苏通大桥三期试桩施工组织设计方案(0702改）.doc

1、工程概况
苏通长江公路大桥位于长江河口地带，桥位处第四系地层分布广泛，第四系地层为一套河床、河流漫滩相为主导的松散沉积物，具有河流相结构，河床底部基岩埋深在200m以上，因此主墩基础均按摩擦桩设计。
为查明基础的安全储备、检验索塔基础承载力和施工工艺，并为最终确定桩基长度提供依据，以确保大桥的可靠性与经济性，需进行试桩试验工作。
C2标三期试桩工程的工程内容为四根桩基的成桩、桩底注浆、桩基的承载力试验以及主5＃墩试桩平台位置的冲刷防护。四根桩的桩径D2.8~2.5m，混凝土标号为35号。试桩分别位于主5＃墩上游底160m和主8＃墩上游130m，其具体试桩布置图如下，试桩设计参数如下表：
表1 试桩主要参数表
编号
X坐标
Y坐标
顶标高
（M）
底标高
（M）
钢护筒底标高（M）
桩长
（M）
5
3516736.054
500798.481
5.0
-121.0
-56.1
126
6
3516721.756
500796.070
5.0
-121.0
-56.1
126
7
3516238.029
500744.905
5.0
-112.0
-37.3
117
8
3516223.731
500742.494
5.0
-112.0
-37.3
117

图1 三期试桩平面布置图
同其它项目相比，本次试桩工程具有以下几个特点：
（1）试桩均位于深水中，且桩位最大水流速度达2.89m/s，必须设计安全可靠的施工平台。
（2）主墩基础处江面较宽，钻孔施工过程中混凝土的供应、泥浆排放等工作组织难度较大。
（3）试桩属于超长大直径钻孔桩，所穿过的地层主要以粘性土以及砂类土为主，采用反循环成孔工艺，泥浆护壁难度大。
（4）成孔后须对桩底压浆，并检验压浆前后试桩承载力。
（5）测试中须确定桩的极限承载力，并提供各土层的侧向极限摩阻和桩端极限承载能力，需要投入大量的测试仪器和元件。
（6）钻孔桩承受竖向荷载极大，且有很大一部分桩长位于局部冲刷线以上，在桩基础承载力试验时应将此段摩阻力扣除。
根据现场条件的较成熟的经验，本次试桩工程拟采用自平衡测试法。
2 试桩目的
由于苏通大桥地质、气象、波浪、水流等情况较为复杂，大桥桥梁基础结构需要承受较大的荷载。因此，合理选择桩型、桩长，确定桩基的承载力，在此大桥工程中显得尤为重要。同时通过试桩还可以验证桩基施工工艺、注浆工艺和打桩钻孔机具是否合理，以及拌和站混凝土的供应能力，以便在施工中加以改进。
图中7号试桩根据已经进行的陆域试桩的施工和注浆工艺，检验和确定本桥桩基础的施工工艺，包括泥浆配方、钻进工艺、清孔效果以及成桩后质量等。对其在水上实施的效果进行检验，并可作出改进。成孔后继续进行注浆工艺试验以确定注浆工艺流程、浆液配方、注浆压力等有关要素，并在注浆后进行承载力试验。
8号试桩采用与第一根试桩相同的施工和注浆工艺，进行注浆后承载力试验，通过与第一根试桩进行对比，进一步确定主墩或辅助墩单桩承载能力。同时以7号试桩施工工艺为基础，进一步优化施工工艺。
5号试桩和6号试桩主要用于确定主墩的承载能力，采用7、8号试桩成功的施工工艺，并进行注浆后承载力对比试验。
3 地质条件
依据桥位区揭露地层的地质时代、成因类型、岩性、埋藏条件及其物理力学特征等，桥位区共分22个工程地质层，各层主要特征如下：
全新统（Q4）分为4层（1～4层）：1层为北侧上部的粉砂或亚粘土夹粉砂，又细分成三个亚层；2层为南侧上部的亚粘土“硬壳层”；3层为南侧上部的淤泥质亚粘土或粉砂夹层，分为2个亚层；4 层为底部的亚粘土或亚粘土与粉砂互层。
上更新统（Q3）分为4层（5～8层）：5层粉砂为主，局部亚粘土，分为2个亚层；6 层粗砂含砾，局部细砂，又分2个亚层；7层细砂、粉砂；8层粗砂夹细砂含砾、细砂，夹透镜体状亚粘土，分2个亚层。
中更新统（Q2）分为7层（9～15层），岩性为粉、细砂层、粘性土。
下更新统（Q1）、上第三系（N）顶板埋深在200m以上，粗略分为7个工程地质层（16－22层）。16～22工程地质层为下更新统及上第三系沉积物，下更新统以砂层为主夹粘性土；上第三系为半胶结状粘土、砂土为主，底部揭露玄武岩。
4、施工组织
根据该项目的总体要求和技术特点，考虑水上试桩的施工难度、试桩施工安排、工序衔接和施工的强度等方面，我项目部拟从关键资源配备、施工技术控制、临时工程的建设、水电供应、机械设备进场、原材料的供应与试验检测、施工过程中的质量监控、文明施工与安全生产等方面来完成该项施工任务。
4、1试桩组织机构与人员组织
自我单位接到中标通知书后，按照投标书中的承诺积极筹备组建项目经理部，人员主要由局分别在全局范围内择优选拔。项目经理部对进场的人员、机械、设备、物资、材料统一管理、统一指挥、统一调动。
三期水上试桩现场负责人名单
序号
岗 位
姓 名
备 注
1
现场总负责人
刘喜田

