洪州大桥主桥大直径桩基旋挖钻机成孔施工关键技术.pdf

作 者 简 介：熊 红 平（），男，江 西 南 昌 人，大 学 本 科，高 级 工 程 师，主 要 从 事 工 程 项 目 施 工 管 理 工 作。洪州大桥主桥大直径桩基旋挖钻机成孔施工关键技术熊 红 平，邱 衍 坚，陈静，胡 峰 强（南 昌 市 政 公 用 工 程 项 目 管 理 有 限 公 司，江 西 南 昌）（南 昌 大 学 工 程 建 设 学 院，江 西 南 昌）摘要：洪 州 大 桥 主 桥 为（）钢混 组 合 梁 双 塔 双 索 面 自 锚 式 悬 索 桥，水 中 主墩 采 用 直 径 为 的 钻 孔 灌 注 桩 基 础。针 对 桥 位 处 的 富 水 浅 覆 盖 粉 砂 岩 地 质 条 件 和 环 保 文 明 施工 要 求 高 的 特 点，采 用 旋 挖 钻 机 进 行 钻 孔 施 工。其 中，旋 挖 钻 机 在 强 风 化 和 中 风 化 岩 层 中 分 别 采用 全 断 面、分 级 扩 孔 并 配 备 多 种 钻 头 钻 进。钻 孔 采 用 泥 浆 护 壁、动 态 钻 进 方 式，然 后 依 次 采 用 气 举反 循 环 清 孔、下 放 钢 筋 笼 和 浇 筑 桩 身 混 凝 土。关 键 词：钻 孔 灌 注 桩；大 直 径 桩 基；旋 挖 钻；成 孔；施 工 技 术工 程 概 况洪 州 大 桥 为 南 昌 市 南 部 的 重 要 跨 江 通 道，跨 越赣 江，连 接 南 昌 市 九 龙 湖 片 区 和 南 昌 县 小 蓝 工 业 园区，全 长。洪 州 大 桥 工 程 的 建 设 对 加 快 九龙 湖 片 区 和 南 昌 县 的 发 展 将 发 挥 重 要 作 用。跨 江主 桥 为（）钢混 组 合 梁 双 塔双 索 面 自 锚 式 悬 索 桥（图），其 中号 主 墩 基 础 采用根 钻 孔 桩 群 桩 基 础 及 混 凝 土 矩 形 承台，设 计 为 桩 长的 嵌 岩 桩。该 桥号 主 墩 位 于 赣 江 深 水 区，水 流 速 度 大，河 道 中 砂 砾 层 相 对 厚 度 较 小。根 据 地 勘 显 示，按 其岩 性 及 其 工 程 特 性，自 上 而 下 依 次 划 分 为砾砂、粉 砂 质 泥 岩、钙 质 泥 岩（夹 互 层）。赣 江 的 降 雨 多 集 中 在月，年 一 遇 的 最高 设 防 水 位 为，常 水 位。5012025259212050282930313233图洪 州 大 桥 主 桥 立 面 布 置平台顶标高平面面板垫梁贝雷梁连接系钢管桩钢护筒11.96129L-4.53.5 1 2.2428.30.965.25.22.85.25.20.9577.8/243+23+43+33=78/211.96129钢管桩钢护筒分配梁F1分配梁F2（a）平面（b）平面图 号 主 墩 钻 孔 平 台 平 面 布 置钻 孔 桩 总 体 施 工 方 案 及 施 工 难 点 总 体 施 工 方 案参 考 类 似 工 程 施 工 经 验，该 桥号 主 墩 钻 孔桩 在 水 上 钻 孔 平 台 上 采 用 旋 挖 钻 机 钻 孔。钻 孔 平台 平 面 尺 寸 为 。下 部 结 构 采 用 打 入 钢 管 桩 基 础，上 部 结 构 采 用 双 拼型 钢贝 雷 梁桥 面 板 结 构 形 式，贝 雷梁 为 标 准 件 拼 装 而 成，钢 桥 面 板 采 用 不 小 于 的厚 钢 板 和型 钢 组 成。钢 平 台 顶 面 标 高 为。钻 孔 平 台 平 面 布 置 见 图。钻 孔 施 工 时 在 桩 位 处作 业 平 台 及 栈 桥 上 制 备 化 学 泥 浆，采 用 气 举 反 循 环 成孔。钢 筋 笼 采 用 长 线 法 加 工 制 作，按 每一 节 分 段 运输 和 安 装。桩 基 成 孔 后 开 始 第次 清 孔 换 浆，然 后 待钢 筋 笼 安 装 到 位 和 导 管 下 放 后 进 行 第次 清 孔，清 孔合 格 后 水 下 灌 注 混 凝 土，完 成 桩 基 施 工。