東海大橋海上大口徑超深鉆孔灌注樁施工工藝東海大橋主通航孔鉆孔樁直徑①2500,樁長110m,又屬海上施工，施工難度較高，本文詳細(xì)論述了主墩鉆孔灌注樁試樁的施工工藝。1概述東海大橋工程是上海國際航運(yùn)中心的集裝箱深水港重要的配套工程,起始于上海浦東南匯區(qū)蘆潮港,跨越杭州灣北部海域，止于洋山港區(qū)一期交接點(diǎn)，工程全長31.5m由上海建工集團(tuán)承建的東海大橋V標(biāo)段主通航孔為主跨20m的鋼混結(jié)合梁斜拉橋，主墩樁基礎(chǔ)采用大口徑鉆孔灌注樁。為驗(yàn)證地質(zhì)報(bào)告提出的相關(guān)數(shù)據(jù),分析樁側(cè)的分層極限摩阻力和樁端極限摩阻力,并對海上鉆孔灌注樁的泥漿級配、水下混凝土級配、成孔、成樁等施工工藝進(jìn)行驗(yàn)證，故先在m336墩外海側(cè)防撞墩內(nèi)進(jìn)行試樁。試樁樁徑①2500mm,樁長10.5m樁頂標(biāo)高-3.5m,樁尖標(biāo)高一112m；鋼筋籠全長11.55m底標(biāo)高一111.55m,頂部設(shè)計(jì)內(nèi)外雙層鋼筋籠。樁身內(nèi)共布置2道荷載箱，分別位于標(biāo)高一110m和-66m處。本試樁采用靜載試驗(yàn)法——樁承載力自平衡測試方法（法）。其原理為：荷載箱內(nèi)布置大噸本試樁采用靜載試驗(yàn)法——樁承載力自平衡測試方法（法）。其原理為：荷載箱內(nèi)布置大噸位千斤頂，將荷載箱放在樁身指定位置，通過測試直觀地反映荷載箱上下兩段各自的承載力。將荷載箱上段樁的側(cè)摩阻力經(jīng)處理后與下段樁端阻力相加，即為樁極限承載力。試樁結(jié)構(gòu)簡圖2工程地質(zhì)條件2.1根據(jù)地質(zhì)資料，試樁位置大致地層情況如下：土層層號地層名稱層厚m土層描述標(biāo)貫擊數(shù)③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土5.4夾較多薄層砂，土質(zhì)極軟④1淤泥質(zhì)粘土9.75夾少量薄層砂，水平層理發(fā)育⑤1粘土5.4局部有粉細(xì)砂夾層⑥粉質(zhì)粘土2含氧化鐵斑，下部變?yōu)樯百|(zhì)粉土⑦1-1砂質(zhì)粉土5.65土質(zhì)不均，局部夾少量薄層粘性土28.5⑦1-2粉細(xì)砂10.25夾薄層粉質(zhì)粘土，局部含①2礫石⑦2粉細(xì)砂32.5局部含少量①1礫石，下部夾薄層粉質(zhì)粘土及粉土61.1⑨含礫中粗砂8.4夾較多薄層粉砂，含有厚的半腐木材62.2⑩粉質(zhì)粘土11.4夾粉土，局部為堅(jiān)硬狀態(tài)，下部含有40mm礫石37粉細(xì)砂13.3夾少量粉質(zhì)粘土及粉土70.42.2影響成孔主要地層⑦2層粉細(xì)砂標(biāo)貫擊數(shù)大于0相當(dāng)密實(shí)，且該層厚度達(dá)323咪，是全孔鉆進(jìn)耗時(shí)最多的地層。須嚴(yán)格控制泥漿的含砂率，減少孔內(nèi)沉渣厚度。⑩層粉質(zhì)粘土局部呈堅(jiān)硬狀態(tài)，下部有粒徑達(dá)40mm的卵礫石，且埋置深度較深。11-層1含礫粉細(xì)砂，標(biāo)貫擊數(shù)基本上都在60~，80樁端進(jìn)入該層10米以上。施工工藝和設(shè)備的選擇施工工藝的選擇根據(jù)地質(zhì)資料，結(jié)合試樁的設(shè)計(jì)和設(shè)備情況等因素，鉆孔灌注樁施工采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泵吸（氣舉）反循環(huán)為主的成孔工藝，水上自動(dòng)拌和船攪拌砼、泵送水下混凝土灌注工藝。