2
现场副总负责人
彭德勇

曾祥维

3
现场技术负责人
吴正安

4
现场工程师
陈先华

李云龙

周 鼐

5
安全负责人
魏其淼

6
机械负责人
杨运福

7
物资负责人
刘中华

8
测量负责人
杜兵

9
试验负责人
朱英华

11
作业队队长
杨成远

12
作业队工班长
张东

王勇

13
机长
董友坡

14
普通工人

96人
15
起重工

10
16
机械修理工

32

4、2临时工程的建设
目前临时工程的建设主要包括施工码头、生活区的建设、生产区的建设和连接施工码头的施工便道。目前临时工程的规划已经全部完成，准备工作也已经到位，正准备进入实施阶段。
4、3水电供应
生活用水采用自来水，生产用水采用江水经净化处理后使用。施工用电采用自发电，配备发电船一艘，发电船上安装一台400KW和两台220KW的发电机。
4、3水上交通组织
苏通大桥C2标段水中试桩施工全部是水上作业，施工水域船舶通航密度大，日断面平均流量达2200多艘次以上，通航环境极为复杂。桥位河段江面水域宽阔，受风、流及潮汐影响大，水文气象条件复杂。为了确保工程顺利进行，确保施工期间不出或尽量少出水上交通事故，施工之前对水上交通进行科学合理地组织和安排显得十分重要。施工船舶严格遵守的有关部门的规则，建立应急组织机构，负责对意外险情或事故的应急处置工作。同时做好应急处理措施，收集天气预报和水情通报，掌握台风、洪峰的动态，及时发布航行警告，尽早将台汛信息通报施工船及应急救助组成员，以便及时采取防范措施。 防台时现场安全工作组派专人24小时值班，及时处理防台、防汛中出现的问题，通知施工船舶进入紧急防台状态，做好应急准备并保证通讯联系的畅通。检查平台设施固定设备是否处于完好状态。检查交通码头结构、锚链、引桥等属具是否完好正常。选择常熟港作为避风港。
生产事故应急救援部署表见表11.2－1

急救应急部署表
急救应急部署表
应急指挥中心
现场急救队
应急后备队
总指挥：全面负责整个急救行动，下达急救指令，向有关单位通报情况
队长：用报警器报警，带领急救员现场施救
队长：带领预备急救员现场待命
值班医生：根据现场急救队反映的伤员情况向总指挥提出急救意见
急救员A：携带药箱、对伤员实施人工呼吸、包扎、运送伤员
预备急救员A：待命，随时准备接替急救员A的工作
施工现场指挥：利用对讲机或手机向指挥中心报警，传达总指挥的急救指令，并将现场急救情况及时反馈给总指挥，根据指示调度现场施工人员
急救员B：携带氧气复苏器、对伤员实施心脏按压、协助包扎、运送伤员
预备急救员B：待命，随时准备接替急救员B的工作
有关单位相关人员电话号码
大桥建设指挥部记录
指定医院记录
南通海事局记录
急救员C：携带担架和救生吊带、协助包扎、协助运送伤员
预备急救员C：待命，随时准备接替急救员C的工作
4、4工期安排
根据二期试桩的钻孔分析，钻孔桩成孔周期控制在9.5天较合适。具体工效分析如下表所示。具体工期安排见附表。
一根钻孔灌注桩施工工效分析
序号
工序
时间（小时）
备注
1
准备工作
12
包括钻机就位
2
钻孔
84

