水上大直径钻孔灌注桩解析

一、施工方案

（一）对于风力六级以下、浪高1m以下、水深10m以内的江河及浅海水中的大直径钻孔桩，拟采用C70钻机在利用中—60浮箱组成一定长度和宽度的刚性浮体上，在其上进行钻孔作业。浮动平台在锚机的牵引下定位，设置竖直定位桩，这时的浮动平台只能随水位的升降而上下浮动，其平面位置受到定位桩的控制而保持不变。 （二）砼采用自动计量拌合站拌和，砼输送泵输送，导管法灌注水下砼。 二、施工工艺及施工方法

（一）工艺流程

C70钻机钻孔施工工艺流程如图所示。 （二）施工方法 1、施工准备

（1）修建施工便道、施工用临时码头及上料栈桥等大型临时设施。

（2）利用舟桥器材拼组浮动平台、浮吊、运输船、砂石料船、拌合船及临时码头动臂吊机，在拌合船上安装拌合机，搭设拌合台，加工定位钢桩及定位桩框架等。

（3）搭设海上桥轴线测量平台，测设两纵向桩轴线的中心线。

（4）组装C70钻机，进行试车检查机械状况并润滑保养，使钻机处于良好的工作状态。

（5）浮动平台横向紧靠临时码头边沿，用锚机固定，用公路梁搭设上船滑道，在高潮位期间，C70钻机吊着摆管装置沿着滑道慢速开上浮动平台的纵向公路梁；加固浮动平台，利用C70钻机将护筒、冲锤、抓斗等施工机具吊上平台，在浮动平台上备一台90kw发电机作为锚机、振动锤、拌合机的动力设备。

（6）浮动平台就位

在水上用有标志的竹杆标出即将施工的桥墩的中心位置，以桥墩为中心，在桥墩纵横轴线角平分线的四个方向，距桥墩中心150m处抛出四个混凝土锚，抛锚工作由机动舟配合浮吊来完成。

用机动舟浮动平台顶推到即将施工的桥墩中心位置，并将浮动平台上锚机的缆绳系在四个锚的浮标上。这样每根锚绳控制着浮动平台的两个方向，任两个相邻的

锚绳

修建临时码头 器材下水、拼组浮动平台、砂石料船、拌合船、浮吊、运输船 浮动平台就位临时码头 搭设C70上船滑道 制作钢筋笼 浮浮C70套管钻机上浮动平台 加固浮动平台、C70钻机吊放护筒、冲锤、抓斗等施工机具 动平台浮运就位 浮吊抛锚 动平台系缆 浮动平台在经纬仪、测斜仪控制下定两桩位 打定位桩，固定浮动平台的平面位置 C70 套管钻机精确对位于第一根钻孔桩桩位 砂石料船、拌合船下护筒并调整垂直度 钻进成孔、第一次清孔 砂石料船、拌合船就复核钻孔位置，测孔深、斜度并二次清孔 吊安放并装焊接钢导筋笼 船上拌合混凝土 导管作密封检验 量测混凝土面高度 管 混凝土输送泵输灌注水下混凝土，拆除导管及护筒 送拔出剩余导管及护筒 混凝土 位于浮动平台上 在临时码头备料 调整锚绳 运输船运送钢筋笼 到浮运平台上并运 工 艺 流 程 图

控制着浮动平台的前后、左右位置，两对角锚绳控制着浮动平台的旋转，从而完成浮动平台的就位。

（7）浮动平台定位

a用花杆在浮动平台上示出两预留桩位空档轴线的垂直平分线，将测距仪的反光镜安置在两预留桩位空档轴线的中心点上，将经纬仪和光电测距仪置镜在位于桥轴线的测量平台上。

b在测量控制点上测量人员的统一指挥下，用经纬仪通过花杆控制浮动工作平台的方向，测距仪通过反光镜控制浮动工平台的距离。

c将控制点得到的信息反馈到浮动平台上的指挥人员，由指挥人员同时指挥各锚机操作手，操纵浮动平台上的四个锚机，反复松卷锚绳，调整浮动平台的位置，使浮动平台两预留桩位空档位于设计桩位上，其误差由预留空档的大小决定。

