港珠澳⼤桥桩基础施⼯⽅案
港珠澳⼤桥主体⼯程桥梁⼯程⼟建⼯程
施⼯CB04合同段
⼴东省长⼤公路⼯程有限公司港珠澳⼤桥桥梁⼯程CB04标项⽬经理部⼆○⼀⼆年⼗⼆⽉
港珠澳⼤桥主体⼯程桥梁⼯程⼟建⼯程
施⼯CB04合同段
钻孔灌注桩施⼯⽅案
编制：⽇期
复核：⽇期
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⽬录
1桩基成孔⼯艺 (1)
1.1⼯程概况 (1)
1.2桩基础施⼯总体安排 (4)
1.3桩基施⼯⼯艺流程图 (4)
1.4钻孔前准备⼯作 (5)
1.5钻孔灌注桩成孔施⼯ (5)
2钢筋笼制作及安装 (13)
2.1⼯程概述 (13)
首饰焊接2.2钢筋笼制作及安装⼯艺流程图 (15)
2.3钢筋笼制作⼯艺 (15)
2.4钢筋笼安装 (18)
3⽔下混凝⼟灌注 (22)
3.1概述 (22)
3.2施⼯流程图 (22)
3.3砼浇注设备 (23)
3.4砼浇筑前⼯作 (24)
3.5砼浇筑 (26)
3.6⽔下砼施⼯注意事项 (27)
4桩基础施⼯应急处理措施 (28)
4.1塌孔 (29)
4.2掉钻落物 (29)
4.3扩孔和缩孔 (29)
4.5埋钻和卡钻 (30)
4.6砼灌注中塌孔 (30)
4.7导管进⽔ (30)
4.8卡管 (31)
4.9埋管 (31)
5主要机械设备、材料及⼈员组织 (31)
6施⼯进度计划 (33)
7质量保障措施 (35)
8HSE管理体系及保证措施 (38)
精轧管
8.1HSE管理体系 (38)
8.2职业健康安全保障措施 (39)
8.3环境保护保障措施 (44)
8.4航道安全保证措施 (46)
编制依据
（1）《港珠澳⼤桥主体⼯程桥梁⼯程⼟建⼯程CB04合同段施⼯招标⽂件》（2）《港珠澳⼤桥主体⼯程桥梁⼯程⼟建⼯程CB04合同段施⼯招标⽂件参考资料》
（3）《港珠澳⼤桥主体⼯程桥梁⼯程⼟建⼯程CB04合同段施⼯图设计》（4）《港珠澳⼤桥主体⼯程建设项⽬管理制度》
（5）《公路桥涵施⼯技术规范》（JTGT F50-2011）
（6）施⼯现场考察及调查周边环境所了解的情况和收集的信息
（7）公司现有的技术装备、管理⽔平和类似⼯程的施⼯经验
（8）国家、交通部颁发的现⾏设计规范、施⼯规范、技术规程、质量检验评定标准及验收办法
（9）我国的法律、法规及当地政府有关施⼯安全、⽂明施⼯、劳动保护、⼟地使⽤与管理、环境保护等⽅⾯的具体规定
1桩基成孔⼯艺
1.1⼯程概况
1.1.1基础
港珠澳⼤桥CB04合同段共计442条嵌岩桩。通航孔桥桩基础112条，均为D2.5m/D2.15m钢管复合桩，桩底均嵌⼊中风化岩深度不⼩于 1.5倍桩径(3.225m)，其中3个主墩各为20条，桩底标⾼为-81.5～-119.5m，平均桩长100m；2个辅助墩各13条，桩底标⾼为-76.5～-116m，平均桩长96m；2个过渡墩各13条，桩底标⾼为-89.5～-116m，平均桩长103m。
⾮通航孔桥桩基础330条。其中90#～131#、147#～151#墩共47个墩桩径D2m/D1.75m，桩长39～125m；132#～135#、143#～146#墩共8个墩桩径D2.2m/D1.95m，桩长50～105.4m；其中在等宽段低墩区钢管复合桩桩底嵌⼊中风化岩⽯持⼒层不⼩于4m，在等宽段⾼墩区及变宽段钢管复合桩桩底嵌⼊中风化岩⽯持⼒层不⼩于5m。
1.1.2地质
（1）⼯程地质