3
清孔、提钻
12

4
孔径、垂直度等检测
4
仪器检测
5
下钢筋笼
60
钢筋笼接长、下沉
6
下导管
3

7
二次清孔
4

8
混凝土灌注
13
包括灌注前准备
9
钻头修补、机械保养、电器维修等
12

10
不可预见因素
24

合计（天）
9.5天
项目总经理
刘昌汉
现场总指挥
刘喜田
现场技术负责人
吴正安
安

全

组
现场副总指挥
彭德勇
现场副总指挥
曾祥维
机

械

组
作

业

队

长 远
材

料

组
测

量

组
试

验

室
现
场
工程师
三期试桩组织机构图

水中试桩施工技术方案
1主5＃墩试桩平台位置冲刷防护的施工
1.1工程概况
冲刷防护平面布置分为中心区和护坦区。中心区：为施工临时平台桩基础范围，平台范围及周边7m。平面尺寸为44m34m。护坦区：为中心区外围适应河床冲刷变形，保护中心区外围床面，其范围为中心区外围15m范围，稳定边坡按1：3考虑。本工程为深水作业且流速较大，施工工况差且工期要紧，施工需采用大型专业工程船施工。为确保施工质量，施工时需根据实际情况选择作业时间，采用定点吊放施工。
中心区：采用抛袋装沙进行预防护，钢护筒施工后结合袋装碎石形成反滤层，最后采用网络块石形成永久护面。
护坦区：采用袋装碎石反滤，采用块石护面，袋装碎石层1m厚，块石层1.5m厚。
根据本工程结构特点、施工条件，本工程施工可基本分为三个施工阶段。
（1）第一阶段：首先在钢管桩施工前进行核心区预防护即袋装砂施工。
（2）第二阶段：在钢护筒施工后，进行核心区永久防护。
（3）第三阶段：完成核心区预防护后，在不影响水上其它工程施工前提下，进行护坦区的袋装碎石及块石吊放施工。
1.2、施工方案及要求
1.2.1、 施工技术要求
（1）施工时间
袋装砂、袋装碎石施工安排在小潮汛进行，避免在大潮汛进行，块石施工安排在中、小潮汛进行，避免在大潮汛进行抛填施工。
（2）袋装砂施工
为避免滩面冲刷后防护工程量的增加，中心区袋装砂吊放到位后方可进行钢管桩平台的施工。
（3） 袋装碎石施工
为避免对钢护筒的沉设带来不利影响，中心区袋装碎石的施工待钢护筒沉设完成后进行。
（4）块石施工
袋装碎石施工完成后，块石施工要及时跟上。
（5）扫床施工
防护工程开始施工前先将防护工程范围河床上影响工程质量的杂物清除干净。
1.2.2、袋装砂及袋装碎石的施工工艺流程 见图 5-1
图5-1 袋装砂与袋装碎石施工工艺流程图
验 收

移 船
定点吊放
划分网格
施工船进点、定位
运输船系靠施工船舶
装网兜
袋装砂及袋装碎石灌装
运行GPS定位软件，显示施工船舶图形及吊放位置

1.2.3块石施工的工艺流程
与袋装砂及及袋装碎石的施工工艺流程基本一致。
1.2.4施工方法与要求
（1） 袋装砂施工
1）袋体材料、缝制材料和绑扎材料
袋体材料：300g/㎡的编织复合布（150g/㎡的丙纶编织布和150g/㎡的涤纶无纺布复合）
缝制材料：35支三股棉纶线缝制
绑扎材料：φ6mm丙纶绳。
2）充填砂
袋装砂充填砂料选用细砂（大于0.075mm的沙粒含量占总量的85%以上，〈0.005mm的粘粒含量小于5%〉。要求进行抽样试验，每1000m3取样一个。
3）袋体充填抛投
a、采用先充后抛工艺，抛填采用网络定点落底安放方法。
b、单只袋体尺寸以1.2m3为宜，砂袋厚度控制在0.4～0.6mm为宜，具体尺寸根据施工工艺及设备通过试抛确定。
c、充填时注意泵浆压力和水砂比及充灌速率的控制，防止袋体破裂和充填不均匀。充填率75%左右。每只袋装砂充填完成后，采用φ6mm丙纶绳绑扎袋口。
d、充填前对袋体布仔细检查，不得出现破损和老化现象，否则及时采取补救措施或弃之不用。
（2）袋装碎石施工
1）袋体材料
采用300g/㎡的丙纶长丝机织布缝制而成。
2）碎石规格
a质地坚硬，饱和抗压强度不低于50Mpa。
b碎石粒径40～80mm，其中40～60mm占50%～60%，60～80mm占40%～50%。
c其他质量要求按《堤防工程施工规范》（SL260-98）， 《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）。
3）袋装碎石施工
a采用网络定点落底吊放方法。
b单只袋体尺寸以1.2m3为宜，砂袋厚度控制在0.4～0.6mm为宜，具体尺寸根据施工工艺及设备通过试抛确定。
c袋装前对袋体布仔细检查，不得出现破损和老化现象，否则及时采取补救措施或弃之不用。
（3） 块石施工
1）石料的一般要求
a石料要求质地坚硬、无风化剥落和裂纹现象。
b饱和抗压强度不低于50Mpa，重度不小于2.65t/m3。
c不允许使用簿片、条状、尖角等形状的块石。风化石、泥岩等亦不得用作抛填石料。
d单块石块的粒径、重量应符号设计要求。其他质量要求按《堤防工程施工规范》（SL260-98）， 《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）。
2）抛石施工
a采用网络定点落底吊放方法。
b块石施工时力求厚度均匀，符号规定偏差要求，不得出现空挡和漏抛。
1.3.施工人员及船机配备
按一个标段的防护工程考虑，人员配备见表 7-1；主要施工船机配备见表 7-2
表 7-1 施工人员配备表

