高潮汐深水大直径钻孔灌注桩施工技术

高潮汐深水大直径钻孔灌注桩施工技术　●黄永忠　（福建省高速公路建设总指挥部，福州　３５０００１）　摘要结合厦漳高速公路南港特大桥工程特征，就高潮汐深水大直径钻孔灌注桩　施工准备、钢栈桥及钻孔平台的设计与施工、钢护筒埋置、钻孔桩施工展开分析探讨，　以供同类工程参考。　关键词高潮汐　大直径钻孔灌注桩ｇｇ－ｒ技术　１　工程概况　管桩与管桩之间用ｌＯｃｍ槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。　厦漳高速公路南港特大桥位于龙海市紫泥镇、海　桥梁纵梁各跨跨径均为１２ｍ。根据行车荷载及桥面宽度　澄镇。该桥主跨跨九龙江南港水域上部采用（８５＋　要求，１２ｍ跨纵梁布置单层６片３组国产贝雷片（规格为　１５０＋８５）１７１预应力砼连续刚构箱梁。下部采用六棱形　１５０ｃｍｘ３００ｃｍ），横向布置形式为（９０＋１２０＋９０＋１２０＋　大体积砼承台（１个半篮球场大），基础采用１６根直径　９０）ｃｍ。贝雷片纵向用贝雷销联结，横向用９Ｏ型定型　为２．５ｍ钻孔灌注桩基础。钻孔灌注桩１２０＃墩最长为　支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁　９２．Ｏｍ、摩擦桩，１２１＃墩为嵌岩桩、桩长为７４．Ｏｍ。该　间用ｕ型铁件联结以防滑动，桥面标高为５．８ｍ。　桥跨九龙江南港河段为感潮河段，潮流为往复式半日　钻孔平台采用管桩基础、工字钢横梁、工字钢（贝　潮流，最大水深１６．Ｏｍ，设计最高通航水位４．７８ｍ。最　雷梁）分布梁、槽钢面板。为保证下部桥梁施工能合理　低通航水位－２．６ｍ，潮差最大为７．３８ｍ。钻孔灌注桩施　利用平台，主跨钻孔平台采用的钢管（钢管桩径　工采用搭设钢栈桥及钻孔平台，埋设钢护筒、冲击钻　￣８０ｃｍ，壁厚８ｍｍ）跨径控制在６ｍ以内（以避开桩基　成孔的施工方法。　护筒和钢围堰施工为原则），贝雷片、４５ｂ工字钢为横　２施工准备　梁。Ｉ２５ｂ型工字钢为分配梁（间距５０ｃｍ）、面板为２０ｃｍ　（１）进场后为高潮汐深水大直径钻孔灌注桩确定钢　槽钢（净距５ｃｍ）。详见图１、图２。　栈桥施工方案。鉴于九龙江南港为主要通航道，过往船　３．２钢栈桥及钻孔平台施工　只多、水流急等特点，合理选用钢栈桥及钻孔平台结构　（１）钢管桩的制作及吊装、堆放　形式并进行受力验算，在保证“三通一平”的条件下，　钢管桩利用驳船或汽车运至工地。再根据每一根钢　钢栈桥及钻孔平台材料进场。　管桩水中位置及水深来确定第一节的长度，不宜大于　（２）施工钢栈桥及钻孔平台的施工机械、设备　１５ｍ。管与管之间采用拼接钢板连接，并用１５ｃｍ×　进场。　１０ｃｍｘ１０ｃｍ规格的４块连接片。吊装采用两吊点。两个　（３）根据南港特大桥地质、水文，结合施工投入确　吊点距离桩端的距离分别为桩长的１／５。陆地运送时采　定大直径高潮汐深水桩基础施工方案，钻孔灌注桩施工　用拖板车，水上运送时采用驳船。连接好的钢管桩堆放　机械、设备进场。　在岸边，便于吊装、运输。不同类型和不同尺寸的桩。　