本合同段桥址区域为伶仃洋西滩，海底⾼程-5.91m～-4.72m，海底地形平坦，地质结构主要为四层：软⼟+粘性⼟+砂层+基岩结构。桥位处淤泥层较厚，有较厚的密实砂层和全、强风化层。下伏基岩主要为花岗岩，仅少部分区段揭⽰为混合⽚岩，全、
一次性咖啡杯强风化基岩埋深约33～90m，中风化岩层⾯埋深约50m～130m以上。
表1.1.2-1 ⼯程地质特征表
详见《桩基地质图》
（2）⽔⽂地质
地表⽔为海⽔，对混凝⼟具强腐蚀，对混凝⼟中钢筋具弱腐蚀，对钢结构具中腐蚀。松散岩类孔隙承压⽔主要赋存于砂层中，厚度较厚；基岩裂隙⽔主要赋存于基岩裂隙中。地下⽔对混凝⼟、钢筋及钢结构具强腐蚀作⽤。风湿油
（3）⼯程沿线⽔下地形特点
从珠澳⼝岸⼈⼯岛⾄西⼈⼯岛⼴阔的⽔域，⽔下地形⼗分平坦，⽔深变化较缓，九洲航道桥⾄江海直达船航道桥之间⽔深为4～5m之间，江海直达船航道桥⾄青州航道桥之间⽔深为5～6m左右。
（4）潮汐
本区潮汐类型属于不规则的半⽇潮混合潮型，⽇不等现象明显，其中⼤潮期间⽇潮现象较明显，⼩潮期间半⽇潮现象显著，中潮介于两者之间。本海区浅⽔效应较为显著，具体表现在涨、落潮流的不对称性及涨、落潮历时不等较明显。⼯程区澳门与珠海测站的潮汐特征统计值见表1.1.2-1。
表1.1.2-2 潮汐特征值统计表
注：表中潮位基准⾯采⽤ 1985国家⾼程基准。
（5）⽔位
本⼯程设计⽔位见表1.1.2-3。
表1.1.2-3 ⼯程设计⽔位
1.1.3机械设备选择
针对本合同段桩基础桩径较⼤（D2.5m/D2.15m）、桩长较长（39m～125m）、地质情况复杂的特点，采⽤28台钻机进⾏成孔施⼯，其中通航孔桥12台、⾮通航孔桥16台（KPG300型2台、KTY350型2台、KTY300型2台、ZJD350型6台、KP3500型8台、ZJD300型8台）。钻机采⽤动⼒头驱动钻杆，钻杆带动钻头回转钻进，采⽤空⽓反循环排渣⽅式，最⼤钻孔深度为125~130⽶，最⼤扭矩均⼤于20T.m，最⼤钻孔直径为3⽶，满⾜本合同段桩基础施⼯要求。 通航孔桥桩基施⼯起重设备为2台WD120桅杆吊，⼀台75T龙门吊及3台50T履带吊；⾮通航孔桥桩基施⼯起重设备为12台50T 履带吊。
移动式空⽓压缩机：采⽤英格索兰VHP750单级螺杆压缩，柴油机或电⼒驱动。最⼤排⽓量20m3/min，最⼤排⽓压⼒
12kg/cm2。
（空⽓压缩机供应商－⼴州倍达机械设备租赁有限公司）
www.doczj/doc/915a5ccae73a580216fc700abb68a98271feacc2.html
泥浆处理器：最⼤泥浆处理能⼒为每⼩时250m3，⽤于桩基础钻进、成孔过程中泥浆的净化处理。 1.2桩基础施⼯总体安排
江海直达船航道桥施⼯顺序：138#→140#→139#→142#→141#→136#→137#。138#~140#各配置4台钻机和4套空压机、泥浆处理设备，各墩位钻机分别两台钻机完成4根桩基，另外两台钻机完成6根桩基。然后主墩各墩钻机周转⾄4个边辅墩，每个平台配置3套钻孔设备。
⾮通航孔桥配置12个装配式施⼯平台，16套钻机和空压机、泥浆处理设备，每个平台安排2套钻孔设备。桩基钻孔施⼯顺序：第⼆⼗四联——第⼆⼗三联——第⼗九联——第⼆⼗联——第⼆⼗⼀联——第⼗⼋联——第⼗七联——第⼗六联——第⼗五联——第⼗四联。
1.3桩基施⼯⼯艺流程图
图1.3-1 桩基成孔施⼯流程图
1.4钻孔前准备⼯作
1.4.1组织技术⼈员认真学习桩位处⽔⽂、地质情况，了解并查明⼟质、砂层、透⽔层等的状况，熟悉《钻孔地质柱状图》。
1.4.2对进场的施⼯专业队提前进⾏三级技术交底、安全交底，组织专业队⼈员熟悉地质情况及⽓候影响，对施⼯的各种困难应做到充分了解。