工种
人数
抛投工程船
施工员
3
质量员
2
测量员
3
操作人员
3组（30人/组）
注：以上人员配备不包括船员
表 7-2 主要施工船机设备表
船机名称
规格型号
额定功率（kw）或容积（m3）或吨位（t）
数量
抛投工程船（吊机船）

1000t～2000t
1
采砂船

500 m3
1
运砂船

500 m3
6
GPS定位仪
莱卡SR530

3
流速仪
CS25-1

1
测探仪
SDH-13D

1
石驳

500 m3
2
测量船

1
拖轮

1670P
1
锚艇

270KW
1
运输船

1000t
2
充灌平台

1
1.4.施工期河床监测方案
鉴于防护工程施工中将导致工程局部区域流场的变化，群桩基础及墩台的施工期更会导致工程局部区域流场的变化，产生一定的冲淤变化在所难免，因此，要特别重视做好施工期监测工作，合理调整控制各工序的施工顺序的速率，并根据出现的冲刷情况采取及时的补救、维护措施，以利工程的顺利实施。施工期的河床监测方案主要采用多波束测探仪定期水深探测。
A 工前测量。
B 袋装砂抛投完成后测量。
C 施工临时平台的钢管桩打设完成后测量。
D 钢护筒沉设期测量。
E 袋装碎石及块石抛投完成后测量。
F 钻孔灌注桩施工期，每天进行一次水深测量。
2 成桩工艺
试桩的钻孔施工采用先搭设水中钻孔平台，在平台上摆放KP3500型钻机，采用气举反循环成孔的方法。
2.1 钻孔平台
钻孔平台平面尺寸为3011m，顶标高为+8.0m。
主5号试桩钻孔平台基础采用16根φ140cm，δ=20mm钢管桩，主8号采用16根φ140cm，δ=16mm钢管桩，钢管桩顶以贝雷架做为主方向分配梁，HW40工字钢做为次分配梁，上铺厚12mm钢板形成钻孔工作平台。其布置图见下。主8号墩侧试桩平台与主5号布置形式相同，不同之处为主8号墩侧的桩底标高不同。

钻孔平台施工工艺流程图如下。

图3 钻孔平台施工工艺流程图
（1）钢管桩的制作
φ140cm钢管桩采用δ=20mmQ235A钢板在工厂卷制，钢板下料之前根据设计图绘制加工图，其内容包括按钢管桩编号的加工大样图、拼接简图和堆放与发送顺序图等。
用于卷制钢管的钢板必须平直，不得使用表面锈蚀或受过冲击的钢板，且应符合有关标准和设计要求。钢料切割使用剪板机。钢料在切割后进行矫正，矫正后钢料表面不应有明显的凹痕和其它损伤，可采用锤击法或热矫法，下料后应根据要求将板端开好坡口。
钢管采用三辊轴卷管机卷制，卷管方向应与钢板压延方向一致。卷板过程中，密切注意保护管端平面与管线垂直。为满足钢管接缝处的圆度要求，卷管后应进行校圆。校圆分整体校圆和局部校圆两道工序。整体校圆可在卷板机上进行，也可在整体校圆夹具上进行。局部校圆采用簿钢板剪成直径为钢管内径的圆弧的一部分作为样板，该样板内靠筒体口附近进行检查，若不密贴表示该处不圆，不圆处局部锤直，直至密贴为止。
钢管的焊缝要求与母材等强，采用坡口熔透对接焊。钢管桩现场对接须保证施焊时接头和焊条干燥。
钢管桩横向焊缝将承受动静荷载受拉，属一级焊缝，需对焊缝内部缺陷进行超声波检测。根据《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》标准，达到BI级为合格，抽查每条焊缝长度的50％，若同一焊工同一条焊缝有缺陷延长倾向，应l00％探查。所有焊缝质量要求均应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041--2000)焊缝要求。生产厂家应按《钢结构工程质员检验评定标准》(GB50221l--95)和《公路桥涵施工技术规范》进行外观自检评定。
焊接管的管节制作偏差，要符合下列要求：
表2 管节外形尺寸的允许偏差
偏差部位
允许偏差
备注
外周长
0.5%周长，且不大于10mm
测量外周长
管端椭圆度
0.5%d，且不大于5mm（d为管径）
椭圆度指管端两相互垂直直径之差
管端平整度
2mm

