钻孔桩施工方案Word文档格式.docx

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33#~44#墩因桩较长，且砂岩与泥岩层较厚，厚度在30~36m之间，采用ZZ—5型冲击式钻机成孔。

此外根据实际情况及考虑工期要求，可将旋挖钻机进入南岸施工引桥桩基。

1、钻孔施工顺序原则

根据设计、施工及工期要求，钻孔桩施工坚持：

根据地质选择合适数量、型号钻机，先主桥，后南引桥，再北引桥；

先水中，后旱地的原则。

在此基础上适当调节，保证施工效率和工期。

2、施工工期的安排

呼准铁路黄河大桥施工工期短，有效施工时间仅为15个月左右（原则上不安排冬季施工），因此施工关键就是尽量缩短桩基的施工工期，经过周密计划和充分的考究：

钻孔桩施工从2004年5月开始，到2004年8月结束。

其中尤为重要的是水中桩基的工期受钢围堰施工和汛期的影响，并且关系到整个主桥的悬灌梁施工，水中桩基施工从4月开始到7月底必须结束（具体施工工期安排见施工计划网络图）。

3、施工配套设备

由于大桥施工难度大、工期短，为了保证工期，并为后面重难点工程预留充足的时间，因此必须加大施工人力、物资设备的投入来缩短钻孔桩施工时间。

按施工工期安排要求及经济合理的原则，钻孔桩施工必须配备以下施工设备（主要设备和工器具的规格、型号、数量见表）。

主要设备机具配备表

4、钻孔桩施工工艺

桥位处地质多为沙土、砂岩、泥岩等，地质条件复杂，地下水丰富，且存在有大压力的承压水，因此，钻孔桩施工是全桥施工的一个重点，必须选择好施工队伍（有经验和实力的施工队伍）、合适的施工设备（如钻机），同时加强过程控制和技术指导，确保桩基施工质量、安全和进度（具体见钻孔桩施工工艺流程图）。

钻孔桩施工工艺流程图

1）、施工准备

a、钻机的选择

由于桥位处地质多为砂岩和泥岩，强度在300~500KPa之间不等，因此根据工程地质条件和钻孔桩设计及施工要求，拟采用正循环回旋钻机和冲击钻机钻进成孔。

钻头采用四翼梳齿式合金钻头与滚刀钻头或冲击钻头相结合的钻孔方式。

北岸引桥由于桩长均不超过30m，经比较选择ZJ—150型钻机，数量为8台；

主桥及主桥及南岸引桥因桩较长，采用BRM—2型钻机，数量14台。

钻机性能如下表：

钻机型号

钻孔直径（m）

钻孔深度（m）

钻盘扭矩（KN.m）

提升能力（kN）

驱动功率（KW）

ZJ—150

1.5~2.0

70~100

20

55

BRM—2

0.8~1.5

40~60

28

30

22

此外考虑工期要求，可能采用旋挖钻机施工引桥桩基。

b、场地平整、筑台及水中平台搭设

（1）对于呼台~25#墩及33#墩~43#墩位于黄河河滩旱地上，用推土机平整场地并筑台压实后即可钻机就位相继展开施工。

从24#墩~43#墩均穿过承压水层，为保证成孔和灌注质量，钻机施工平台必须筑有一定高度，足以压住承压水头，保持静水状态下灌注砼，对于承压水头特别高的应采取措施进行处理。