（４）钢护筒采用卷板机现场卷制，运至施工的墩台　按前后使用顺序分别堆放。当桩需长时间堆放时，可采　位进行拼接，履带吊进行吊装下沉。　用多点支垫。钢管桩的堆放，层数不超过３层。　３钢栈桥及钻孔平台的设计与施工　（２）插打钢管桩　３。１　钢栈桥及钻孔平台的设计　在沉桩位置配一台５０ｔ履带吊，将履带吊的主勾和　为了满足水中墩施工材料和砼的运输，沿桥梁右边　副勾配合使用，施工首跨钢管桩沉桩在堤坝上进行，以　线搭设施工钢栈桥。在各个墩处与钻孔平台相连。便桥　届沉桩时吊车设置在已成形的便桥上。履带吊副勾将钢　净宽６．Ｏｍ，单墩布置３根钢管（钢管桩径￣８０ｃｍ，壁厚　管先水平吊起，移动到适宜位置，调整钢管桩使其竖　８ｍｍ），横向间距２．５ｍ，桩顶布置２根３６ｃｍ＿Ｔ￣字钢横梁，　直，再利用履带吊主勾吊起的振动锤上的液压钳将钢管　福建交通科技２０１１年第４期回　’　ｑｇ　，　ｑ．，　×　×　纵断面图　甄耍圈　贝曩片主鬃　／／　■栈桥麓工１ｔ碉，　　｝Ｉ、使拼摹域藩越蛄构Ｊ謦式为ｔ边辟采用　∞Ｏ　料臂桂基础（横内布置３挂闻熙为　５米、入土最大予５米．横向闻甩ｌｏ　挂镌联站）‘主辟采用，鼬ｏ－穰警】窿藩　■（横向布■碾向距为幺５米、入土层丈于５米，横肉—庸ｌ伽－董槽■联螬）。主　畴｜Ｉ胥许囊靠量１十加强捧　簟．　２’蕾并摹曩下蕾晴构ｊ瞽式为・采用一撮％Ｏ—工宇辫奠曩　《　３、慑艟上每蟪桷　式为’●屡６片贝■片瓤囊．囊向布置为９叶【２ｍｌ２ｏ＋９ｏ　，　贝霄片鹰一用嘲镄件与工宇钢横橐联螭．　．’董轿轿酣馈构形式为ｔ和净直眯，　（簟　块面板长眯、童ＩＪ５米．面簟采用５．钿－日ｌ疆旃板、赢奠肋为Ｉ２－ｚ牛钢，问眶　｝　３ｏ　瓤髓为１卸—相懈何－耵Ｏ健．）　５、健辑设计荷藏５嗍．设计辩遗５旺，ｌ１．　厦璺　图１钢栈桥示意图　＜＞　、／　　、　Ｋ　　’＼／、～　　Ｊ　Ｉ　．，＼＼，／　　：　Ｋ　＜　＝＝＞　＜＞Ｋ　【一　　ｌＩ　、、　—、星　／／　　＼　＼＼　，　．～Ｊ　、ｆ１Ｏ●Ｈ　井串舞　蠢嚼・Ｉ、奉■尺寸以鼍拳计・车蛋尺寸避胃于　ｌ∞　Ｉｎ¨．　２’并一擅－嫩轴：ｎ阿髓捧一一宴．在■Ｉ护　付世置宙旦窑问．　３、工事■丹圈曩瓤５米聃设置．在■护　一位置一旦蚋．　图２钻孔平台及钢护筒井字架布置图　固定．并通过液压钳调整钢管桩的竖直度。钢管桩的平　沉时方可停止振动。当第一节在场地上预制好钢管桩长　面位置通过全站仪或两台ｌ２经纬仪进行定位。利用　度不够时，采用边打边接桩的方法使钢管桩的长度满足　４５ｋＷ振动锤液压夹具夹紧钢管桩，起吊后放入导向架　要求。钢管桩焊接时先在底节钢管上焊（１５￣１０ｘ１）ｃｍ　内，开启振动锤进行插打钢管桩，履带吊必须保持钢管　规格的四连接片，使钢管桩对接时比较容易。由于采用　桩垂直状态下，在振动锤的激振力作用下振动下沉。当　竖焊，所以一定要严格控制焊接质量，保证符合要求。　桩贯入量小于５ｃｍ／ｍｉｎ１］－，Ｊ＂，持荷５ｍｉｎ，钢管桩无明显下　（３）桩顶处理　同福建交通科技２０１１年第４期　每完成一根钢管沉桩后，按设计要求确定桩顶标　高，将钢管桩找平，对高出标高部分用氧焊割除，低于　标高的接长至桩顶标高。