管端平面倾斜
2mm

管节对口拼接时，相邻管节的管径偏差要小于3mm，对口的板边高差△要小于1.0mm。
（2）钢管桩的吊运与堆放
本项目钢管桩在桥位附近中远钢构件厂加工。加工厂自有重件码头，钢管桩出厂后无需公路运输，可直接吊运上船，因此对钢管桩长度限制较小，钢管桩可在工厂内加工成长40m左右的一段，使施工现场只有一个接头，大大提高了打桩施工工效，且钢管桩质量更有保障。工厂加工完成运往施工现场以前，在钢管桩适当位置处设置吊耳。吊装时要使各吊点同时受力，徐徐起落。桩身靠上打桩船桩架后将吊耳割除。
钢管桩的堆放支点位置与吊点位置相同，偏差不大于20cm。运输时要捆绑牢固，使各支点同时受力。驳船装钢管桩时，要按钢管桩的打设顺序编号，分层装驳，垫平放稳并保持船身稳定。
因为钢管桩较长，为避免桩身挠曲，可以采用多点支垫。各支点垫木要均匀放置，各垫木顶面要在相同的水平面上。钢管桩的堆放层数以不超过3层为易。
（3）钢管桩打设
钢管桩的打设直接采用打桩船插打。
1）、钢管桩的测量放样
a、钢管桩的放样方法
i、直桩的放样
GPS D
船轴线
GPS A
GPS B
C
在船上适当位置选定A、D两点设置RTK流动站。设C为打桩机上桩身下端的位置。在打直桩时使C点与某设计桩位C设重合，由于A、D与C 有固定的几何关系，再令A-C的方位角为一定值时，则A、D的坐标也随之确定，称此时A、D的位置A设、D设为与C设相应的设计位置。反之,当船体按A设、D设定位时，则C点必与C设重合。

ii）、斜桩的放样
根据设计要求，此时桩身应在竖直面上倾斜（此竖面的水平投影与船轴线一致）。当C点与某设计桩位重合后，还应使船轴线同设计的桩身水平投影的方位一致，这时打下的桩位才是正确的。由于A、B、D、C四者有着固定的几何关系，C点的位置既然已知则A、B、D三点的位置也随之确定，称这时A、B、D点的位置A设、B设、D设为与C设相应的设计位置。反之，当船体按A设、B设定位时，则C点必与C设相同。
C
GPS B
GPS A
15度

b）、钢管桩的具体放样
工作开始前，将事先计算好的同C设对应的A设、D设点的坐标分别输入A、D点上的RTK手簿中作为导航数据指示打桩船开航。根据A、D点的手簿屏幕显示的与设计点位的距离，调整船体使，紧固锚链，使船体完全固定。为保证RTK打桩放样结果的正确无误，另在位于江堤的某已知点上设置全站仪，按C设点坐标计算出距离、方位角。当用RTK确定出C后，打桩机工作前放置全站仪棱镜，进行检核。待确定无误后，才开始施工。
2）、钢管桩打设的施工要点
a、沉桩前对打桩船的桩架、桩锤、动力机械以及电力线路等主要设备部件进行全面的检查，确保在打桩过程中的连续性。
b、沉桩前要调整好桩架的角度，在打直桩时应保证桩架的垂直度，在打斜桩时确保桩架的斜度与桩的斜度一致。
c、开锤前要仔细检查桩锤、替打与桩的中轴线是否一致，如有偏位及时纠正。
d、第一节桩在自重作用下并用桩锤打入3.0m后要复核桩架的垂直度，如发现问题必须校正后方可继续下沉。
e、每节钢管桩的沉桩工作要一次下沉到位，以免由于土的恢复将难以下沉。
f、钢管桩下沉深度原则上以设计的入土深度为标准，如遇到特殊的地质情况钢管桩不能下沉到设计标高，可以按照贯入度控制，即最终的连续锤击10击的贯入度不超过5cm即可停止下沉。
连续10击的贯入度为5cm的钢管桩的承载力计算如下：
计算公式：
[P]＝{-nA/2+[( nA/2)2+(nAE/e)（Q+K2q）/(Q+q)]0.5}/m
[P]：桩的垂直容许承载力（Kn）；
n ：系数，n＝1.0；
m：安全系数，临时建筑用1.5；
A：桩身截面积（cm2）；
e：最终贯入度（cm/击）；
Q：锤的冲击部分重力 （Kn）；
q：桩、桩帽及锤的非冲击部分重力（Kn）；
K：恢复系数，K取0.55
E：一次锤击的能量，E＝26000Kn.cm
A=3.141401.6＝703 cm2
e＝5/10＝0.5 cm/击
Q=80Kn
q＝3.141.40.01648.878.5+10=279 Kn（替打按10 Kn考虑）
∴ [P]＝2503 Kn
由计算可知，单根钢管桩在最终贯入度为0.5 cm/击的情况下，单根钢管桩的容许承载力为2503 Kn，大于试桩平台计算的单根钢管桩的最大轴力，满足施工要求。
（4）桩间平联施工
钢管桩之间依靠φ1000cm壁厚10mm钢管桩水平联接以形成群桩基础。平联中心的标高定为+3.0m。
（5）桩顶横梁及分配梁施工
桩顶横梁及分配梁均为常规施工。桩顶贝雷横梁采用在驳船上组拼成长约30m的框架，再以60T浮吊安放于钢管桩牛腿上，并与牛腿固结。贝雷横梁施工完成后在其上铺设纵横分配梁。纵横分配梁之间要求点焊，以防施工荷载造成相对滑移，危及人员和设备的安全。
2.2 钻孔施工
本试桩工程桩基采用气举反循环法施工。
（1）钻机选择
5号及6号桩桩长达126m，钻机的选择成为方案确定的关键要素，根据地质资料并分析国内多种型号钻机的性能及施工经历，试桩工程采用河南郑州勘察机械厂生产的KP3500型钻机配双腰带四翼笼式刮刀钻头，其主要技术参数见下表。
表3 KP3500型钻机术参数表
钻孔直径（m）
岩层3.5，松散层6
钻杆内径(mm)
215
钻孔深度（m）
140
主机功率（kw）
304=120
最大扭矩kNm）
210
辅助电机功率(kw)
8
转速（r/min）
0～24
起重功率（kw）
75
提升能力（kN）
1200
主机重量（t）
47
最大加压力（kN）
600
整机外形尺寸（m）
(LWH)
5.94.89
油压
18

