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桩基筑岛施工技术方案
§1、概述
XXX大桥主墩桩基为Φ2.5m的钻孔桩，承台左右幅横向连成一体，承台下设20根桩基，主桥桩基均采用C30混凝土,采用嵌岩桩形式，为群桩基础。
根据地质与水文条件及现场实际情况主墩水中桩基采用筑岛方法施工，冲击钻机成孔。岸上主墩桩基采用常规的陆上钻孔施工方法。
§2、施工方案
2.1、工艺流程
桩基筑岛施工工艺流程：测量放样、填土（石渣、片石）筑岛→平整场地→桩位放样→埋设护筒→钻机就位→造浆、冲孔、捞渣、取样、冲孔→成孔验收→第一次清孔→下放钢筋笼→第二次清孔→检查签证→灌注水下混凝土→成桩交验→拔护筒→清理桩头→无破损检测。

筑岛桩基施工工艺框图（水中墩）
填土（石渣、片石）筑岛

平整墩位处施工场地

制作钢护筒
插打钢护筒

检查签证
选择钻头
冲孔钻机就位、开孔

向桩孔内注泥浆

冲孔、造浆

测量钻孔深度、斜度、直径
泥浆池
沉渣池

检查签证
成孔、终孔

检查签证
清 孔

测量沉淀厚度

制作钢筋笼
下放钢筋笼、固定牢靠

二次清孔

检查签证
设立砼灌注设备

测量砼面高度
检查合格
制砼试块

砼试块检验
成桩交验
灌注水下砼

合格

清理桩头、无破损检测

岸上桩基施工工艺框图
场地填压，平整处理

施工准备及测量放桩位

制作钢护筒
埋设钢护筒及布置泥浆池

检查签证
选择钻头
冲孔钻机就位、开孔

向桩孔内注泥浆

冲孔、造浆

泥浆池
泥浆沉淀池沉淀

测量钻孔深度、斜度、直径

检查签证
成孔、终孔

检查签证
清 孔

测量沉淀厚度

下放钢筋笼、固定牢靠
制作钢筋笼

二次清孔

检查签证

设立砼灌注设备

测量砼面高度
灌注水下砼
制砼试块

检查合格

合格
砼试块检验
成桩交验

清理桩头、无破损检测

2.2、施工准备
2.2.1、主墩桩基筑岛施工
主墩位于河道中，其中5#墩侵入河道中较多，承台外边线距水边约有50m，6#墩承台位于河边滩涂地上；结合主墩所处位置情况及地质、水文等情况，从施工的工期、方便性、用电及设备情况等各方面分析，最终确认筑岛法进行施工。筑岛范围为纵桥向承台边线外10m，横桥向承台边线外15m；9#墩主墩围堰筑岛至岸侧也采用筑岛连接。待桩基施工完毕后，再开挖基坑进行承台施工。
筑岛施工方法：清除承台范围内的淤泥层，标示出待筑岛体底平面的范围，从岸侧往江侧进行分段填筑石渣和片石：筑岛体外侧采用1:2的坡度放坡，同时在迎水面采用沙袋护筑边坡以确保边坡的稳固。岛体填筑分三步填筑完成：第一次从岸边向江侧用石渣和土方填筑，填压密实，并在填筑好的岛体上用挖掘机对承台范围内淤泥层进行清理；清理完成后用土方、石渣填筑承台范围内岛体，最后用片石和土方填筑岛体外围到设计岛体边线，详见筑岛施工步骤图。
筑岛完毕后，岛体表层填筑0.3m厚的碎石并用10t振动压路机来回碾压密实，根据测量结果，桥位处乌江河道常水位标高为+353.2m，故筑岛岛体顶面标高定为+354.5m。在岛体的路线中心线、左右幅桥梁中心线上设置岛体沉降及位移观测点。待岛体沉降及位移基本稳定后，进行场地平整，插打钢护筒进行桩基的施工。在施工过程中继续对岛体进行观测。
筑岛施工中应注意的问题：
1）、对于出现岛体局部滑移的现象时，先进行清除淤泥，然后插打木桩（宽度为与砂袋底宽相同）。
2）、在施工过程中加强对岛体沉降及位移的观测，做好记录对比，发现问题及时处理。
3）、筑岛全过程严格按照设计筑岛范围和标高进行填筑。
2.2.2、钢护筒的制作及埋设
主墩钢护筒采用δ12mm钢板卷制而成，钢护筒直径为2.7m，护筒底口穿过筑岛岛体进入河床冲刷线以下，避开冲孔施工对岛体的不利影响，并且有利于保证桩基的施工质量，确定护筒埋深6m，高出岛体顶面0.3m。