1.4.3准备好泥浆泵、电磁铁及相关打捞⼯具，制定电⼒供应⽅案以及空⽓压缩站、泥浆处理站的建⽴⽅案（详见钻孔设备布置图），同时做好各机械设备的维护保养⼯作，熟悉各种机械设备的性能，确保施⼯时正常运转，万⼀出现故障能及时修复。
1.4.4制定详细可⾏的桩基施⼯作业指导书，包括施⼯⼯艺、钻孔前的设备检修、⼈员培训与准备、事故预案、安全⽅案、质检⽅案等，同时准备相关质检表格。
1.4.5建⽴⼯地试验室，配备相应的泥浆检测设备。
1.5钻孔灌注桩成孔施⼯
1.5.1钻孔顺序安排
根据总体计划进度安排和钻孔平台空间等因素，为⽅便施⼯将各墩桩基划分为若⼲施⼯区域，每个区域内各投⼊1台钻机，各个区域内的数字表⽰钻孔的先后顺序。各墩桩基钻孔施⼯顺序详见下图所⽰：
图1.5.1-1 通航孔桥主墩桩基钻孔顺序图
图1.5.1-2 通航孔桥边辅墩桩基钻孔顺序图
图1.5.1-3 ⾮通航孔桥桩基钻孔顺序图
1.5.2钻机就位
钻机就位前，先布置钻机⾏⾛轨道，在钢护筒两侧对称地⽤油漆标出钻机轮轴中⼼，沿标定线位安装两条⼯字钢，⼯字钢顶⾯安装轨道，并⽤轨道卡固定。将钻机在平台上配合组装完毕，然后根据桩位中⼼和钻机底盘尺⼨在平台上标出钻机底盘边线标志，根据定位标志，调整钻机位置，⽤⽔平尺检查转盘⽔平度，并⽤钢板将钻机垫实。钻头就位前要检查法兰盘有⽆损伤，螺栓是否紧固。钻机就位后要保证⽔龙头中⼼、转盘中⼼、桩的轴向中线三者同⼀直线。
钻机就位⾃检合格后，由技术⼈员及监理⼯程师验收就位情况，验收合格后将钻机与平台进⾏固定、限位，保证在钻进过程中不产⽣位移。
1.5.3钻具安装及钻机调试
利⽤桅杆吊或50t履带吊将钻头、风包钻杆及配重拼装在⼀起，在钻机就位后将其吊⼊孔内固定。检查钻杆，并安装接长钻杆，将钻头下到离孔底约30cm 处，接通供风及泥浆循环管路，开动空压机，开启供风阀供风，在护筒内⽤⽓举法使泥浆开始循环，观察钻杆、供风管路、循环管路、⽔笼头等有⽆漏⽓、
漏⽔现象，并开动钻机空转，如持续5min⽆故障时，即可开始钻进。
1.5.4泥浆
（1）泥浆制备
桩基施⼯采⽤轻质环保化学泥浆。泥浆在待钻孔相临孔内制备，泥浆制备采⽤原状⼟，适量添加纯碱和纤维素CMC提⾼泥浆性能。通过泥浆泵进⾏孔内泥浆循环，泥浆配置好后，⽤泥浆泵抽到待钻孔内。
钻孔泥浆选⽤护壁效果好、成孔质量⾼的泥浆。泥浆性能指标必须符合港珠澳⼤桥专⽤技术规范要求（63页），指标要求如下：
（2）钻孔过程的泥浆控制
对于钻孔过程中泥浆质量的控制，建⽴⼯地泥浆试验室是⾄关重要的，泥浆配制好后，要有专⼈负责试验⼯作，负责泥浆各项指标测试，24⼩时值班并做好记录。主要测定泥浆的⽐重、粘度、含砂率、PH值、胶体率等。不合要求时应及时调整。特别
是从⼀种地质层进⼊另⼀种地质层时，要加强对泥浆指标的监控，当钻孔⾄粉砂及砂砾等易塌地层时，应加⼤泥浆⽐重，粘度及胶体率，以确保护壁厚度，防⽌塌孔现象发⽣。钻进过程中必须严格按照施⼯⼯艺要求保证泥浆质量，不得随意更换造浆材料及配合⽐，采⽤其他造浆材料时必须得到试验室和⼯段负责⼈的同意后⽅可使⽤。在终孔前的2~3天必须按照清孔泥浆的要求控制好各项指标，如达不到要求则必须通过换浆达到清孔泥浆指标；
桩基在终孔的前⼀天应通知实验⼈员检测泥浆性能，终孔泥浆达不到既定指标不得拆钻杆；在进⾏下⼀条桩基施⼯前必须按照需实验室提供的配合⽐提前备⾜各种造浆材料，造浆材料不⾜禁⽌开钻。