从二期试桩的2号工艺孔的钻孔来看，2号工艺孔的孔深为125m，桩底标高为－121.0m。针对这种地质情况，KP3500钻机和钻头可以满足三期试桩的要求。
（2）下沉护筒主要设备的选择
主墩附近试桩钢护筒长63.1m，入土深度约41m。施工时沉打设备必须克服护筒下沉过程中承受的摩阻力，根据计算和我局二期试桩取得的经验，确定采用350Kw振动沉桩机，其激振力满足施工要求。钢护筒下沉的起重设备采用200吨浮吊。
（3）钢护筒施工
1）护筒结构
护筒内径为2.8m，采用厚25mm钢板加工而成。
为保证护筒下沉过程中的强度及刚度的要求，在护筒外侧刃脚2m高度范围内加焊三道高50cm厚12mm加强钢板，为方便护筒的打设，将护筒刃脚部分加工成刃形，加强板的下端加工成流线形，减少护筒与地层间的摩阻力。
2）导向架结构
导向架由立柱、立柱间横向联系及斜撑等组成，立柱及立柱间横向联系采用两根20号槽钢对拼而成，斜撑采用10号槽钢。导向架结构为四边形，平面尺寸为530cm(长)320cm(宽)，导向架的长度为14.0m，导向架的具体结构见下图所示：

图4 导向架结构图（单位：cm）
导向架利用钻孔平台进行固定，导向架的固定位置见下图所示：

图5 导向架固定位置图
3）钢护筒加工
试桩钢护筒的顶标高高出施工期间的最高水位2.0m，5号和6号桩的钢护筒长度为62.4m，分两节加工，长度分别为32.3m和30.1m；7号和8号试桩钢护筒长度为43.6m，分两节加工，长度分别为22.1m和21.5m。护筒钢材材质为Q345C，焊接材料根据主材级别，手工定位焊条采用J422焊条，埋弧自动焊焊丝采用H08A,焊剂采用HJ431。用于制作结构的材料和焊接材料均应有质保书和出厂材质证明。
a 划线、号料和切割
划线和号料应根据工艺要求预留制作和电焊收缩的余量以及切割开坡口等加工余量。
号料前应验明材料规格，钢材型号。要合理排料，提高材料利用率。
气割前应将钢材切割区域表面的铁锈，污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。
号料时应划出检查线及中心线，弯曲线，并注明接头处的字母及焊缝代号等。
矫正：
i）在环境温度低于–12℃时不能进行冷矫正和冷弯曲。
ii）矫正时的加热温度控制在700~800℃，矫正后必须缓慢冷却。
iii）矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤。划线痕深度不得大于0.5 mm。
b 钢板的边缘加工及表面处理
钢板边缘加工的切削量不应小于2 mm。
采用数控切割机进行下料、开坡口，边缘加工允许偏差直线度为且不大于2mm。
对接接头安装错边量允许偏差t/10，且不大于3㎜，对接接头间隙允许偏差为1㎜。
焊缝坡口的尺寸应按工艺要求进行，坡口角度允许偏差为5，留根允许偏差为1㎜，间隙允许偏差为1㎜。
对准备作为承台以下15米范围内护筒壁板钢板的一面通过钢刷作拉毛处理，槽深控制在1mm以上。
c 卷板工艺
卷板前应熟悉图纸、工艺、精度、材料性能等技术要求。
检查钢板的外形尺寸，坡口的形式与尺度，装配及焊接收缩余量和样板的正确性，以及检查划制的板料中心线、检验线的正确性等。
将四面开好坡口的板料置于卷板机上滚弯时，为了防止歪扭，应将板料对中，使板料的纵向中心线与轴轮线保持严格的平行，并用挡板挡紧。
板料位置对中后，一般采用多次进给法滚弯调节上轮（在三轮卷板机上）使板料发生初步的弯曲，然后来回滚动而弯曲。当板料移至边缘时，检查所划的检验线的位置是否正确，然后逐步压下上滚轮并来回滚动，使板料的曲率半径逐渐减小，直到达到规定的要求。
在卷板时，由于钢板的回弹，卷圆时必须施加一定的过卷量，在达到所需的过卷量后，还应来回多卷几次。卷弯进程中，应不断用样板检验弯板两端的半径。
d 单件组装
单件组装前应对部件的尺寸检查合格；连接接触面和沿焊缝边缘每边30~50 mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净。
钢护筒壳板纵向接逢的装配：
采用在筒身的纵向接逢的两边对应处，分别焊上几对角钢，用螺栓调节（详见下图）