成孔設(shè)備的選擇鉆機(jī)的扭矩是影響工程施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素，根據(jù)本工程的地層情況和鉆孔深度，選配鄭州2型鉆機(jī)（底盤直徑①3000mm，扭矩20，.額定功率3）,洛陽九久公司雙壁大通徑（①23mm高強(qiáng)度抗扭氣舉鉆桿。鉆頭選用防斜梳齒鉆頭（刮刀鉆頭），根據(jù)計(jì)算鉆頭配配重塊，以防止孔斜與提高鉆進(jìn)效率。另外再備用一只牙輪滾刀鉆頭。試樁施工方法試樁施工平臺本工程鋼平臺采用預(yù)制導(dǎo)管架現(xiàn)場安裝、在導(dǎo)管內(nèi)打設(shè)鋼管樁、上面鋪設(shè)甲板層形成，鋼平臺頂標(biāo)高.0,m平面尺寸42.4X30m,試樁施工即在導(dǎo)管架鋼平臺上進(jìn)行。鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)施工根據(jù)地質(zhì)資料計(jì)算，為隔離海水，并能形成一定的靜水壓力，以保護(hù)孔壁免于坍塌，鋼護(hù)筒埋置深度應(yīng)不少于115為防止海水沖刷造成埋置深度減少，以及抵抗波浪力會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生的靜水壓力，決定鋼護(hù)筒入土深度為1，持力層為⑤1層（粘土層）。試樁鋼護(hù)筒在施工時(shí)不承受豎向荷載。設(shè)計(jì)鋼護(hù)筒內(nèi)徑①，壁厚1,上下兩端1范圍設(shè)1厚加強(qiáng)箍。護(hù)筒長度為8頂標(biāo)高（與鋼平臺標(biāo)高一致），整根加工、吊裝。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在護(hù)筒頂部往下1范圍內(nèi)采取防銹措施（涂M重防腐涂料）。鋼護(hù)筒用定位架作導(dǎo)向，用浮吊掛1柴油錘“吊龍門”施打。下沉好的護(hù)筒，與施工平臺連接成整體。鋼護(hù)筒實(shí)際錘擊數(shù)為1擊，平均貫入度約1,最終貫入度左右。鉆孔泥.1漿配制方案泥漿采用淡水配置。由于粘土層較厚，在鋼護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行自然造漿，利用反循環(huán)鉆進(jìn)，直接把護(hù)筒內(nèi)的鉆渣抽出孔外，出護(hù)筒后根據(jù)泥漿性能在砂質(zhì)粘土層或粉細(xì)砂層中利用反循環(huán)進(jìn)行人工造漿，同時(shí)加入純堿對膨潤土進(jìn)行鈉化改良。設(shè)計(jì)泥漿比重為1.1壁左右，粘度在23~秒2左8右，加堿量為膨潤土量的5%。每方泥漿配制比例為（膨潤土和純堿的摻量根據(jù)泥漿性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整控制）：水（）膨潤土（）純堿（）鉆進(jìn)過程中，泥漿比重控制在1.1壁~1，.使2泥5漿具有一定的液柱壓力，以達(dá)到平衡孔壁外圍地層壓力，穩(wěn)定孔壁，滿足反循環(huán)施工工藝的要求；粘度控制在秒，以滿足鉆進(jìn)護(hù)壁和二次清孔的要求；值維持在?左右，使泥漿處于堿性狀態(tài)，提高粘土的分散度。鉆.2進(jìn)參數(shù)在護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在1轉(zhuǎn)以下，使進(jìn)尺速率保持在?1之間，特別是在開孔鉆進(jìn)時(shí)控制在以下；在鉆頭出護(hù)筒至第⑥層鉆進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)速和鉆壓不宜太高，進(jìn)尺速率可稍快，當(dāng)進(jìn)入第⑥層粉質(zhì)粘土?xí)r，加大鉆壓；在第⑦層以下砂性土為主地層中鉆進(jìn)時(shí)，在保證懸吊鉆進(jìn)的前提下保證孔底有最大的鉆壓，粉細(xì)砂層的轉(zhuǎn)速提高到1,在含礫中粗砂層和下部的粉質(zhì)粘土中鉆進(jìn)時(shí)，一定要防止鉆具有較大的晃動(dòng)，以免擴(kuò)孔，同時(shí)根據(jù)孔內(nèi)泥漿性能的變化不斷進(jìn)行補(bǔ)漿調(diào)整。