钢管桩顶找平后，在桩顶加焊　（９００ｘ９００）ｍｍ２、８＝１０ｍｍ钢盖板（若使用其它桩径的　钢管桩则钢盖板平面尺寸亦相应加大）。钢盖板必须与　周边满焊，并保证钢盖板水平。　４钢护筒的埋置　钢护筒的制作安装是高潮汐深水钻孔桩基施工的重　要环节，如何进行高潮汐深水钻孔护简的制作和安装将　直接关系到能否在最短的时间内成孔，也是成孔的主要　技术难题。　（４）焊接平撑及斜撑　按便桥及钻孔平台布置图所示在钢管桩身焊接斜撑　４．１钢护筒的选材　护筒的选材与钻孔桩的直径、水深、水流、地质条　件有很大关系。根据不同水流、水深、地质条件，护筒　壁厚采用１４ｍｍ钢板卷制，直径为２．５ｍ的桩选用直径为　２．９ｍ钢护筒。　４．２钢护筒的制作　及平撑，钢管斜撑每隔一跨变换一下方向，使得每孔之　间形成剪刀撑形式。　’　（５）安装横梁　桩顶钢盖板焊接完后，将工字钢横梁用吊车吊放至　钢管桩桩顶，横梁根据设计平台采用工字钢或贝雷梁　放在桩顶的中心位置调整水平，检查后与桩顶钢盖板　焊接。　（６）安装纵梁（贝雷梁）　钢栈桥横梁安装完毕后按间距（９Ｏ＋１２０＋９０＋１２Ｏ＋　确定钢护筒厚度和直径后，钢板进场，现场采用卷　制机制作成１．８ｍ一小节，并将其焊接牢固，确保焊缝有　一定的强度并不漏水。运到钻孔平台后将各节钢护简按　照吊装重量、吊装高度，在保证不变形的条件下进行联　接。每一个孔钢护筒第一节长度为９ｍ，以后根据水深　和入土深度增加不同长度的调整节。同时考虑到钢护简　在下沉过程中可能会遇到孤石造成护筒底部变形，在每　一９０）ｃｍ安装贝雷梁纵梁，纵横梁相交部位采用钢筋制　作成ｕ型将贝雷梁固定在横梁上。为保证贝雷梁整体稳　个钢护筒底端３０￣５０ｃｍ范围，外贴１ｃｍ厚同样弧度的　定性，每隔３ｍ用槽钢焊成齿形将一跨上贝雷梁固定。　在钻孔平台位置，靠近钢护筒侧工字钢纵、横梁严格按　设计位置安放，防止侵入钢护筒净空。　（７）铺装面板　纵横梁安装后，在纵梁上直接铺设事先设置好的桥　面板。桥面板安装平整，中间不得有错台。栈桥两侧　及钻孔平台四周立焊１．２ｍ高的￣４８ｍｍ钢管。每隔０．５ｍ　高用　１８钢筋围起来，与钢管点焊。并在便桥及钻孔　平台上设置夜间反光纸，引导和提示船只通行。保证　施工安全。　加强钢板，防止振动沉入时卷边变形。　４．３钢护筒埋设前导向架的制作及安装　高潮汐深水大直径钻孔灌注桩钢护筒的埋设受潮汐　影响较大，在高潮前后３个小时水流较急，直接影响钢　护筒的竖直度。为了保证高潮汐深水桩钢护筒的埋设符　合要求，必须设置导向架。采用２５ｂ工字钢做成双层井　字架形成一个简易的导向架。顶层井字架借助钻孔平台　上的２根纵梁再加２根２５ｂ工字钢相联，底层导向架在低　平潮时焊在距钢管桩顶向下５．５ｍ位置。与钻孔平台相同　位置处平撑相联。详见图３。　ａｇｒｙ￣成－ＩＷＡＮｔ￣，立砷盎行相盅平■、Ｉｔｎ、　和■■蔫■工，宪＾咖葺■　下—＃一ｆ．　图３钻孔平台及钢护筒施工示意图　福建交通科技２０１１年第４期回　４．４钢护筒深度的确定　量多于总量５０％的粘土，利用本地红色粘土，开孔前将　根据孔内外压力平衡，钢护筒深度按水深、孔内泥　其倒入孔内（数量根据空孔部分的体积确定，参量为空　浆比重，孔位地质情况来确定。　