d浮动平台定位后，由C70钻机将四根定位桩吊起插入浮动平台的定位框架内，并用C70钻机的起重臂调好定位桩的垂直度。

e利用定位桩自重，将定位桩插入地层一定深度，而后使用振动锤，将定位桩打入地层至预定深度。

2、钻孔

（1）在测量仪器的控制下，由C70钻机操纵摆管装置，将摆管中心精确对准设计桩位的中心，经复核无误后，将带刃脚的底节双壁护筒插入摆管装置中，对接第二节护筒。

（2）用夹环夹住护筒，开动摆动油缸和调整油缸，使夹环前后、左右摆动并调整护筒垂直度，用水平尺检查确认符合要求后，操纵摆动油缸和压拔油缸，将护筒压入地层一定深度。在护筒下沉过程中派专人用水平尺随时检查护筒的垂直度，将信息反馈给摆管司机，由摆管司机操纵油缸调整护筒的垂直度，并进行钻孔作业。

（3）在钻孔过程中，随着孔的加深，护筒不断的加长下沉，直到设计标高。 （4）钻机在松软的土层中钻进，先下护筒，然后钻进，护筒刃脚伸入抓土面以下1.0～1.5m。

（5）钻机在中等硬度或坚硬的土层中钻进时，边钻进边下护筒。

（6）钻机在粘土或岩层中钻进时，如不塌方，可不压护筒。在岩石中钻进应及时出碴，以减少岩石的二次破碎，提高钻孔效率。

（7）钻机在砂层中钻进时，经常向孔内补水，以防止出现翻砂。

（8）钻机在钻进过程中，摆管适当放松对护筒的夹持，使摆管能随浮动平台上下滑动。

（9）摩擦桩桩底的实际标高应比设计标高加深0.3m；柱桩桩底的实际标高应比设计标高加深0.05m。

3、清孔

钻孔至设计标高后，用抓斗进行清孔。在下放钢筋笼前，用抓斗缓慢地进行二次出碴清孔，使孔底的沉碴厚度达到设计要求。

4、吊放钢筋笼

钻孔结束前，将制作成型的钢筋笼运到浮动平台上备用。

二次清孔后测量孔深及斜度，并作好记录，经检验人员同意后，用C70钻机吊放钢筋笼。吊放时钢筋保持竖直，下放时缓慢进行，并保持钢筋笼处在孔的中心位置。

5、安装导管

导管安装前，作水压试验，试压的压力宜等于孔底静水压的1.5倍。导管安装后，进行密封检验，确认导管不漏水后，方可使用。吊放导管时，使导管在孔内位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼，导管上口接漏斗和储料斗，下口距孔底0.4m。

6、备料

在码头将砂石料船和拌合船装好砂石料、水泥和拌合用水，然后用机动舟拖到浮动平台旁，同时也将浮吊就位在拌合船和浮动工平台旁，作好灌注前的准备工作。

7、灌注水下混凝土

在灌注过程中用C70钻机起吊导管，用混凝土输送泵运送混凝土。

（1）首次灌注混凝土时，混凝土的灌注量应能保证导管下口埋深在1m以上；漏斗底口设置可靠的隔水装置。混凝土下灌时，迅速打开隔水装置，使混凝土在自重作用下迅速下落，排除导管内的水将导管下口埋入混凝土1m以上。

（2）首批混凝土灌下后，要紧凑连续地灌注后续混凝土，中途不得停灌，直至整根桩灌注完毕，每小时灌注高度不得少于涨落潮位差。

（3）提升导管。在灌注混凝土过程中，当导管埋入混凝土一定深度时（不大于

6m）提升导管并拆除提出孔外的管节，但始终保证导管下口在混凝土内的埋深不少于2m。

（4）提升护筒。在灌注混凝土过程中，注意提升护筒，以防护筒内混凝土过高时护筒内外侧的阻力超过起拔能力，提升护筒后，护筒内保留的混凝土高度不得少于1m，以防提升后脱节。在混凝土灌注过程中，经常转动护筒。