泥.3漿循環(huán)系統(tǒng)為滿足泥漿循環(huán)，施工過程中配備一艘1泥漿船運(yùn)裝淡水和儲放沉渣，平臺上放一個(gè)泥漿箱進(jìn)行循環(huán)。泥漿循環(huán)系統(tǒng)為：吸出的泥漿通過三通（造漿用）和出漿管接到泥漿箱上方的過濾網(wǎng)上，過濾后的泥漿流入泥漿箱內(nèi)，泥渣則通過出渣槽流到泥漿船上；泥漿箱內(nèi)的泥漿一部分直接流入孔內(nèi)，一部分通過四臺3泵抽到兩臺旋流除砂器內(nèi)進(jìn)行除砂后由旋流出漿管流入孔內(nèi)，經(jīng)除砂器分離出的廢渣則排入泥漿船。泥漿循環(huán)系統(tǒng)示意圖經(jīng)實(shí)測，經(jīng)旋流除砂器的泥漿比未經(jīng)旋流除砂器的泥漿，其泥漿比重可降低0.01~0，砂.率0可2降低2%~。因此，在泥漿池和沉淀池容量有限的情況下，使用旋流除砂器可較大幅度地降低泥漿比重和砂率。4.3.鉆4進(jìn)時(shí)水頭高度控制由于鋼護(hù)筒埋置深度較大，經(jīng)計(jì)算，施工過程中即使液面與鋼護(hù)筒頂標(biāo)高一致亦不會(huì)造成反穿孔現(xiàn)象。施工海域潮漲潮落變化較快，潮差超過，故鉆進(jìn)施工過程中，護(hù)筒內(nèi)液面高度一般控制在左右，水頭高度為（高潮位）（低潮位）。荷.5載箱位置鉆進(jìn)時(shí)的控制荷載箱外徑①0內(nèi)口直徑①9導(dǎo)管外徑①1（導(dǎo)管接口達(dá)①）。由于間隙較小，在荷載箱處混凝土可能很難泛上來。為此，我們在荷載箱位置鉆進(jìn)時(shí)適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度，增加鉆進(jìn)時(shí)間，有意在該處地層造成擴(kuò)孔。成孔后孔徑檢測表明，在兩道荷載箱處鉆孔直徑分別為：①（荷載箱1）①（荷載箱2）。（.3各.6地層鉆進(jìn)時(shí)間分析土層層號地層名稱層厚（）純鉆時(shí)間（分）鉆進(jìn)速度（分/米）③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土④1淤泥質(zhì)粘土823629.5⑤1粘土8.157571.0⑥粉質(zhì)粘土2.4466194.0⑦1-1砂質(zhì)粉土1.8237131.7⑦1-2粉細(xì)砂11.715813.5⑦2粉細(xì)砂34.581023.5⑨含礫中粗砂5.1221⑩粉質(zhì)粘土13.51380102.211-1粉細(xì)砂10從上表可以看出，進(jìn)尺較慢的地層主要為：兩層粉質(zhì)粘土層（⑥層和⑩層）、砂質(zhì)粉土層（⑦1層），特別是第⑥層，平均三個(gè)小時(shí)進(jìn)尺不到1,最小進(jìn)尺為時(shí)。粘土層不僅十分堅(jiān)硬，而且粘度很大、易堵管，給進(jìn)尺帶來極大困難，施工時(shí)應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，降低泥漿比重和粘度。相比之下，粉細(xì)砂層和含礫中粗砂層進(jìn)尺較快，但鉆屑易懸浮沉淀，不易清除，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)提高泥漿的粘度，增強(qiáng)攜砂能力，并應(yīng)定時(shí)停鉆循環(huán)除砂。