孔体积的０．４倍），经过２４ｈ充分侵泡，用钻锤在孔内充　４．５钢护筒的安装　分搅拌均匀后进尺。为保证护筒底不穿孔，在出护筒　在导向架安装完成后，再一次复核桩位中心，确定　１．５ｍ至２．０ｍ左右投入适量的水泥，用钻锤冲击均匀后，　桩中心与导向架中心在同一位置后进行钢护筒的安装。　每隔半小时左右上下往复提升一次锤，２４ｈ后即可正常　第一节安装时高出钻孔平台８０￣１００ｃｍ，用工字钢焊两　钻进。’　个支撑点固定在钻孔平台的工字钢上，再起吊下节。对　５．３水中钻孔桩钻孔　接时应四周转动，寻找最佳位置，便于吻合。在对接口　桩基采用１０ｔ冲击钻机进行钻孔，在钻孔过程中，　处两节护筒端部凸、凹处各平焊具有一定厚度带栓孔的　应经常检测泥浆的各项指标，控制护筒内水头，确保孔　钢板，将撬棍穿过栓孔伸到凸出部位，用力撬动，使端　内外压力差在０．０２＋０．０１ＭＰａ之间，以防穿孔。为保证涨　部凸凹对齐进行焊接。对于变形较小部位首先用氧气烤　退潮时钢护简内水头差，反浆一般采用一台泥浆泵放置　红，然后用大锤敲打使之吻合对接。对接完成后在焊缝　在泥浆池内（利用相邻已按装好钢护筒的钻孔桩空孔位　周围竖向打６－．８块（２０ｘｌ０Ｘ１）ｃｍ的连接片。当钢护筒对　置作为泥浆池，容量不得少于２５ｍ３），利用正循环在涨　接长度满足平台至河床高度要求后，在平潮时将护筒落　潮时反浆；必要时采用两台泥浆泵同时施工，一台放入　至河床，检查护简的平面位置和垂直度，保证钢护筒准　钻进的孔内，一台放入装有泥浆的孔内，当涨潮时将泥　确就位。　浆池中泥浆抽人钻进的孔内，在退潮时将正在钻进孔内　４．６护简的振动下沉　泥浆抽入到泥浆池一部分，始终保持孔内外压力差在　钢护筒准确就位后。利用振动力为９００ｋＮ的振动锤　０．０２＋０．０１ＭＰａ之间。根据钻孔进度测量孔深，检查施工　通过液压钳将钢护简紧紧夹住，振动锤通过液压钳直接　原始记录，注意地质变化，在地质变化处捞渣取样，判　将力传递给钢护筒。振动锤用５０ｔ履带吊起吊至护筒顶　明后进行记录，并绘制地质柱状图，与设计进行比较。　部就位，振动时履带吊根据护筒下沉情况逐渐放松钢丝　钻孔深度达到设计孔深、地质满足要求后，采用检孔器　绳，将其振动到根据地质资料确定的深度或最终贯入度　对孔深、孔径和竖直度进行检查，符合要求后成孔。　达￣ｌＢｃｍ／ｍｉｎ。对于一次振动达不到深度和贯入度达不　５．４水中钻孔桩清孔　到要求的，再接钢护筒进行下沉。在夹有粗砂的孔位，　水中大直径钻孔桩清孔质量好坏直接关系到桩基的　钢护筒很难一次振动下沉到位，采用先开孔钻进至护筒　质量，为保证泥浆的比重和泥浆各项指标满足要求，采　底端３ｍ后，再接护简，用振动锤施打跟进，直到护简　用ＺＸ－１００Ｂ泥浆净化器进行清孔。确保清孔达到以下　沉入不透水层３ｍ为止。护筒安装结束届，既不能离平　标准：孔内排出的泥浆手摸无２－３ｍｍ颗粒，泥浆比重不　台过高，也不能过低，一般以高出４０ｃｍ为宜。对于过　大于１．１，含砂率小于２％，粘度１７￣２０ｓ。