潮汐地区深孔大直径钻孔桩施工工法-1

潮汐地区深孔大直径钻孔桩施工工法

一、前言

近年来，随着桥梁向大跨、轻型、高强、整体方向发展，桥梁基础尤其是钻孔灌注桩基础施工技术出现了日新月异的变化。钻孔灌注桩作为桥梁基础，因其经济性和施工相对容易的特点成为桥梁基础特别是桥梁深水基础的主要形式。目前，钻孔桩基础正逐渐向深孔、大直径方向发展，尤其是在受潮汐影响的深水地区对钻孔灌注桩的施工提出了新的攻关课题。

2003成人保健药品年底我处承建的浙江省临海市临海大桥为倒Y型单塔斜拉桥，主塔基础采用分离式承台钻孔桩基础，两承台之间设横系梁连接，每个承台下为6根φ2500mm钻孔桩，主塔基础共12根φ250钻孔桩，桩间距为5.0(6.3)m，平均桩长80.8m，桩底嵌入微风化粉砂岩3m，按柱桩设计。由于此桥主塔钻孔灌注桩基础处于受典型半日潮影响的河流中，桩位处平均正常最深水约为9.5m，最大水位落差达5m，地质条件复杂，穿越了淤泥层、含有大漂石的厚层卵石层和各类风化岩层，同时桩径和桩长都居于同类桥梁前列，钻孔桩施工难度很大，故将本施工技术总结形成工法，为以后在潮汐地区深孔大直径钻孔桩基础施工提供宝

贵的技术资料和经验借鉴。

二、工法特点

1、由于处于受潮汐影响的河流中，水位变化频繁、变化幅度大，大型浮吊和船舶不能使用，所以采用钢管桩、型钢等搭设施工便桥和钻孔施工平台，克服了受潮汐影响的水位变化对钻孔作业和材料、设备运输的影响。

2、钢护筒的定位和施打是在搭设好的钻孔平台上进行，同时采用了国内最先进的全液压振动沉拔桩锤进行钢护筒的施打，保证了钢护筒位置准确、竖直度满足要求，钢护筒刃口进入稳地地质层，顶口高出正常最高水位约1m，为钻孔施工的顺利进行提供了有力的保证。

3、采用气举反循环回转钻机，适用于淤泥层、含有大漂石的厚层卵石层和各类风化岩层，有效保证成孔直径、竖直度等成孔质量，进尺速度也相对很快。采用优质彭润土泥浆，降低了漏浆和坍孔的可能性。

4、成孔后采用电子探孔器对成孔质量进行探测，克服了传统探孔方法对已成孔壁的破坏。

5挤压成型机、清孔采用气举法，同时利用先进的泥浆分离设备（黑旋风污水处理设备），高效彻底地降低了泥浆中的含砂率和泥浆比重。

6、钢筋笼接头采用滚压直螺纹丝套连接技术，有效地保证了钢筋接头质量，同时提高了钢筋笼在孔口的对接效率。

7、混凝土灌注采用较大直径导管和保证首批混凝土的灌注量，灌注过程连续，有效保证了混凝土的灌注质量。

三、适用范围

1．适用于潮汐地区深孔大直径钻孔灌注桩的施工。

2、适用于类似的深水大直径钻孔灌注桩施工、地质条件复杂的大直径钻孔灌注桩施工、粉细砂含量较高的灌注桩的清孔施工。

3、适用于类似的浮吊和大型船舶使用不便的桥梁深水基础施工。

四、施工工艺

㈠工艺原理

1、采用钢管桩、型钢、贝类梁等搭设施工便桥和钻孔施工平台，使钻孔设备、吊装设备和混凝土运输罐车直接到达钻孔平台上，消除了潮汐水对钻孔灌桩施工的大部分影响。钻孔施工平台和便桥采用汽车吊配合液压振动沉拔桩锤进行搭设，操作简单，施工成本降低。不利因素是钢管桩施打受潮汐影响较大，施工进度相对较慢。

2、钢护筒采用16mm钢板现场制作，质量能有效控制。定位和施打是在搭设好的钻孔平台上进行，定位和施打质量满足要求。

3、采用气举反循环回转钻机，基本适用于所有地层，能有效保证成孔质量，进尺速度也相对很快。采用优质彭润土泥浆，降低了漏浆和坍孔的可能性。

4、成孔后采用电子探孔器对成孔质量进行探测，克服了传统探孔方法对已成孔壁的破坏。

5、清孔采用气举法，同时利用先进的泥浆分离设备（黑旋风污水处理设备），高效彻底地降低了泥浆中的含砂率和泥浆比重。

6、钢筋笼接头采用滚压直螺纹丝套连接技术，有效地保证了钢筋接头质量，同时提高了钢筋笼在孔口的对接效率。钢筋笼制作采用六角形支撑架防止变形，运输采用汽车、吊装和下沉均采用大吨位吊车，能有效防止钢筋笼的变形和扭曲。