（5）桩顶的灌注标高应比设计标高高出1m。 （6）指出专人作好灌注记录。

（7）灌注结束后，将导管和护筒清洗干净。 8、拔定位桩

完成两根钻孔桩后，用C70钻机和振动锤拔出定位桩，转至下一个桩位施工。 三、劳动组织

每班需要48人，劳力组织见下表：

劳 动 组 织

组 别 施工负责人 技术负责人 技术组 对位组 钻机组 导管组 混凝土拌合组 运输组 灌注组 钢筋组 试验组 工 作 内 容 负责组织管理工作及施工生产 负责全面的技术管理工作 负责技术指导、管理、质量检查、施工资料整理及测量 负责操纵锚机和浮吊、浮动平台对位、抛锚、砂石料船和拌合船的海上移位 操作钻机、更换护筒、冲锤、抓斗 负责导管及护筒的洗刷、装卸 上料拌合混凝土 负责吊运用混凝土至孔口 开关运料理斗闸门、测量混凝土面高度，计算导管及护筒埋入深度，指挥导管及护筒提升和拆除 负责钢筋笼的制作、焊接 检查配合比、坍落度，制作混凝土试件 4 1 电焊工4人 3 普工2人，技术人员1人 人数 1 1 3 8 8 4 18 6 试验组1人 指挥1人，电工1人，机动舟司机2人 钻机司机 2人，摆管司机2人，起重工4人，分2班 由钻机组4人负责 其中有对位组4人 分 工 测工1人，技术人员1人，四、施工机具设备

主要机具设备见下表。有C70套管钻机、浮动平台、砂石料船、拌合船、浮吊

和运输船。

施工设备及机具

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 名 称 C70套管钻机 浮动平台 定位钢管 水上浮吊 拌合船 砂石料船 运输船 机动舟 发电机 自动计量拌合站 抽水机 动臂吊机 装载机 自卸汽车 电焊机 钢筋切断机 钢筋弯曲机 混凝土灌注导管 附着式振动器 插入式振动器 小推车 混凝土灌注料斗 混凝土运输斗 交通船 经纬仪 光电测距仪 水准仪 混凝土锚 水平尺 混凝土输送泵 规 格 36m×21m×2m φ1000×13000 27×12×1.65,10t 24m×9m×2m 24m×15m×2m 21×8.1×16.5,120t 225kw 90kw JS500+PL800 潜水，3kw 幅度6～18m，10t 斗容1m3 东风型 3kw φ6~φ40 φ6~φ40 φ250 3kw 50Hz 3.5m3，2.0m3 1m3 5t J2 1.8km S3 3.5t 单位 台 艘 根 艘 艘 艘 艘 艘 台 台 台 台 台 辆 台 台 台 m 台 台 辆 个 个 艘 台 台 台 块 个 台 数量 1 1 4 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 5 1 1 60 1 1 10 2 2 1 1 1 2 8 4 1 筋笼用3台 备 注 壁厚10mm 注水冲刷导管护筒 钢筋加工用2台,安装钢1、C70套管钻机

C70套管钻机是钻孔灌注桩的主要施工机械。该机由C70型履带吊机、GCP-2000E

摆管装置、倾斜装置、G7抓斗、冲锤、套管等部分组成，主要技术性能见表1～表4。 2、浮动平台

浮动平台是C70钻机的水上作业场所，由38个中-60浮箱、标准梁节和公路梁拼组成38m长工，21m宽，中间留有两个2.2m×2.3m、相距4.6m的桩位空档的浮船；在四角安装四个锚机，定位时用来牵引浮动平台，在标准梁节内侧安装四个直径1.05m、高1.5m的定位钢桩框架，用来固定浮动平台的平面位置。

每台C70钻机的护筒配套数量 表1

项 目 护筒长度/mm ×节数 桩径/mm 1500 6600×2 6600×2 4600×1 2000 6600×2 6600×2 4600×1 附 注 双壁护筒 单壁护筒 单壁护筒