施 工 难 点（）桩 基 河 道 中 覆 盖 层 较 薄，以 结 构 松 散 的 砂砾 石 层 为 主，基 岩 强 度 高，钻 孔 施 工 难 度 大。（）钻 孔 桩 为 水 上 钻 孔 平 台 施 工，且 桩 位 所 在赣 江 水 域 临 近 取 水 口，环 保 要 求 高。（）市 政 工 程 文 明 施 工 要 求 高，噪 声 影 响 大。钻 孔 施 工 技 术 钻 机 选 型钻 孔 桩 施 工 时，通 常 可 采 用 冲 击 钻、回 旋 钻 和 旋挖 钻 等种 钻 机 施 工。冲 击 钻 地 质 适 应 性 强，但 扩 孔系 数 大，能 耗 高，振 动 大，对 环 境 影 响 大。回 旋 钻 在 软土 和 沙 埕 钻 进 效 率 高，成 孔 质 量 好，但 速 度 慢，在 卵 石和 岩 石 层 中 效 率 较 低，且 泥 浆 用 料 大，对 周 围 环 境 影响 大。旋 挖 钻 自 动 化 程 度 高，钻 进 效 率 最 高，设 备 灵活，能 自 行 快 速 转 移，成 孔 质 量 高，但 设 备 自 重 大，对通 道 和 钻 孔 区 承 载 力 要 求 较 高，且 泥 浆 性 能 要 求 高，钻 孔 长 度 受 钻 杆 刚 度 影 响 有 局 限 性。根 据 现 场 勘 察 结 果，桥 位 处 岩 层 为 粉 砂 岩，且本 项 目 赣 江 水 域 内 覆 盖 层 较 薄 约 为。为 适应 快 速 化 推 进 和 机 动 转 移 的 要 求，钻 孔 桩 采 取 旋 挖钻 钻 孔 施 工。施 工 时 只 允 许 旋 挖 钻 机 在 钻 孔 平 台规 定 路 线 上 作 业，旋 挖 钻 机 的 设 备 自 重 大 的 缺 点 不会 对 现 场 造 成 影 响。且 桩 长 仅 为左 右，钻 杆 刚度 有 保 障。同 时 为 提 高 大 直 径 桩 基 钻 孔 功 效，针 对岩 层 钻 孔 施 工 采 用 和 直 径 钻 头 分 级破 除 岩 层 方 式 钻 进。钢 护 筒 插 打钢 平 台 施 工 完 成 后，在 平 台 上 焊 接 钢 护 筒 导 向装 置，利 用 履 带 吊 提 起 护 筒 起 吊 底 节 护 筒，对 位 下放，悬 挂 与 钢 平 台 上，起 吊 顶 节 护 筒 与 底 节 护 筒 进行 精 确 对 接，焊 接 护 筒 间 焊 缝，下 放、插 打 护 筒 至 设计 标 高。钢 护 筒 材 质 为，规 格 为、厚。钢 护 筒 顶 略 高 于 钻 孔 平 台，其 中 护 筒 长 度为 暂 定 长 度，实 际 长 度 以 现 场 地 质 条 件 为 准，其 长 度 确 定 条 件 为 入 中 风 化 岩 层。为 保 护护 筒 运 输、起 吊 过 程，避 免 护 筒 变 形 影 响 护 筒 椭 圆度，护 筒 加 工 时 在 顶 口 以 及 底 口 焊 接“米”字 撑。为保 护 护 筒 插 打 过 程，顶 口，底 口 局 部 不 变 形，在 护 筒顶 口、底 口 外 包 一 层的 钢 板 进 行 加 固，加 固 范围 为 顶 节 顶 口、底 节 底 口范 围。钢 护 筒 采 用 履带 吊 配 备 振 动 锤 一 起 插 打。为 确 保 钢 护 筒 的 垂 直，在 钢 护 筒 插 打 过 程 中，设 置 上 下层 定 位 导 向 架辅 助。泥 浆 配 备钻 孔 施 工 用 浆 选 用 不 分 散、低 固 相、高 粘 度 的优 质 膨 润 土 化 学 泥 浆。在 钻 孔 施 工 中，泥 浆 比重 过 小 易 造 成 缩 孔 甚 至 塌 孔，泥 浆 比 重 过 大 会 导 致钻 头 刀 具 磨 损 加 重、降 低 钻 孔 效 率 泥 浆。根 据 现 场地 质 情 况，泥 浆 相 对 密 度 控 制 在 、含 砂率 在以 内、黏 度 为。钻 孔 施 工在 不 同 地 层 钻 进 时，旋 挖 钻 机 钻 孔 采 用 不 同 施工 方 法。（）覆 盖 层 钻 进在 覆 盖 层 施 工 时，使 用 双 底 双 开 截 齿 钻 头 全 断面 钻 进，至 岩 层 进 尺 缓 慢 时 停 止。