钢护筒埋设示意图
2.2.3、泥浆循环系统的施工：
配制泥浆的粘土，选用水化快，造浆能力强，粘度大的粘土，其技术指标应满足下列要求：
1)、胶体率不低于95%；
2)、含砂率不大于4%；
3)、造浆能力不低于2.5L/kg；
4)、塑性指数大于17。
5）、泥浆池的布置：在离桩基大于五米的位置开挖泥浆池和沉淀池。
2.3、冲孔施工
2.3.1、 通过工期及技术等各方面因素综合考虑，共投入20台钻机进行桩基施工。
2.3.2、安装冲孔钻机
①、钻机底架应垫平，保持稳定，以防冲孔过程中发生偏移和沉陷。
②、通过冲孔架上滑轮缘的铅垂线对准桩位（或护筒底）中心，其偏差不得大于1cm。钻头挂上后，反复核对中心位置，以免造成斜孔。
2.3.3、冲孔施工
冲孔时首先向孔内直接投入粘土并加水，用冲击锤以小冲程反复冲击造浆。钢护筒底脚以下为河床淤泥质粘土层，认真施工，采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。在护筒底口以下及进入松散砂层以后，按1:1投入粘土和小片石（粒径不大于15厘米），用小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3次。若遇有流砂现象时，加大粘土减少小片石的比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚实。冲击锤的冲程以不过80厘米为宜。开孔前应在护筒内多加一些粘土块，如土质疏松，还要混入一定数量的小片石，借钻头冲击力把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。在流塑粘土层及松散砂层应采用优质泥浆护壁并悬浮钻碴。开始冲孔时，采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，对继续冲孔起导向作用。当孔深超过钻头全高加冲程后，采用正常冲击，冲程2.0～3.0m。但在下列情况采用2.0m以下的中低冲程：
A、在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下2.0～3.0m范围内冲孔时；
B、在停冲后投泥重新冲孔时；
C、当遇到局部砂层时；
D、在抛石回填重新冲孔以及在处理特殊情况时。
冲孔过程中起落钻头速度均匀，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁或护筒，或因提速过快而造成负压引起坍孔。在冲孔过程中，勤松绳，防止打空锤。勤清碴，使钻头经常冲击新鲜地层。经常检查钻头转向装置，使钻头在冲孔中能自由转动。作好冲孔记录和取样工作，当钻头进入岩层时，为预防卡钻，经常检孔。在进入全风化、强风化岩层后，视岩层硬度情况采用1～1.5m的冲程；在进入弱风化、微风化岩层后，岩层较硬，采用2～4m或4～5m的大冲程，但在任何情况下，最大冲程不超过6m，以防止卡钻、冲坏孔壁或使孔壁不圆。在冲孔施工时，在钢丝绳上做好可靠的标志，以准确掌握冲程大小，并根据不同地层调整冲程大小。冲孔时准备备用钻头，轮换使用。钻头直径磨耗超过1.5cm时，及时更换、修补。更换新钻头前检孔到孔底，然后放入新钻头。若不能到孔底，抛投片石进行扩孔，使孔径始终保持设计直径。冲孔过程中，用检孔器经常对已成孔进行检查，检查成孔是否符合要求，是否发生弯孔、斜孔、十字槽等问题，如有问题，抛片石、粘土坯至直径开始变小处以上0.3～0.5 m再行冲孔。禁止未投片石、粘土而单纯使用钻头修孔，以防卡钻。