（2）主桥的26#-32#墩桩基位于水中，对于主桥29#~32#墩可考虑水上筑岛做施工平台进行桩基施工（位于浅水区，流速小），围堰顶面高出水面不小于1.0m。

平面尺寸比承台尺寸每边大2.0~3.0m，坡比按1：

1设置，迎水面采用片石防护，必要时采用铁丝网加片石防护。

对于26#~28#墩因位于主河道，水流较深且流速较大，须采取钢围堰作为施工桩基和承台。

围堰设计成圆形双壁钢围堰，围堰高8.0m，外径为17.7m，围堰分8块组成，每块由三节，底节内、外壁之间设有隔仓板。

A、钢围堰施工

a、钢围堰的设计

1、设计水位采用流凌时最高水位986m，水流速度按1.5m/s；

2、围堰尺寸按承台加大0.25m，作为施工空间。

（2）、围堰的检算

a、计算假定

假设水深3m、覆盖层粉细砂的厚度为4m，砂的饱和容重为20KN/m3、内摩擦角φ=35º

，计算竖向加劲肋时，壁板按55cm的宽度参与受力。

b、围堰所受压力计算

水下7m处的静水压力：

P0=γ水×

h水×

b=10×

7×

0.55=38.5KN/m

承台底处围堰所受的静止土压力：

P土=（1-sinφ）×

γ砂浮×

h砂×

b=0.43×

10×

4×

0.55=9.46KN/m

承台底处围堰所受的水压力、静止土压力之和为：

P=38.5+9.46=47.46KN/m

c、对壁板进行检算

计算时将壁板与横向加劲肋看成一个整体受力结构，按支撑在竖向加劲肋上的多跨简支连续板计算。

□120×

10mm钢板Ix=bh3/12=1×

123/12=144cm4，截面面积为12cm2，围堰高度按8m计。

Ix板=bh3/12=100×

0.63/12=1.6cm4

X=100×

0.6×

（0.3+6）/（800×

0.6+12×

2）=4.5cm

Ix=1.6+144×

2+100×

1.82+12×

2×

4.52=970cm4

由程序计算出Mmax=2.7KN•m

σ=Mmaxy/Ix=12.53Mpa<

[σ]=200Mpa

强度满足要求.

d、对竖向加劲肋进行计算（将其看成支撑在水平桁架上的多跨连续梁，按55cm的宽度参与受力）

∠75×

50×

6mm角钢截面面积为7.26cm2，W=8.12cm3

由程序计算Mmax=1.4KN•m

σ=Mmax/W=1.4×

103/8.12=172.4Mpa<

为了加大安全系数，每隔1道采用[10槽钢进行补强。

因此强度可以满足要求。

e、水平横撑（桁架）的计算

由于圆形钢围堰的对称性，取微小单元进行计算，将非结点荷载转化为结点荷载，

杆件上所受的最大压力N=72KN

σ=N/A=72×

103/（8.797×

10-4）=81.85Mpa<

强度满足要求。

为了增加桁架的整体稳定性，每间隔2.2m用∠75×

75×

6mm设一道竖向桁架竖撑，将每一层水平桁架进行连接。

f、抗浮力检算

若围堰封底后不渗水，则不存在浮力；

万一出现渗水现象，则增加配重，在围堰顶部压上浮箱，箱中抽满水，以抵抗水的浮力，从而确保围堰的稳定。

（3）、钢围堰的制造和拼装

a、加工

围堰块件现场加工，整个围堰分8块（每块3节，高度分别为3m，3m，2m。

）加工，在胎具中施焊成形，每一块件均应符合设计结构尺寸，焊缝应满足煤油渗透试验检查的要求。

b、拼装

加工块件在由驳船组成的浮平台上拼焊成型：

先在浮平台上放线并标示出准确位置，并在相应位置焊接限位块以便于吊装时准确定位，吊装时为保证浮平台的稳定，须对称分布，为了保证拼装时各块的稳定性，每一块钢壳内外脚部设型钢支撑，同时顶部设置2个拉点，采用钢丝绳锚固于浮平台上，经逐层检查拼焊质量并做煤油渗透试验，直至拼焊成整体。