护筒尺寸及重量 表2

项 目 刃脚外径/mm 刃脚内径/mm 护筒外径/mm 护筒内径/mm 护筒外径/mm 护筒内径/mm 单壁护筒重/kg 单壁护筒重/kg 双壁护筒重/kg 桩径/mm 1500 1500 1380 1500 1400 1500 1450 5230 3850 8610 2000 2000 1880 2000 1900 2000 1950 7880 5730 13080 附 注 双壁护筒 双壁护筒 单壁护筒 单壁护筒 6.6m 4.6m 4.6m

C70套管钻机的性能 表3

项 目 工作外形尺寸/mm 履带中心距/mm 性 能 参 数 全长 15295 全宽 5200/3350 全高 22500/4000 4100 备 注 主机+摆管 钻机+摆管 起重臂+钻机 履带宽/mm 爬坡能力 转台回转 总重量/kg 最大钻孔深度/m 最大钻孔直径/m 最大起重能力/kN 摆动扭转/KN·m 摆动回转角度 摆管装置 夹持力/kN 上拔力/kN 压入力/kN 提升行程/mm 可调倾斜角 接地比压/kg·cm-1 行走速度/km·h-1 柴油机型号及功率 1100 30% 0～2.6r 115000 62 2.0 810 4200 24° 2600 3800 330+护筒重 670 8 0.5 0.9 Fiat8280/203 浮动平台主要技术指标如下表：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项目 外形尺寸 浸水线面积 自重 自重吃水 钻机自重 钻机最大上拔力 工作荷载吃水 总吃水 上拔力引起吃水增加值 单位 M M2 T M T T M M M 技术指标 36×2×12 684 450 0.66 150 300 0．66 1.32 0.44 备注 3、水上浮吊

水上浮吊由铁路舟桥器材标准舟节、分水节、公路梁及动臂吊组成。

冲锤抓斗尺寸和重量 表4

项 目 冲锤直径/mm 冲锤高度/mm 桩径/mm 1500 1300 3200 2000 1800 3200 附 注 冲锤重量/kg 抓斗直径/mm 抓斗高度/mm 抓斗重量/kg 抓斗容积/m3 3800 1300 4280/3710 3700 0.32 4900 1800 4750/3950 6100 0.79 开启/闭合 水上浮吊主要技术指标如下表：

序号 1 2 3 4 项目 最大起重量 最大起重高度 起重幅度 旋转角度 单位 T M M 。 技术指标 10 20 6-18 220 备注 主要用途：吊送混凝土、抛锚 、起锚 4、运输船

运输船由标准舟节、分水节和公路梁拼组，外形尺寸为21m×8.1m×1.65m，运输能力为120t。 5、砂石料船

砂石料船是海上拌合混凝土的备料场所，由20个中-60浮箱拼组成长24m、宽15m的浮船，用木板分隔成13m×7m×0.7m和13m×13m×0.7m的砂子和石子堆料场。 砂石料船的主要技术指标如下：

序号 1 2 3 4 5 项目 外形尺寸 浸水线面积 自重 载重 吃水深 单位 M M2 t t m 技术指标 24×15×2 360 130 350 1.33 备注 6、拌合船

拌合船是由不10个中-60浮箱拼组成长24m、宽9m，中间留有长12m、宽3m空档的浮体，主要用于运输、储存水泥及拌合用水，作为水上拌合站。 拌合船的主要技术指标如下：

序号 1 2 3 项目 外形尺寸 浸水线面积 自重 单位 M M2 t 技术指标 24×9×2 180 75 备注 4 5 载重 吃水深 t m 150 1.25 五、质量保证措施

（一）钻孔采用全护筒施工，能有效地防止坍孔、扩孔和缩孔。

（二）桩身砼质量应采用无损检测法逐根检测，对可疑的桩应钻取岩芯检查。 六、安全保证措施

（一）浮动平台及各种船舶的移动、调拨要由专职人员统一指挥。 （二）操作C70钻机的司机必须持证上岗，非司机不得擅自操作。 （三）司机操作C70钻机吊重物时，必须有专职人员统一指挥。 （四）对抓斗、冲锤吊环部分要经常检查，发现问题及时更换。 （五）定期检查浮动平台的`浮箱及连接情况，并定期加固浮动平台。