终孔后进行清孔工作，采用换浆法清孔，当孔内泥浆指标符合要求后进入钢筋笼安装工作。在冲孔过程中经常投黄土造浆，每次沿孔四周均匀投放孔内，然后低冲程造浆，直至泥浆比重达到要求为止，在砸进过程中，每隔3~4小时，将锤头在孔内上下提放几次，把下面的泥浆拉上来，以利护孔壁。勤取渣，进入全风化岩层后，每台班且每进尺1m，取渣留样一次；进弱风化岩层后，每台班且每进尺0.5m取渣留样一次，并且在岩层变化处取渣留样。清孔时，采用正循环或反循环法。泥浆控制含砂率＜2%，PH值＞6.5，胶体率＞98%，比重：清孔后泥浆比重1.05~ 1.08，粘度17~20s。
2.3.4、冲孔施工质量要求
2.3.4.1、钻架抄垫牢固并调平前后误差小于5mm，锤头尖要对准桩位中心即护筒口调整中心（根据护筒位移和倾斜实际情况确定的桩位中心）。
2.3.4.2、锤头直径为φ2500mm，每班至少检查2次，当锤头直径磨耗超过15mm时，补焊耐磨焊件或合金钢片。
2.3.4.3、开孔阶段，在护筒底口以上1.0m开孔，开孔前投放各2×0.5m厚的黄土加15cm左右片石互层，采用0.5~1.0m低冲程冲砸至护筒底口以后，再采用填黄土加碎石（比例1:1）继续低冲程冲砸，如此反复二至三次待冲砸至护筒底口以下3.0~ 4.0m后正常钻进，以使护筒底口与覆盖土层密实紧贴而护壁。
2.3.4.4、在冲孔过程中经常投黄土造浆，每次沿孔四周均匀投放孔内，然后低冲程造浆，直至泥浆比重达到要求为止，在砸进过程中，每隔3~4小时，将锤头在孔内上下提放几次，把下面的泥浆拉上来，以利护孔壁。
2.3.4.5、勤取渣，进入全风化岩层后，每台班且每进尺1m，取渣留样一次；进弱风化岩层后，每台班且每进尺0.5m取渣留样一次，并且在岩层变化处取渣留样。
2.3.4.6、清孔时，宜将泥浆比重由冲孔时的1.4~1.6换浆至1.05~1.08，清孔方法采用正循环法。泥浆控制含砂率＜2%，PH值＞6.5，胶体率＞98%。
2.3.4.7、在不同的地层，采取不同的冲程：粘性土、风化岩、砂砾石及含砂量较多的卵石层，冲程为1～2m。砂卵石层，冲程为2～3m。基岩，冲程为3～5m，最高不超过6m。停钻后再钻时，冲程由低到高逐渐增加到正常冲程。
2.3.4.8、勤检查钻头磨损情况，钻头直径磨损不超过1.5cm，对钻头补焊时，采用耐磨焊条补焊，补焊后的钻头在原孔使用时，先用低冲程冲击一段时间，再使用较高冲程钻进。
2.3.4.9、为保证孔形正直，钻进完成后使用检孔器检孔，检孔器用钢筋制成，其高度为钻孔直径的4~6倍，Φ2.5m直径的桩探孔器长度定为11m，直径为桩基钢筋笼直径加100mm（不大于钻头直径）。
2.3.4.10、经常检查泥浆比重和含砂率，对砂层钻进时，泥浆比重适当增大。
2.3.4.11、钻孔施工时，认真填写钻孔记录，对地质情况发生变化和施工中发生的事故情况做详细记录并及时通知监理工程师。
2.3.5、 终孔及清孔质量要求
2.3.5.1、当冲孔达到设计终孔标高后，进行终孔取样，确定达到设计要求后，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，然后填写终孔检查证，并及时通知监理工程师检查验收。
2.3.5.2、成孔验收合格后，进行清孔。清孔采用换浆法施工，即向孔内注入新鲜泥浆，换出孔底沉碴及浓度较大的泥浆。在清孔排渣时，保持孔内水头，防止坍孔。
2.3.5.3、注入的泥浆带着残留的钻渣，经护筒口循环多次，至残留钻渣逐渐被清除为止。
2.3.5.4、如还有较大块径的钻渣取不上来，则再投少量粘土（粘土块一般10×10cm为宜），用钻头小冲程（冲程1m左右）冲砸2～3小时，再实施正循环泥浆清孔，至孔底残渣厚度达到设计标准。
2.3.5.5、质量要求：孔位、孔深、孔径和孔形符合设计要求。清孔后泥浆性能指标满足设计及施工规范要求，含砂率＜2%，胶体率＞98%，相对密度1.05~ 1.08，粘度17~20s。孔内沉淀厚度：小于5cm，钻孔倾斜度1%桩长，且不大于500。
2.4、钢筋笼施工