现场拼焊设备及机具：

1）、拼装平台

它是由两艘驳船拼装组成。

现场加工的钢壳块件,在拼装平台上拼焊成整体，在围堰钢壳起吊后入水前的空隙时间内，拼装船才撤离。

2）、导向船

它是配合钢围堰拼焊、下沉、定位、围堰封底的主要设施，是由两组浮箱用平面连接系组成的双体浮式平台。

上设两座50T的龙门吊，龙门吊的跨度18m，由贝雷梁和军用墩拼装而成，具体结构见附图。

3）、机动舟、拖轮和水上浮吊

机动舟和拖轮是水上施工动力设备，龙门吊、浮吊和浮平台的移动和定位由机动舟来完成，水上浮吊用于各种器材的吊装和搬运，同时协助拼装龙门吊、钢围堰。

c、现场拼焊施工质量控制

1）、测量放线及检查。

底节围堰钢壳拼装时通过刃脚底口中心与刃脚平面的垂线作为中心线，控制钢壳上口半径。

以后分层接高皆以此中心线投点在内脚手架上进行放样和校核，其半径误差不得大于3cm。

2）、拼装时要求。

各相邻水平加劲肋和支撑桁架要对齐，上、下竖肋允许不对准，但必须和水平加劲肋焊牢。

内、外壁钢板拼缝不能对焊时，允许采用搭接焊或贴板焊接，但必须满焊，并保证水密性。

3）、焊缝检查。

所有壁板和隔仓的焊缝，必须做煤油渗透试验检查，并对不合格的焊缝要求修补直至合格。

（4）、钢围堰的浮运和定位

a、围堰锚碇系统

一般先将龙门吊泊于墩位处，然后锚绳一端拴在龙门吊平台的电动锚机上，另一端与铁锚拴牢（由6个铁锚锚固），用水上浮吊将铁锚抛好，然后通过电动锚机将锚绳拉紧，进行龙门吊平台的就位，形成锚碇龙门吊系统；

另外在上游再预先抛掷几个铁锚，用于钢围堰的锚固，保证钢围堰下沉时能准确达到设计位置。

锚碇初步考虑采用铁锚，设计锚重采用W=2.5R（W为锚重，R为锚碇力）配置。

b、围堰的浮运和锚碇方法

钢围堰在浮平台拼装完成后，由机动船推着平台浮运到墩位，利用龙门吊将围堰吊起（吊点采用φ50的螺纹钢筋），撤走浮平台。

然后下放吊机钢丝绳，同时向围堰内注水使围堰下沉，下沉时确保围堰中心线与墩位的中心线的偏差不超过《规范》容许范围（即钢围堰高度的1/50即16cm）。

围堰下沉到河床面时，须向围堰各仓内加水，围堰钢壳内所加水量应使吊架放松时围堰进入河床，同时吊点施力后又可将围堰吊离河床。

在这种情况下，使用锚绳、拉缆以及围堰下节的前后兜缆对围堰位置进行调整，使围堰精确定位和刃脚底口对中。

落底稳定后兜缆即抽出，钢围堰嵌入岩层要进行计算，保证有足够的深度，以防止钢围堰的上浮。

下沉达到设计位置及标高后、利用预先抛掷于上游的铁锚，将钢围堰锚固，锚固完成后可再其上拼装钻孔平台并安放护筒，然后进行封底。

为了加快施工进度，形成流水作业，施工时先将导向船（龙门浮吊）就位于墩位处，将浮平台泊于岸边，并进行临时锚定，在浮平台上拼装围堰，拼装完毕后利用机动舟将浮平台推至龙门吊下的作业区内，进行循环作业。

（5）、钢围堰的封底

a、清基

由于承台底深入到基岩，因此围堰要深入到岩层，必须采取水下爆破进行岩层的清除。

钻孔利用XJ-100型地质钻在浮平台上进行，钻孔直径一般是51-100mm。

先下套管到硬质基岩几十厘米，然后用地质钻在套管内进行钻孔作业。

钻孔深度根据围堰的入岩深度来确定，间距按梅花形布置，钻孔完毕后，在拔出钻杆时，通过套管往孔内插一根塑料管，然后拔出套管。

塑料软管将炮孔连接到水面之上，在适当时候通过塑料软管进行装药。

每个炮孔至少装两发雷管，对电雷管要随时检查电阻和对地电阻，两发雷管要分别接到不同的串联组中去，全部雷管分成几个串联组支路（每个支路的电雷管的个数是起爆器在非水下起爆允许串联数的一半），再以串联方式联接起爆。