图6
纵向板边错位的装配：采用在筒身纵向接逢的一边焊上┌形铁扣紧调控另一边，直径对齐。（详见下图）

图7
局部椭圆度装配
在钢护筒内壁径向布置一组或多组单向推撑器，具体位置视钢护筒局部椭圆度而定，采用调节螺栓控制钢护筒的椭圆度。单组推撑器的型式（如下图）

图8
各吊装段均应在旋转胎架上安装，定位焊接前，应按图纸及工艺要求检查焊件的几何尺寸、坡口尺寸、根部间隙、焊接部位的清理情况等，如不符合要求，不得进行定位焊。定位焊不得有裂缝、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷。如遇定位焊开裂，必须查明原因，清除开裂焊缝，并在保证构件尺寸的条件下作补充定位焊。
e 定位焊所用焊条的型号应与正式焊接所用的型号相同，焊接高度不超过设计焊接高度的2/3，长度以40mm为宜，间隔不大于400mm，并应由具有焊接合格证的工人操作。
f 总装配
将各拼装好的钢板钢护筒吊至63吨门吊下的总装胎架上进行总装。总装胎架采用滚轮式，各钢护筒件可在上面转动，每个胎架设四个轮子为一组。小合拢时可用二组胎架进行，当大合拢时要有三组进行。（详见下图）

图 9
用“马”板在钢护筒内进行定位先用“马”板12块沿大接逢圆周相互间隔300进行马板定位。“马”板的尺度采用厚30 mm，长600 mm，宽250 mm，“马”板采用双面角焊缝焊在钢护筒内侧。如图4.1.2-21所示。然后进行定位焊，最后进行环缝的焊接工作。每个钢护筒的纵向接逢线应相互错开，间距不小于300 mm。

图 10
g 焊接工艺
钢板在焊接时，不仅要考虑外界的温度，而且还应考虑焊件的厚度。
在施焊前焊条应按要求进行烘焙。焊丝应除净锈蚀和油污。
焊工必须持有合格证后方可施焊，合格证中应注明焊工的技术水平及所能担任的焊接工作，如停焊时间超过半年以上应重新考核。
施焊前焊工应复查组装质量和焊缝坡口区两侧的清理情况，如不符合要求，应清理合格后方可施焊。施焊完后应清除熔渣及金属飞溅物。
多层焊接应连续施焊，其中每一层焊道焊完后应及时清理焊渣，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。
严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。
纵向对接焊缝应在焊件的两端临时配置引弧板和熄弧板，其材质、板厚及坡口型式与焊件相同，当施焊完成后用气割切除并修磨平整，不得用锤击落。
焊接完毕后，用机械方法或火焰方法进行校正。
钢护筒上口与端头处接口，以及部分厚板采用V型坡口，如下图