同时保证水下　高或过低的部位要求切割或焊接，并在钢护筒上用工字　混凝土灌注前孔底沉碴厚度：嵌岩桩≯３ｃｍ、摩擦桩≯　钢焊四个支撑点固定在平台上，以防坍孔时护筒沉落或　１０ｃｍ。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。　偏斜。　５．５水中钻孔桩钢筋笼安装　５钻孔桩施工　水中大直径钻孔桩采用８０ｔ吊车进行下设。钢筋笼　５．１钻机就位　在钢筋加工场根据孔深制做成节，由于受起吊高度影　当钢护简安装到位后，应对钻孔前各项准备工作进　响。除底节和顶节可以根据孔深适当调整外，中间每节　行检查，重点是施工平台的联接是否完好无损。钻机就　长度为１２ｍ；节与节之间采用镦粗套筒连接，故主筋长　位时应调整钢丝绳与桩中心重合，钻机的底座和顶端必　度要一致，间距统一，接头断面平整，并且接头断面要　须平整、稳定。确保在施工中不发生倾斜、晃动。为保　与钢筋笼垂直。制作时先将主筋用套简接到孔深的长　证钻机、平台的稳定，防止钻机滑移或倾斜，造成桩孔　度，固定加强钢筋，保证加强筋与钢筋笼纵向垂直。内　错位。在安装机座时应用枕木铺垫牢固，并将钻机用钢　径在同一直线上，将主筋与加强钢筋点焊。完成后取下　筋焊在钻孔平台上。　套筒将钢筋笼断开成几节，做好对接标记，随后将箍筋　５．２高潮汐深水钻孔桩造浆　按设计间距环绕在主筋外侧点焊。由于钢筋笼为双层钢　水中钻孔桩施工不穿孔是保证成孔率的关键。为保　筋笼，质量大，为防吊装时变形，在吊装端用０３２钢筋　证钻孔桩不穿孔，一要保证钢护筒埋设满足要求，二是　制作“内三角”撑焊在加强筋上。在下沉钢筋笼时切　要保证有足够的造浆材料、造浆空间和造浆的质量。造　除。同时为保证钢筋笼吊装过程中钢筋加劲筋能满足承　浆材料选用塑性指数大于２５，粒径小于０．００５ｍｍ颗粒含　重要求，在加劲筋两侧加焊一定长度的短钢筋头，将加　福建交通科技２０１１年第４期　劲筋卡住，随着钢筋笼的节数和重量的加大，将短钢筋　头长度和根数加大，设置双层加劲筋。钢筋笼下设时，　底节钢筋笼下沉后露出钻孔平台短筋不大于ｌｍ，长筋　不大于２ｍ。同时为了保证重量较大的钢筋笼受力在钻　孔平台上，而不是钢护筒上，在钢护筒的外侧平台上对　间在１０ｈ以上，坍落度控制在１８￣２２ｃｍ。砼通过栈桥运　送到需要施工的孔位，罐车将料直接送入料斗。考虑直　径２．５ｍ的钻孔桩首次灌注砼量大，初灌时采用料斗容量　为ｌＯｍ３。由四个支腿支撑在钻孔平台上，将整个料斗放　满料后再拔球，保证首盘灌注导管埋深不小于１．０ｍ。大　称固定各２根５０ａ工字钢，在５０ａ工字钢对称设置个２根３２ａ　工字钢，两根并在一起。在两工字钢之间设置竖向孔穿　入单根￣３２ｍｍ的钢丝绳，钢丝绳上部设置１００ｒａｍ的圆　直径钻孔桩采用直径为３５ｃｍ的导管，整个灌注过程保　证导管底埋入砼的深度在２￣６ｍ。应连续作业，并做好　灌注记录，同时加强拌合站各种材料配比的称重，控制　好砼搅拌时间，同时加大对砼的流动性、坍落度等指标　进行检测，保证桩基砼质量。为保证桩头质量，桩头超　灌ｌｍ以上。待混凝土还未初凝时挖除多余的砼。１２天　后进行桩的完整性检测。　