爆破完毕后利用抓斗进行抓碴清基，必要时由潜水员下水进行人工配合。

b、钻孔钢护筒的安装

护筒采用8mm钢板加工而成的整体式全钢筒，内径170cm，高度按底口接触岩面，上口高于围堰顶面100cm左右。

安装前先在围堰顶上的钻孔平台（贝雷梁）上用型钢焊接井字架，进行护筒的定位。

护筒通过井字架下放，着床后为防止封底时下部移位，在护筒内抛填砂袋进行固定。

所有护筒就位后，用型钢连接使其形成一个整体。

c、围堰封底

在基底清理和护筒安装完成后，即可用4-6根Φ30cm的导管进行围堰内水下混凝土封底，为了保证水下封底的效果，封底砼应采用水下不离散砼。

封底导管的布置要特别注意使混凝土在周围钢护筒和围堰的流动顺畅。

封底前后设置测点进行测点标高的测定，确保封底厚度基本一致。

2）、测量放样

根据施工技术规范的规定和要求，全桥的测量放样工作采用大地四边形网进行控制，具体施工放样时通过加密点，采用前方交汇法测量。

对于旱地上的桩，先定出桩中心位置及护桩，然后埋设护筒，护筒埋设好后，利用护桩对护筒中心位置及倾斜度进行复核，确保护筒位置偏差和倾斜度在《规范》和设计允许范围内（《规范》：

中心偏差≤5cm，倾斜度＜1%）。

钻机就位后，再复核钻杆中心和竖直度，以保证桩位的准确性和钻杆竖直；

对于水中桩，先在钻孔平台上定护桩，根据护桩沉入钢护筒，同时对钢护筒进行检查。

钻机就位后，再复核钻杆中心位置和竖直度。

护筒标高测量在开钻一天后再测量，以消除护筒下沉的影响。

3）、护筒的制作与下沉

A、钢护筒的制作

a、钢护筒长度的确定

对于旱地无承压水桩基，采用常规护筒，顶面拟高出地面50cm；

对于旱地有承压水桩基，护筒顶标高必须高于承压水水头高度1.5~2.0m，底部进入原地面不小于1.5m；

对于水中桩基，护筒顶标高须高出黄河流水面（根据水文考察和设计资料标高为986m）1.0m，护筒底以进入软弱基岩50cm为佳，如无法下沉时应接触基岩面。

具体长度见下表：

墩台号

地质情况

地下水情况

直径

护筒长度

0#~23#

表层为粉土、砂质黄土，粉细砂，厚度在5~15m之间

地下潜水

1.6m

2.0m

24#、25#、33#~39#

表层为粉、细、粗砂层；

层厚为8.0m左右

在948~961m标高间有承压水层，承压水头在5~25cm

3.0m

26#~32#

层厚为2.0~5.0m

在952~961m标高间有承压水层，承压水头3.0~5.0m

1.7m

6.0~9.0m

40#~42#

层厚为2.0~5.0m，

在966~970m、标高间有承压水层，承压水头3.2~4.5m

5.0~7.0m

b、制作

护筒采用8mm厚的A3钢板转制并焊接而成，要求断面圆顺，加工误差在±

1cm内，护筒采用分节加工，然后接头处采取对接焊，并加补强板加强。

护筒顶、底部用20cm宽的钢带加强。

B、下沉

钻孔施工中钢护筒不仅起防止孔口坍塌的作用，同时对于钻头起着导向作用，因此，护筒下沉过程中应经常测量、检查护筒是否偏位或倾斜，发现问题及时纠正，确保护筒定位准确、无倾斜。