7、混凝土灌注采用较大直径导管和保证首批混凝土的灌注量，灌注过程连续，有效保证了混凝土的灌注质量。

㈡工艺流程

㈢施工要点

1、钻机的选型

根据孔位处地质及水文条件、孔深、施工场地、施工能力等因素，特别是地质条件复杂，主要有淤泥层、含有大漂石的厚层卵石层和厚度较大的强风化粉砂岩层、中风化粉砂岩层、微风化粉砂岩层等，通过综合考虑比选后，确定选用南京中昇建机的ZSD-250气举反循环回转钻机，同时选用刮刀钻头和牙轮滚刀钻头两种钻头配合使用，其技术性能如下：

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ZSD-250反循环凿岩钻机
名称			单位	参数
机架	钻径		m	Φ1.2-2.5
	钻深	标准	m	60
		最大	m	140
	最大提升能力		t	100
	导向架倾角		°	25
	动力头倾角		°	45
	钻杆吊机		t	1
机架	动力头行程		mm	2900
	轻载	转速	r/min	—
		扭矩	KN·m	—三维打印
	重载	转速	r/min	0-23
		扭矩	KN·m	0-150
钻杆	钻杆长度		mm	2400
	钻杆重量		kg	420
电源				3相380V50Hz
总功率			KW	145
整机尺寸（a×b×h）			m	4.6×4.6×6.4
整机质量（不含铁具、压重）			t	18
排渣方式			气举或泵吸反循环、正循环
适用土层			基本适用于各类土层

2、钻孔施工便桥和平台搭设

选定钻机类型后，综合考虑钻孔施工中钻机的重量和钻进过程中的配重、混凝土运输罐车、钢筋笼运输汽车、大吨位汽车吊以及其他施工机具等因素，确定便桥的通过能力和钻孔平台最大持荷能力以及平台顶面标高。然后以此为前提，结合现场搭设方法和使用的机械设备，设计和确定钻孔平台和施工便桥，通过不断比选和优化确定经济合理和适用的方案。经过比选和现场施工条件综合考虑，确定施工便桥基础采用φ600钢管桩，宽4m，跨度6m（考虑汽车吊的起吊能力和有效范围），横梁和纵梁均采用工字钢，桥面系采用小槽钢，便桥两侧设置防护栏杆和车辆防滑带。钻孔平台基础采用φ800钢管桩，沿承台和横系梁轮廓放宽约2.5m满足钻机布置，横梁和纵梁均采用工字钢，平台顶面采用钢板或小槽钢铺设和便桥联结为一体，四周设置和便桥一致的防护栏杆。通过调查当地的气象和现场水文资料，取得了施工河道五年一遇的最高洪水位标高+7.79m，便桥和钻孔平台顶面标高确定为比此标高高50cm。钻孔平台和施工便桥钢管桩施打受潮汐影响很大，须在潮水最高或最低水位稳定时（一般持续时间较短）进行定位和施打，因此事先必须调查清楚潮水的涨落时间和规律。钻孔平台和施工便桥逐跨施打钢管桩、铺设工字钢等，各构件之间焊接牢固，在钢管桩内灌砂，之间焊接剪刀撑，保证稳定性。

3、钢护筒的定位和施打

大直径钻孔灌注桩钢护筒直径比孔径大40cm，直径Φ=290cm，采用16mm钢板现场卷制、焊接，保证焊接牢固和焊缝不漏水。为保证在运输、吊装时不变形，在护筒口临时加焊十字撑。根据对地质情况的分析，钢护筒下沉穿过河床软弱淤泥覆盖层到达稳定的卵石层即可。护筒下沉时必须设导向架，导向架用型钢和脚手钢管焊接成型。导向架在平台上准确定位后上口框架点焊在平台分配梁上，下端保持自由垂直。钢护筒运至平台上后，汽车吊起吊后缓缓通过导向架下沉，当钢护筒上口下沉至导向架上框架以上约50cm后，焊接临时牛腿悬挂在导向架上，吊装焊接下一节钢护筒。依次分节接长、下沉，当护筒下口将要进入河床时，在潮水为最低稳定的时候，采用夹口式液压振动沉拔桩锤震动下沉，保证了钢护筒的竖直度。钢护筒按计算好的长度下沉到位后，拆除导向架进行下一个钢护筒的施打。钢护筒施打到位后，在钢护筒上加焊牛腿支撑平台型钢，增加平台的承重能力。

4、钻孔施工

⑴钻机就位

钻机采用汽车运至钻孔平台，将钻机用吊车吊至钻孔位置，安装就位。就位时利用在钢护筒上设置的四个控制点用十字交叉法出桩中心，钻机转盘中心与桩中心在同一竖直线上，其偏差应小于2cm。就位后，用水准仪检测钻机水平，钻机机架四角高差控制在5mm以内，否则用不同厚度的钢板垫平。钻机就位垫平后，用四个定位卡将钻机底座与钢护筒及施工平台固定，做到钻机安装水平稳固。

⑵泥浆制备

根据对地质条件和钻机类型的分析，确定施工采用优质膨润土加水解聚丙烯酰胺泥浆，以防止钻孔穿越卵石层时发生扩孔、塌孔，保持孔壁稳定。用钢管在钢护筒顶面以下1.5m的位置将钢护筒相互之间连通，利用其作为泥浆池和沉淀池。

①原浆制作材料

将膨润土、纯碱和水制成原浆。

②水解聚丙烯酰胺