4.3成.7孔檢測結(jié)果設(shè)計(jì)孔徑2500設(shè)計(jì)孔深121.07檢測最大孔徑3036檢測孔深121.20檢測最小孔徑2500垂直度檢測平均孔徑2650沉渣厚度18擴(kuò)孔位置均在粉細(xì)砂層中，粘土層擴(kuò)孔較少，第⑥層甚至剛剛達(dá)到設(shè)計(jì)直徑。試樁檢測結(jié)果表明，該樁成孔質(zhì)量較好，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。鋼筋籠制作安裝4.4.鋼1筋籠制作鋼筋籠全長.分十節(jié)制作，采用擠壓套筒連接，故要求主筋長度一致（誤差應(yīng)控制在以內(nèi)），間距統(tǒng)一，接頭斷面平整，并且接頭斷面與鋼筋籠身垂直。為此，試樁采用定位架主筋成型法制作鋼筋籠：用鋼板按外圈鋼筋籠外徑加工成半圓的定位架，按加強(qiáng)筋間距布置，定位架上按主筋間距焊接限位，用以定位主筋位置。將主筋切割至同一長度后擺放在定位架上，把加強(qiáng)筋垂直立在定位架上的主筋上面，隨后將其余主筋按設(shè)計(jì)間距布置在加強(qiáng)筋上，將箍筋環(huán)繞在主筋外側(cè)并點(diǎn)焊，最后安裝內(nèi)層鋼筋籠，完成鋼筋籠骨架的制作。外層主筋、加強(qiáng)筋和箍筋采用點(diǎn)焊連接；內(nèi)層主筋和加強(qiáng)筋在制作時(shí)采用綁扎，待孔口對接完成后再行焊接。為縮短孔口對接時(shí)間，將內(nèi)側(cè)主筋的一端事先進(jìn)行擠壓，外側(cè)主筋則只擠壓?根對位鋼筋。4.4.荷2載箱、位移管和鋼筋計(jì)安裝在荷載箱位置將主筋斷開，并圍焊于荷載箱上下鋼板上。8根位移管分別圍焊在兩個(gè)荷載箱鋼板上。聲測管和位移管均與鋼筋籠綁扎固定。根據(jù)鋼筋計(jì)位置翻樣，選擇聲測管附近四根主筋，在設(shè)計(jì)位置割斷c把鋼筋計(jì)安裝到割斷位置并與主筋點(diǎn)焊連接，最后將纜線一頭連接到鋼筋計(jì)上。4.4鋼.3筋籠孔口安裝鋼筋籠采用兩點(diǎn)吊，吊裝設(shè)備為履帶吊，把桿長度0最大起重能力達(dá)。制作一個(gè)鋼筋籠固定架，掛個(gè)手拉葫蘆，用以懸掛已完成下放的鋼筋籠。用手拉葫蘆微調(diào)下節(jié)鋼筋籠，使其與吊機(jī)吊住的上節(jié)鋼筋籠的所有主筋完全對中。依次焊接位移管內(nèi)管、外管和聲測管，最后進(jìn)行擠壓連接。對接完成后，將聲測管、位移管、內(nèi)側(cè)主筋焊接在鋼筋籠上，按設(shè)計(jì)要求安裝混凝土保護(hù)層墊塊，環(huán)繞箍筋，并把鋼筋計(jì)纜線和荷載箱油管每米左右綁扎在主筋上。鋼筋籠下完后，用六根①鋼筋將鋼筋籠焊接掛在鋼護(hù)筒上。4.4.套4筒擠壓鋼筋連接時(shí)在鋼筋上劃出明顯的定位標(biāo)記（套筒長度的一半），擠壓前按標(biāo)記檢查鋼筋插入套筒內(nèi)深度。擠壓時(shí)擠壓機(jī)與鋼筋軸線保持垂直，擠壓以套筒中央開始，并依次向兩端擠壓。擠壓操作時(shí)采用的壓力、道數(shù)應(yīng)符合各種規(guī)格要求：規(guī)格壓力值單邊壓接道數(shù)套筒長度4.5水下混凝土灌注下導(dǎo)管、二清導(dǎo)管壁厚mm內(nèi)徑m23采用絲口連接。共下導(dǎo)管48X2.5m=120m，加上小料斗下放入孔0.m導(dǎo)管總長度為120.m混凝土澆筑前導(dǎo)管距孔底0.4m。導(dǎo)管下放完成后進(jìn)行二次清孔。混凝土澆筑前檢測泥漿指標(biāo)為：比重1.14,粘度21秒（經(jīng)旋流除砂器為20秒）、20秒，砂率0.8%沉渣厚度150mm。混凝土級配試樁混凝土為水下級抗?jié)B混凝土。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該混凝土必須控制氯離子擴(kuò)散系數(shù)和電通量，同時(shí),水泥和粗骨料也必須控制氯離子含量?