（1）、旱地桩基

对于无承压水桩基，下护筒时采用挖埋法，在桩位处将护筒周围0.5m~1.0m范围内的土挖除，夯填粘质土至护筒底0.5m以下，护筒的顶端高出地面0.2~0.5m；

对于有承压水的桩基，钢护筒的埋设长度视承压水水头的高度而定，保持护筒顶高度比承压水水头高出1.5~2.0米，护筒底进入原地面以下不小于2.0m。

埋设钢护筒前，先填土筑台，以保证钻孔时护筒内水头高于承压水头，将填土夯实后，采取重压兼筒内取土法埋设护筒到预定位置。

（2）、水中桩基

主桥26#-32#桩基位于水中，其中26#、27#、28#采用钢围堰。

护筒的设置是将加工好的护筒上端固定于钢围堰上方的贝雷梁（钻孔平台主梁）的上下主桁杆件上，为防止封底时下部移位，在护筒内抛填砂袋进行固定，保证封底时护筒不偏斜；

主桥29#、30#、31#、32#因采用筑岛施工，钢护筒的下沉同样采用重压兼筒内取土法下沉，有困难时采用震动锤下打。

由于钢护筒本身长度大，因此施工时要加强测量工作，确保无偏斜。

4）、泥浆循环系统的设置

对于旱地桩，在每排桥墩一侧挖砌泥浆循环系统。

泥浆池亦作为沉淀池使用，不再单独设制浆池、沉淀池，其容量按能容纳两根桩的泥浆设置，泥浆池表面抹5cm的7.5#砂浆，防止池水往桩基孔中渗漏。

对于水中桩，利用护筒作循环池，用泥浆船作为沉淀池，多余泥浆通过管路流入泥浆船。

钻孔过程中，对于多余的泥浆集中外运处理。

5）、钻孔施工

a、钻机就位

钻机可整体吊装移位，吊装移位时要有专人指挥，钻机就位后，现场技术人员要进行检查：

检查钻机本身的平整稳固程度、钻盘水平度、钻盘中心与桩位中心的偏差、钻头尺寸、钻杆的竖直度和损伤情况。

确保就位准确（就位偏差不大于2cm，钻杆垂直度偏差<

1%）。

只有当所有条件都符合要求，并经监理工程师认可后，才下钻。

b、泥浆制备

钻孔桩施工泥浆起着护壁和悬浮钻渣的作用，泥浆的性能指标对成孔速度和质量有极大关系。

因此，配备高性能的泥浆至关重要。

对于正循环钻进，既要求泥浆有一定的悬浮钻渣的能力，又要求它流动性能好；

对于冲击钻进，对泥浆的浮渣能力要求高。

由于桥址处地层中无黏土层，在钻孔施工时必须外运黏土进行泥浆的配置，黏土必须采用风干后不易捏碎、有尖锐棱角、颜色较深、水浸后有粘滑感且含砂少的膨胀土，根据钻孔方式和地质情况，调制泥浆主要性能指标如下表：

钻孔方式

泥浆性能指标

相对

密度

黏度

（s）

含砂率（%）

胶体率（%）

静切力（Pa）

正循环

粉、细、粗砂及软弱的风化泥、砂岩地层

1.2~1.45

18~25

≤4

≥96

2.5~4

冲击

泥岩、砂岩地层

1.1~1.3

22~24

2~3

c、钻进成孔控制

（1）开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有足够的泥皮护壁。

钻至护筒刃脚下1.0m后，按土质正常钻进，在砂层中钻进时，要适当控制进尺、轻压、低档慢速、稠泥浆钻进，以防成孔过快造成坍孔，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。

钻进过程中现场技术人员要经常检查钻机转杆有无倾斜或位移同时检查钻杆螺栓连接、密封情况，保证钻杆接头处密封完好。

要求每台班检查一次。

（2）泥浆性能控制：

用膨润土造浆，保证泥浆性能，护壁防塌，注入孔口泥浆比重控制在1.20-1.45之间，粘度18-25S，含砂量小于4%，同时根据地质及时的沉淀和补充泥浆，并经常对泥浆指标和地质情况进行检查，根据地质情况及时调整泥浆性能指标及钻进参数，以保证成孔质量和速度。

（3）拆卸钻杆要迅速、安全以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。

（4）为了保证成孔质量，钻进过程中要注意保持合适的钻压，这有利于保持钻杆竖直，钻机回转平稳，减少斜孔、扩孔现象。

特别当经过不良地层时更应轻压、低速钻进,同时在经过承压水地层时，要进行详细记录并注意钻进情况，发现问题及时上报。

d、检孔及清孔

清孔分两次进行：

（1）第一次清孔是在钻孔达到设计深度（以标准钻杆长度为准）以后，停止进尺，将钻锥提起20~30cm，并保持正常的旋转和泥浆的循环，将相对密度1.03~1.1的泥浆压入孔内，将孔内悬浮质较多的泥浆换掉，使泥浆比重在1.2~1.25g/cm3，含砂率2%左右，同时沉渣厚度应小于30厘米，这样既能保证最终清孔质量且不至于坍孔。