钢销横担固定焊接在工字钢上，下部用２０ｔ的卸扣锁在　钢丝绳上，卸扣下挂３５ｒａｍ厚的钢板自制的挂钩固定钢　筋笼。　钢筋笼安装时先用８０ｔ汽车吊起吊第一节钢筋笼，　对准孔位中心后下放，四周工人扶住以防偏位，在钢筋　６结束语　在高潮汐深水大直径钻孔灌注桩施工中，笔者体会　如下：　笼下设到事先安设好的挂钩位置，人工配合将挂钩挂到　钢筋笼设置的吊点位置固定，松勾，起吊下一钢筋笼，　对准后进行钢筋笼主筋连接和箍筋绑扎。随着最后一节　钢筋笼连接完成后，用吊车缓缓将整个钢筋笼吊起放入　孔内，同时为使钢筋笼居中，放入时四人在不同的方向　对称的扶住钢筋笼，下到设计标高后设置吊筋将整个钢　筋笼吊在钻孔平台上。吊筋采用２点吊。吊筋为￣２８ｍｍ　（１）钢护筒的安装是否满足要求是直接影响整个　钻孔桩成孔的关键；　（２）泥浆比重的大小是引发塌　孔和穿孔的一个重要原因；　（３）控制好护筒内水头　是避免穿孔的有效办法；　（４）合理使用起吊设备安装　大吨位钢筋笼是确保施工安全的关键；　（５）有效控制　砼的初凝时间、和易性和坍落度是确保水下砼灌注质量　的前提。　圆钢与主筋焊接，每根焊接长度不小于４０ｃｍ。将吊筋　上设置的吊环挂在钻孔平台上设置的挂钩上，钢筋笼在　四个方向用钢筋头上焊成三角形保护层，厚度为钢护筒　内径到钢筋笼外径的距离，确保钢筋笼处于孔桩中心。　５．６水中钻孔桩砼灌注　参考文献　【１】交通部第一工程局．公路施工手册（桥涵）．北京：人民交通出版　社．１９９ｏ．　为保证大直径水中钻孔桩灌注的质量，首先对砼配　合比进行优化设计。考虑受海洋环境影响，砼水泥用量　相对陆地上要大；同时为保证水泥砼的流动性和初凝时　间，在砼内加入适量的粉煤灰和外加剂。确保砼初凝时　［２】交通部第一公路工程总公司Ｊ１了ｏ４１－－２ｏｏｏ。公路桥涵施工技　术规范．北京：人民交通出版社．２０００．　’　（上接第５１页）遮挡，然后再进行喷射混凝土施工；当　不同大小、部位的溶洞，施工中通过洞体喷锚封闭、小　导管注浆、泵送砼、隧道洞身加强支护等措施，结合洞　内预埋盲管、防水板及纵、横向排水管等排水措施，安　全顺利地完成了隧道的施工，确保了工程质量。　参考文献　有集中水流时，环向设置￣５０弹簧排水管引排，管端穿　越初期支护与布设在两侧边墙底部的￣１００ＨＤＰＥ纵向排　水管相接，同时每隔１０ｍ设一道横向泄水管，将墙背纵　向排水管的水引入隧道两侧人行道下４０ｃｍＸ５０ｃｍ的排水　沟内。　（２）在二衬与初期支护之间铺设１．２ｍｍ厚ＥＶＡ多点　复合防水卷材，二衬拱墙混凝土中掺￣ＤＡＥＶ混凝土防水　［１１铁路工程施工技术手册（】隧道）【Ｍ］．北京：中国铁道出版社。　１９９５．　剂，衬砌施工缝内设ＢＷ遇水膨胀止水条，确保混凝土　抗渗等级不小于Ｓ６。　［２】ＪＴＪＯ４２－－９４，公路隧道施工技术规范［ｓ］．　【３】方利成，杜彬，张晓峰，林先熔．隧道工程病害防治图集　５结语　古石背隧道地质结构复杂，溶洞群分布较多，针对　［Ｍ］．北京：中国电力出版社。２ＯＯ１．　［４】李治国．隧莲岩溶处理技术ｆＪ】．铁道标准设计，２００３（增刊）．　福建交通科技２０１１年第４期国