；炷良壟淙缦卤恚核嗨笆勖夯业V粉外加劑中砂5~25mmP621每m用量2201956801000901501.85初凝時(shí)間10時(shí)40分終凝時(shí)間13時(shí)20分一含量<0.0試配28天強(qiáng)度：44.,電通量：108庫侖。.混3凝土灌注根據(jù)實(shí)際孔徑計(jì)算，初灌量不應(yīng)小于，我們在灌注時(shí)采用雙料斗，大料斗，采用側(cè)邊開口，小料斗m直接連在導(dǎo)管上，用吊車吊住，混凝土用球膽進(jìn)行隔水，上覆蓋板，蓋板用鉆機(jī)上的卷揚(yáng)機(jī)牽引。拌制砂漿和混凝土裝滿兩個(gè)料斗，并備混凝土料。同時(shí)開啟大小料斗，并立即用布料管連續(xù)供料，故實(shí)際初灌量大于，實(shí)測初灌導(dǎo)管埋深為°初灌混凝土坍落度為?c混凝土灌注過程中應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深。由于孔深較大，混凝土頂面沉渣必定很厚，故導(dǎo)管埋深不得小于；最大埋深宜控制在?，以能拔出兩節(jié)導(dǎo)管為宜。導(dǎo)管拔出荷載箱時(shí)，要求操作人員放慢速度，防止導(dǎo)管掛荷載箱?；炷凉嘧⒖偡搅繛椋嘧俄敇?biāo)高為一我灌注情況見下表：序號砼柱高度灌注方量每米灌注量充盈系數(shù)合計(jì)根據(jù)計(jì)算，試樁混凝土充盈系數(shù)為1平均樁徑為①。樁底充盈系數(shù)較大，據(jù)推算平均直徑不小于①，較好地保證了混凝土能順利灌注。混凝土灌注結(jié)果與孔徑檢測結(jié)果基本接近?；炷凉嘧①|(zhì)量較好。施工過程中存在的主要問題1堵鉆堵鉆主要發(fā)生在⑤層、⑥層及⑩層中，均為粘土層，原因?yàn)檎惩翆诱扯容^高、較為致密，鉆取的渣樣中存在不少未離散的泥塊。我們采取的措施主要為：①適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度；②改變泥漿性能，降低泥漿比重和粘度，同時(shí)防止泥漿突變。5.2鋼筋籠孔口安裝時(shí)間過長鋼筋籠孔口安裝總耗時(shí)61.小5時(shí)。其中，第八、第九節(jié)鋼筋籠（主筋數(shù)量分別為10根0、12根0，分內(nèi)外兩圈）對接用時(shí)都超過半天，主要原因是鋼筋籠結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，對接主筋數(shù)量較多，鋼筋籠對位和擠壓用時(shí)較長。鋼筋籠孔口對接的滯后會(huì)影響到孔位安全和混凝土順利澆筑。試樁施工成功實(shí)踐合理設(shè)計(jì)鋼護(hù)筒鋼護(hù)筒要有一定的埋置深度，并應(yīng)高出水位一定的高度。由于施工海域潮差變化較大，為保證孔位安全，必須保持較高的水頭高度；鋼護(hù)筒應(yīng)選擇透水性差、較為致密的粘土層作持力層，并應(yīng)滿足在較高的水頭壓力下不會(huì)導(dǎo)致反穿孔現(xiàn)象。施工中，雖然鋼筋籠對接時(shí)間較長，但孔內(nèi)液面標(biāo)高基本控制在左右，形成較大的液柱壓力，避免了坍孔縮徑等質(zhì)量事故的發(fā)生。泥漿性能控制泥漿采用高效鈉基堿性膨潤土，純堿摻量為5%左右，采用淡水配置。鉆進(jìn)過程中，泥漿比重控制在~粘度控制在秒，值維持在左右。經(jīng)施工實(shí)踐證明，泥漿性能滿足鉆進(jìn)要求，能保證鉆孔和成孔后的孔位安全。防止孔斜措施鉆機(jī)就位時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格保證鉆塔天車、轉(zhuǎn)盤中心、樁孔中心三者在同一鉛垂線上。為防止因地層軟硬不均出現(xiàn)的孔斜事