不同⼟层钻进速度控制：在硬塑的粘⼟层钻进时，要慢速钻进，泥浆浓度⼩⼀点，以避免糊钻；在砂层钻进时，泥浆⽐重要适当加⼤，慢速钻进，防⽌塌孔。在每个钻孔开始前，根据相应的地质资料绘制每根桩预计的⼟层情况，并对该桩作出明确的以标⾼为控制的泥浆性能指标。不同地质层泥浆性能参考指标如下表：
表1.5.4-1 成孔各阶段泥浆性能指标
（3）泥浆循环及排放
全桥桩基采⽤⽓举反循环⽅法成孔。泥浆循环系统主要由空压机和⽓管、钻杆和⽔龙头、泥浆管、泥浆桶、泥浆泵、泥浆船和泥浆净化器组成，布置如图所⽰。
钻机成孔过程中，⼀边钻进⼀边利⽤泥浆孔内配制的优质泥浆置换。置换时，带有钻渣的泥浆由钻杆中⼼被吸出，泥浆进⼊泥浆桶排渣滤⽹后，将其中⼤颗粒钻渣过滤，泥浆流⼊泥浆桶进⾏沉淀，进⼀步过滤泥浆中较⼤颗粒，⼀部分泥浆通过回浆管流回孔内，⼀部分泥浆通过泥浆泵输送⾄泥浆净化器，
除砂净化回流孔内。钻进过程中，通过泥浆泵调节钻孔泥浆⾯⾼出孔外⽔⾯约2m。
ZX-250泥浆净化器
根据施⼯的实际情况与机械设备的配套情况，每台钻机采⽤⼀套独⽴的泥浆循环系统。钻孔过程中泥浆循环排出的钻渣，在泥浆处理器出⼝放置⼀个漏⽃，钻渣进⼊漏⽃，利⽤吊机吊开倒进平台旁边的货船内，排放到指定地点。灌注⽔下混凝⼟时，可预先抽⼲下⼀待钻桩基钢护筒内海⽔，然后将泥浆排放到钢护筒内，多余泥浆利⽤泥浆船装载排放到指定地点。
1.5.5钻孔施⼯
成孔过程中，结合地质情况和桩径的变化，为防⽌钢管壁粘附泥⼟，所以在钢管桩内使⽤直径与钢管桩径相当的刮⼑钻头（通航孔桥2.5m复合桩钻头直径为2.42m，⾮通航孔桥2.2m和2m复合桩钻头直径分别为2.12m和2.02m），在钢管桩以下更换为滚⼑钻头（通航孔桥2.15m复合桩钻头直径为2.15m，⾮通航孔桥1.95m和1.75m复合桩钻头直径分别为1.95m和1.75m）。
成孔施⼯
刮⼑钻头滚⼑钻头（楔齿）钻孔操作要点如下：
A、钻机安装就位后，调整底座并保持平稳，以保证在钻进和运⾏中不产⽣位移及沉陷，否则出原因，及时处理。
B、钻孔前，测量组检查、验收桩位平⾯位置，绘制钻孔地质剖⾯图，钻孔作业采⽤减压钻进，根据不同⼟层选择与之相适应的进尺和转速，每钻进2⽶或地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明渣样并记录，以便与地质剖⾯图
核对。对于淤泥质⼟层，采⽤低档慢速、⼤泵量、稠泥浆钻进，以免发⽣先扩孔后缩孔现象；对于亚粘⼟层，采⽤低档慢速、优质泥浆、⼤泵量钻进的⽅法钻进；对于粘⼟层采⽤中等钻速、⼤泵量、稀泥浆钻进；对于砂层，采⽤轻压、低档慢速、⼤泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发⽣局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防发⽣埋钻现象；对岩层，采⽤轻压、低档慢速、优质浓泥浆钻进，确保护壁厚度以及充分浮渣。化学泥浆
C、钻进时应细⼼检查排渣⼝出渣情况及孔内有⽆漏⽓现象发⽣，如果排量减少，孔内并有翻浆现象，
这是钻杆断裂或钻杆连接有问题，应及时拆杆检查。
D、升降钻头应平稳，尤其是当钻头处于护筒底⼝位置时，必须谨慎操作、防⽌钻头钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动钻孔孔壁；当钻进⾄接近钢护筒底⼝上下1～2m左右时，须采⽤低钻压、低转速钻进，并控制进尺，以确保护筒底⼝部位地层的稳定，当钻头钻出护筒底⼝2～3m后，再恢复正常钻进状态。
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