开 始 钻 进 时 为 保证 孔 位 不 产 生 偏 差 应 轻 压 慢 进，钻 头 转 速 不 宜 大 于，待 主 动 钻 杆 全 部 进 入 孔 后 逐 步 加 速 正 常 钻进。当 钻 进 至 接 近 钢 护 筒 底 口 位 置 左 右时，须 采 用 低 压 低 速 钻 进，并 控 制 进 尺，以 确 保 护 筒底 口 部 位 地 层 的 稳 定；当 钻 头 钻 出 护 筒 底 口 后，再 回 复 正 常 钻 进 状 态。升 降 钻 具 应 平 稳，尤其 是 当 钻 头 处 于 护 筒 底 口 位 置 时，必 须 谨 慎 操 作、防 止 钻 头 钩 挂、冲 撞 钢 护 筒 扰 动 钻 孔 孔 壁。在 整 个钻 进 过 程 中，应 保 持 孔 内 泥 浆 面 高 于 护 筒 底 以 上 或 地 下 水 位 ，并 在 低 于 护 筒 顶 部 开 口 以 防 溢 出，掏 渣 后 及 时 补 浆。图 双 底 双 开 截 齿 钻 头图 双 底 双 开 截 齿 钻 头（）岩 层 钻 进在 中 风 化 坚 硬 岩 层 施 工 时，采 用、直 径 双 底 双 开 截 齿 钻 头 分 级 扩 孔 方 式 钻 进。坚 硬 层 第 一 级 钻 孔 先 采 用 钻 头 将 中 间 岩 石破 碎 形 成 内 部 临 空 面，直 至 孔 底。第 二 级 钻 孔 采 用 钻 头，钻 进 过 程 中 动 态 调 整 钻 进 参 数。清 孔钻 孔 深 度 达 到 设 计 要 求 后，应 进 行 清 孔。清 孔分 两 次 进 行，第 一 次 清 孔 采 用 换 浆 法 清 孔；第 二 次清 孔 待 钢 筋 笼 安 装 到 位 下 放 导 管 后 采 用 气 举 反 循环 清 孔。二 次 清 孔 后 泥 浆 相 对 密 度 ；黏度；含 砂 率 小 于。清 孔 后，由 现 场制 作 钢 筋 笼 检 孔 器（或 超 声 波 大 口 径 桩 孔 检 测 仪）对 孔 径、孔 形、垂 直 度 进 行 检 测，利 用 测 锤 测 量 孔 深及 孔 底 沉 淀 厚 度。结 果 表 明：号 主 墩 基 础 的 孔深、孔 径、孔 型、垂 直 度 均 满 足 设 计 及 规 范 要 求。结语洪 州 大 桥 主 桥 为（）钢混 组 合 梁 双 塔 自 锚 式 悬 索 桥，其号 主 墩 采 用根 的 钻 孔 灌 注 桩 基 础。针 对 主 墩 桥 位 处 的富 水 浅 覆 盖 粉 砂 岩 地 质 条 件 和 环 保 文 明 施 工 要 求高 特 点，且 适 应 快 速 化 推 进 和 机 动 转 移 的 要 求，钻孔 桩 采 取 旋 挖 钻 钻 孔 施 工。施 工 时，钻 机 在 强 风 化和 中 风 化 岩 层 中 分 别 采 用 全 断 面、分 级 扩 孔 形 成 临空 面 等 多 种 施 工 组 合 方 式，配 备 多 种 钻 头 并 动 态 控制 钻 进，有 效 提 高 成 孔 质 量 和 效 率，成 桩 质 量 符 合设 计 和 规 范 要 求。参 考 文 献：张 树 才芜 湖 长 江 公 铁 大 桥号 主 墩 基 础 施 工 关 键 技 术桥 梁 建 设，（）：郑 义，刘 旭，刘 为 民 等陡 变 水 位 深 水 桩 基 施 工 关 键 技 术世 界 桥 梁，（）：吴 鸿 迪，李 立 坤，毛 奎深 中 通 道 大 直 径 桩 基 旋 挖 钻 机 成 孔技 术 应 用 公 路，（），宋秡，段 军 朝，王?龙深 水 钻 孔 灌 注 桩 桩 基 成 孔 遇 阻 处 理技 术 施 工 技 术，（），文 沛，吴 冬 冬粉 土、砂 砾 石 综 合 地 质 层 大 直 径 超 长 钻 孔 桩 优 质泥 浆 的 配 制 及 应 用 世 界 桥 梁，（）：毛 奎，王 昌 喜嘉 鱼 长 江 公 路 大 桥 超 长 桩 旋 挖 钻 配 合 冲 击 钻复 合 成 孔 技 术 中 外 公 路，（），杨 学 祥，胡 浩武 穴 长 江 公 路 大 桥号 主 墩 桩 基 成 孔 关 键技 术 桥 梁 建 设，（）：