钢筋在加工时采用分节制造，加劲筋成型法施工，加劲钢设在主筋的内侧，制作时先按设计尺寸作好加劲筋圈，并在加劲筋上标出主筋的位置，然后把主筋摆在平整的工作平台上，并标出加劲筋的位置，焊接时，使加劲筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，使加劲筋与主筋垂直（应用木制直角板校正垂直度）。然后点焊，在一根主筋上焊好全部加劲筋后，在骨架两端各站一人转动骨架，将全部主筋照上法逐根焊好，最后支垫好钢筋笼骨架，套入盘条螺旋筋，按设计间距和位置布好螺旋筋并绑扎于主筋上，且点焊牢固。
在加工制造钢筋笼时，沿钢筋笼周长方向对称均匀的焊好保护层钢筋，2米一道，每道不少于4个。并在钢筋笼内对称等间距布置声测管，钢管与钢筋笼绑扎牢固，在下钢筋笼及过程中无移位现象；声测管顶、底端用设计图文件所要求的方式密封，接头采用套接，且密封，确保不漏水、不漏浆，不能有封堵及漏浆现象，逐根检查。钢筋笼采用吊机吊装入孔，如下图所示方式进行施工：

钢筋笼制作与安装质量要求
1、进场的钢筋厂家明确、材质证明齐全，且通过质量初检合格的材料才允许进场。
2、钢筋的品种和质量符合设计要求及施工规范标准。进场的钢筋按规范验收，工地抽样试验检查合格后方可使用。钢筋使用前调直、除锈、清除污泥等。
3、配置的钢筋级别、直径、根数和间距符合设计要求，焊接的钢筋和钢筋骨架，没有变形、松脱和开焊。清除钢筋表面浮皮及铁锈。
4、按施工的实际桩长来决定钢筋的下料，依桩的长短来确定分段制作长度。
5、钢筋笼的接长施工质量必须满足施工技术规范的要求，且逐节、逐桩经监理工程师检查签认。
6、按设计和施工技术规范要求安装超声波探测管，声测管的直径、壁厚满足施工要求。
7、声测管固定牢靠，施工中避免碰撞、堵塞。
8、钢筋笼按设计图制作，质量要求为：
1)、钢筋笼全长±10mm；
2)、螺旋箍筋间距±20mm；
3)、主筋间距±10mm；
4)、加强筋间距±20mm；
5）、骨架外径±10mm；
9、钢筋笼安装后质量要求，骨架中心平面位置20mm，骨架顶端高程±20mm，骨架底面高程±50mm，骨架倾斜度±0.5%，骨架保护层厚度±20mm，钢筋笼安装完成后将钢筋笼固定在护筒上，防止钢筋笼在灌注砼时上浮。
2.5、灌注桩基水下混凝土
当终孔以后，进行清孔的工作，清孔后泥浆比重符合要求时安装钢筋笼，最后再进行第二次清孔，按嵌岩柱桩设计，孔底沉渣厚度在5cm 以下。
当上述泥浆指标及孔底沉渣厚度符合要求以后即用垂直提升导管法进行桩身水下砼的灌注工作。水下砼灌注用的导管内径为Φ30cm。桩基混凝土采用自拌混凝土，用混凝土运输车运至输送泵处，由混凝土输送泵泵送灌注。
在灌注桩身水下砼以前，还应该进行以下几个方面的计算及设备的准备工作：
首批砼方量的计算以确定储料斗的容量
首批灌注混凝土的数量满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量可参考下公式计算：