（2）第二次清孔：

在钢筋笼就位后，灌注水下砼前要用导管进行二次清孔，并测量泥浆的各种指标和孔深及孔底沉淀厚度，泥浆要求比重控制在1.08以下，含砂率小于2.0%，沉淀厚度小于10cm时，再浇注水下砼。

（3）、终孔验收

桩基终孔后，技术人员会同监理，对其桩径、孔深、垂直度及孔底沉渣及泥浆性能等各项指标依据规范及设计要求进行检查、验收，达到标准并签字认可后，方可进入下道工序。

终孔验收分三次进行：

第一次是当钻机进尺达到设计深度，一次清孔完成后，对泥浆各项性能指标及孔深进行检测，并达到《规范》规定标准，经技术人员及监理工程师认可后，方可提钻；

第二次是在提钻完成后，下钢筋笼之前，使用长度和外径符合施工《规范》要求，用Ⅱ级钢筋制作的检孔器吊入孔内，检查孔径大小、孔深及垂直度等，经认可后可进行钢筋笼的安装；

第三次是在二次清孔后，灌注水下砼前，技术人员会同监理工程师对泥浆的各项指标、沉淀厚度及孔深检查，验收符合规范及设计要求后，即可进行砼灌注

6）、钢筋笼制作及吊装

（1）钢筋笼的制作

钢筋笼在加工场统一加工，钢筋的轴线应一致，因此钢筋笼主筋的定位应确保相应的准确性。

制作时均需在型钢焊制的骨架定位平台进行，以保证制作的钢筋笼的整体直度及主筋焊接接长时的对位准确。

由于钢筋笼分节吊装，为了减少孔口操作时间和防止吊装时变形，整个钢筋笼分两节制作，每节骨架的各阶段按次序排好，挂上标志牌，标明墩号、桩号、节号，接头为方便施工采用单面搭接焊，且保证相邻两接头间距离开1.0m左右（规范要求接头间距离满足35D和不小于50cm的要求），焊接接头统一按30cm，保证焊缝大于10D。

同时根据现场监理及技术人员的要求抽取样品对原材料及焊接及时进行抽样试验，以保证钢筋笼的质量。

声测管的定位必须精确，要保证焊接的质量，定位采用圆形砼垫块，以便于转动和上下窜动。

在钢筋笼内部间隔一定距离焊十字撑，以提高钢筋笼的刚度。

（2）、钢筋笼的吊装

施工中钢筋笼用自制炮车运至现场，利用25T和16T吊车配合安装。

钢筋笼安装时为保证不变形，采用两吊点起吊，同时顶部及底部起吊时必须辅以方木或型钢，以免单根钢筋受力而变形。

骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，防止碰撞孔壁。

当最后一道加强筋接近孔口时，用钢轨或型钢将骨架支撑于钻机上，再吊来第二节骨架进行搭接焊，连接时，先连声测管，若有偏差及时调整后再焊接，然后焊接钢筋。

所有连接部位好焊接好后，经过验收符合标准后，可下放骨架。

如此循环，使骨架下放至设计标高为止。

用4根同直径钢筋把钢筋笼接长，上部弯成环状，通过钢轨或型钢横撑于钻机上并加固。

以预防钢筋笼在砼灌注过程中上浮。

下放过程中逐根割掉钢筋笼内的十字支撑钢筋。

6）、导浆管的安放

（1）、导管采用Φ300毫米导浆管，壁厚10毫米，用高密封丝扣连接，要求平直无变形，配备底节管长3~5米，标准节长2.0米、0.5米、1米、1.5米各一节。

（2）、导管在使用前须复核导管长度，进行必要的水密、承压和接头抗拉试验，打压试验，并对导管按连接顺序进行编号。

（3）