图11
钢护筒的环缝焊接
将已卷成型的钢护筒吊放在特制的环缝焊接胎架上。如下图所示。

图12
环缝焊接胎架是由马达，同步减速齿轮箱及滚轮等组成。使钢护筒旋转的速度相等于电焊的速度。
对于V型焊接坡口外部焊缝时，将焊接平台调节到顶部，自动焊机放在焊接平台上，使焊丝对准钢护筒的中心线上，焊机不动钢护筒旋转，即可进行焊接。
当焊接V型坡口内部电焊时，先炭刨清根出白，而后将胎架旋转900，并将焊机平台移至下方伸进钢护筒内，焊机不动，由钢护筒旋转，然后进行内环缝焊接。
钢护筒的纵缝的焊接
将钢护筒的纵缝方向与焊接平台吊臂方向相一致，使钢护筒不转，由自动焊机行走，这样完成外部的纵向焊缝。
在焊接内部清根后的纵缝时，同样将焊接平台架移至下方，伸进钢护筒内，由自动焊机行走，完成内部纵向焊缝。
i 钢护筒体的允许偏差
板厚20㎜钢护筒体卷圆后，应用样板进行检查，
在任何20圆弧内，钢护筒的局部允许偏差为板
厚的10%，最大偏差不得超过厚度的12%。
钢护筒直径大于2米时，其允许偏差如下(见右图)： 图 13
OD (max.)- OD (min.) ≤ 0.3% of Dnom
OD (max.)- OD (min.) ≤ 20 ㎜
OD = 任意位置处的外直径
t =厚度
Dnom =公称直径
钢护筒体端面的倾斜度最大允许偏差为△f=3㎜。
钢护筒体长度允许偏差为l/1000，在长度12米以上时不得超过12㎜。
4）钢护筒的打设
钢护筒的施工采用直接下沉法施工，即利用60T浮吊将钢护筒节段起吊放入导向架内并依靠自重下沉，当钢护筒下沉着河床后，将1台350kw振动沉桩机（其激振力为240T），用浮吊将沉桩机安装在钢护筒顶端，启动沉桩机将护筒打入土中；吊机安装第二节，焊接好并经检查合格后安装沉桩机继续冲打，若下沉困难则利用高压冲水、泥浆泵吸渣等辅助方法，清除孔内上半部分范围内泥渣，然后再次施打，直至设计位置。在下沉过程中定时检查护筒的平面偏移和护筒顶端受沉桩机冲击时的变形情况，当护筒顶端变形较大时采用切割等办法将变形部位予以切除；当钢护筒及定位架平面偏移较大时采用千斤顶微顶等办法使其复原。
护筒下沉中的平面偏差控制在5cm，倾斜率控制在0.5％以内。
5）二期试桩钢护筒施工的总结
在二期试桩的两个钢护筒的施工，1号工艺孔钢护筒的下沉采用DZ135型沉桩机先打入首节，再辅以钻机钻孔，然后再接高钢护筒，最后插打至标高，入土深度25.08m。2号工艺孔钢护筒的下沉采用DZJ200型沉桩机（其激振力为143 T）分节直接打入，实际施工时的入土深度已经达到29.0m。
在钢护筒的下沉施工过程中，用施工单位自行设计的导向架定位，结合在施工过程中监控和适当的纠偏措施，能够很好的将钢护筒的倾斜度控制在0.5％以内。
在钢护筒的下沉施工过程中碰到的问题主要是1号工艺孔的钢护筒的刃脚产生较大的变形，分析认为主要是钢护筒的壁厚比较薄，且刃脚未采取加强措施。在2号工艺孔的下沉时已经成功的解决了此问题。
（4）泥浆循环系统
水中试桩泥浆循环系统由制浆系统、钻机、泥浆池和泥浆净化器组成；泥浆循环系统流程如下：
泥浆制备系统 钻进成孔 反循环出浆 泥浆净化器

泵送回原钻孔 泥浆船
试桩钻孔泥浆采用膨润土配制。泥浆配合比如下表。
表4 试桩钻孔泥浆配合比
序号
配合比（质量比）
水
优质膨润土
CMC(纤维素)
PHP
纯碱
1
100
8
0.08
0.004
0.10
2
100
9
0.09
0.005
0.32
3
100
7.5
0.10
0.003
0.25
试桩钻孔用的泥浆根据不同的地质情况和不同的钻孔深度选用不同的配合比。
从二期试桩1、2号工艺孔分别用的膨润土泥浆和台湾超二代泥浆的施工来看，主要存在以下问题：
对于膨润土泥浆制作时，需要预先制作泥浆，易产生用膨润土造浆会产生一些沉淀，用地面开挖的泥浆池，不易清除沉淀。
对于超二代泥浆，孔内泥浆沉淀较快，要经常停钻排砂，换出的泥浆较多；采用1台泥浆净化器的能力不能满足实际的净化要求；失水率为40ml/min，泥皮厚为3.5mm；粘度在20～23s间，不容易提到更高。
从以上两种泥浆的对比，膨润土泥浆存在的问题相对容易克服，在三期试桩时拟采用膨润土泥浆。
钻渣的排除采用多级沉淀的方法，即钻机经反循环排出的泥浆首先经过分离器进行预筛，将比较大的颗粒或泥块等排除，然后经过泥浆净化器将0.074mm以上的颗粒排除，经净化器处理后的泥浆排到泥浆池，在经过多仓的泥浆池再一次沉淀，最后