小决定。 浮动工作平台法可充分利用制式器材，节约大量材料。 浮动工作平台按构造形式分为浮船、六七式标准舟节、 浮箱等。3 钻孔桩工作平台浮动钻孔工作平台浮动钻孔工作平台3 钻孔桩工作平台导管架式工作平台3 钻孔桩工作平台自升式工作平台3 钻孔桩工作平台护筒 用钢板制成。护筒入土较深时，宜以振动、
8、锤击等方法 沉入。壁厚。 护筒直径。护筒内径比桩径宜大2030cm。 插打3 钻孔桩工作平台 在水深超过3 m的河床上沉入护筒时，应在工厂分节加工 护筒，钻孔平台上安装护筒导向架，吊装第一节护筒至导 向架内，按起重能力吊装己连接好的护筒，确保护筒连接 处不漏水，循环此操作吊装护筒直至河床表面，再用高压 射水、空气吸泥机吸泥抓泥、加压、锤击振动等方法使护 筒沉入河床所要求的深度。4 钻孔设备 80年代以前的钻机钻孔直径较小，一般都在2m以下。 适应的地层也有限，施上上艺以泵吸正循环为主，泥浆的 比重较大，沉渣较厚，成桩质量较差，钻孔桩的使用受到 限制。 目前国内洛阳矿山机械厂的ZY 3000型、
9、河北矿山 机械厂的GPZ350型、中铁大桥局武桥重工 、000型等一系列大直径钻机，一次成孔直 径均可达m，以气举反循环为主。 钻孔设备5 工艺流程5 工艺流程 根据不同承台形式选用不同的防水围堰时，应充分考虑 桩基础施工与承台施工兼顾的原则。低桩承台基础的钢套 箱围堰既作为钻孔桩的施工平台又作为承台施工的防水围 堰; 高桩承台基础施工采用何种形式的围堰要根据河床地质、 水深、承台离河床的距离情况确定，承台底离河床面较低 采用套箱围堰，承台底离河床面较高采用吊箱围堰。5 工艺流程 大直径钻孔桩基本采用气举反循环方式，滚刀钻成孔， 钻机扭矩均在120kNm以上，采用一次成孔工艺，岩层一 次成孔直
10、径已达m,对不同钻机在不同地质条件的施工摸 索出了一整套钻孔施工技术。二 芜湖长江大桥3米大直径钻孔桩施工 1 概述 2 平台及钻机 3 钻孔中对参数的选择及控制要点 4 钻孔注意事项 5 成桩 6 对钻机和钻头的改进意见 7 芜湖桥基础施工的事例1 概述芜湖长江大桥正桥按公铁合建方案布置，桥梁上层为18m宽的四车道 机动车道和两侧各1.5m宽的人行道，公路面全宽21.7m；下层为双线 铁路。主桥桥式布置：（120m +2144m）+2（3144m）三联 连续钢桁梁，+（180+312+180）m一联用斜拉索加劲的连续钢桁 梁（以下简称斜拉桥），+（2120m）一联连续钢桁梁。1 概述10号墩
11、钻孔桩位布置10号墩为19根3.Om 钻孔桩， 岩面标高4243 m，孔底标高一60 一69 m 1 概述 桥址处水位季节性涨落明显，按水文资料统计，12月一 次年3月为枯水期，610月为洪水期。历史最高水位为 +10. 96 m,最低水位为+0. 20 m。 桥址水位受潮水影响，最大潮差发生在春季，潮差最大1. 16 m。 桥址河床覆盖层厚755 m，由无为岸向芜湖岸逐渐变浅 ，覆盖层多为中、细砂，岩面上局部有砾砂和圆砾土。基 岩以角岩、花岗闪长岩为主，局部有破碎带。新鲜角岩、 花岗闪长岩、闪长岩极限抗压强度为50 60 M Pa1 概述10号墩地质剖面图2 平台及钻机平台布置 号墩均采用在
12、围堰顶设钻 机平台，平台上设钻机走道。平台布 置简洁紧凑，不受水位影响，也不影 响航道2 平台及钻机护筒2 平台及钻机钻机 钻机以大桥局桥机厂产KPG- 3000和KPG-3000A 钻机 为主，辅以KTY一3000钻机。 KPG- 3000是国内比较先进的钻机，液压系统由瑞典进 口，可实现电控或液控恒压自动给进，无级变速，钻杆采 用工字卡连接。2 平台及钻机2 平台及钻机 由于芜湖长江大桥地质为中硬以下的岩石，因此选用洛 阳矿山机械厂12英寸系列楔齿滚刀，型号XHB- 200，同 时也辅以12英寸盘形刀和矮齿的球齿滚刀。刀齿为TM一 60碳化钦优质钢，可焊、高强，目有很好的韧性，是比较 理想
13、的耐磨材料。 每台钻机配50 t浮吊1台，40 m3/ min压风机或20 m3/ min压风机1台。钻孔中对参数的选择及控制要点 因912号墩钻孔桩都是纯基岩，不存在泥浆护壁问题 ，因此全部选用清水气举反循环钻进，其原理是利用钻具 自重，在滚刀的刀齿处产生大于岩石抗压强度的压应力， 通过钻具回转，强大的扭矩产生剪切、压碎等作用来破碎 岩石，随着气举反循环，将碴块及时排出孔外。所以合理 地选用钻压、转速、水流循环量是至关重要的。钻孔中对参数的选择及控制要点1 钻压的选定和控制 钻压应与岩石强度相关，如果刀齿处的压应力小于岩石 的抗压强度，则刀齿只是在岩石表面刮削，只能刮点碎屑 ，而对刀具的磨损
14、则很严重。 理论上讲，钻压应力应大于岩石抗压强度，使刀齿适 当压入岩石，但钻压不宜太大，太大易造成埋钻 、斜孔 ，并且基岩磨损刀体，易造成滚刀轴承的早期损坏。钻孔中对参数的选择及控制要点对楔齿滚刀，可用下式计算: PKx Q x L 式中: K为重迭系数，其值为(刀具长x刀数)/成孔半径; Q为线压强度，一般为岩石强度的二分之一; L为钻孔半径。 对50 M Pa基岩选钻压力350 450 kN，对15 M Pa基岩选钻压100150 kNo 钻机加压的原则是“自重加压，减压钻进，低压 开钻，缓慢加压”。钻孔中对参数的选择及控制要点 实际加到井底的钻压为钻具、配重和钻杆总重减去浮力 ，再减去水
15、龙头的提升力量。 KPG- 3000和KT Y-3000钻具、配重和钻杆扣掉浮力后 约52 t左右，称为全压。通过控制水龙头的提升力量来调 整钻压，实现减压钻进。 减压钻进，可使钻杆受拉，保证孔的垂直度，减少斜孔。 一般情况，合理的钻压为全压的40%80 % 钻孔中对参数的选择及控制要点 在开孔阶段和有倾斜岩面的地层，需控制钻压不宜过大 ，一般取150一 250 kN，待整个钻头进入岩层后再慢慢 加压加速。钻孔中对参数的选择及控制要点2 转速 在一定的转速之内，进尺跟转速近乎成正比关系，即转 速愈快，进尺愈快。但刀具破岩的线速度有一个临界值， 超过临界值，则刀具磨损很快。不同的岩石强度有不同的 临界值，一般情况对硬岩宜采取高压低速，而对软岩则取 低压高速。 本桥边刀外缘线速度V为0. 91. 3 m/ S，按N = 60 V/ D计算转速，为58转/ min， 式中D为钻头直径(m。钻孔中对参数的选择及控制要点现在滚刀己趋于标准化生产，各种类型刀具，均提供破岩