πD2 πd2
V≥ （H1+H2）+ h1
4 4
式中：V——灌注首批混凝土所需数量(m3)；
D——桩孔直径(m)；
H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m；
H2——导管初次埋置深度(m)；
d——导管内径(m)；
h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度(m)，h1= Hwγw/γc。
根据上述公式计算，Φ2.5m的桩首批混凝土需要8.4m3。
水下混凝土灌注质量控制要求
导管使用前进行过球、水密及耐压试验，进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力，也不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力ρ的1.3倍，ρ按下式计算。
ρ=γchc-γwHw
式中: ρ——导管可能受到的最大内压力(kpa)；
γc——混凝土拌合物的重量(取24KN/m3)；
hc——导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；
γw——桩孔内水或泥浆的重量(KN/m3)；
Hw——桩孔内水或泥浆的深度(m)。
灌注水下混凝土所用的导管内径30cm，导管吊装前进行试拼，检查接口连接是否严密牢固，若接口胶垫有破损，及时进行更换，同时检查拼装后的垂直情况，根据桩孔的总长，确定导管的拼装长度，并对每根导管进行编号记录长度，以免在拆导管时误拆造成断桩。吊装时，导管位于井孔中央，并在灌注前进行升降试验。导管吊放完毕，在导管顶口接异型接头，通过导管进行换浆，使沉淀在孔底的沉渣飘流，即灌注混凝土前不能停止换浆工作。
复测孔底标高，检查沉渣的厚度，判断是否达到设计要求及满足灌注要求。满足要求并经监理工程师同意后，方可灌注混凝土。
在导管上端连接混凝土漏斗，其容量必须满足储存首批混凝土数量的要求，灌注首批混凝土时导管下口至孔底的距离为30～40cm，导管埋入混凝土中的深度不小于1m。灌注混凝土时确保有足够的混凝土储备量，以保证桩基浇筑的连续性及桩基的施工质量。
水下混凝土的灌注过程严格按施工工艺的要求进行施工，对混凝土的坍落度、流动性进行检查，混凝土坍落度为180~220mm，首批砼的初凝时间不得早于全部砼灌注完成时间。
灌注混凝土期间，配备水泵、吸泥机及高压射水管等设备，以保持井内水头和及时处理灌注故障，灌注砼前，将所有机械设备进行检校，保证机械设备的完好。冲孔作业人员检查钻机的大、小卷扬机及滑轮转动情况，保证其完好，以上机械设备的完好情况做好记录并签认。易损件的备用工作满足出现故障后30分种内修理好。准备发电机及换电准备工作,以备停电时及时换电。
混凝土的灌注连续进行，有短时间停歇时，经常动动导管，使混凝土保持足够的流动性。当导管底埋置于混凝土的深度较大时，开始将导管提升，提升速度不能过快，提升后导管的埋深不小于2m且不大于6m。根据混凝土的浇筑情况和埋管深度逐节拆除导管。提升导管要保持导管垂直及居中，不能倾斜以免牵动钢筋骨架。
桩孔内混凝土面位置的探测，采用锤重不小于4.5kg的锥形探测锤探测。混凝土灌注到桩上部5m以内时，不再提升导管，待灌注至规定标高一次提出导管，拔管采用慢提及反插，灌注的桩顶标高比设计高0.8m。
灌注过程中，对每根桩做好施工记录，并按规定做混凝土试件，每根桩不少于三组试件。灌注完成后及时清洗灌注工具及清除部分表面泥浆层。
钻孔灌注桩实测项目

项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
混凝土强度（Mpa）
在合格标准内
按JTGF80/1-2004
附录D检查
2
桩位（mm）
群桩
100
全站仪或经纬仪；每桩检查
排架桩
/
3
孔径（mm）
不小于设计
探孔器；每桩测量
4
孔深（mm）
不小于设计
测量绳；每桩测量
5
钻孔倾斜度
直桩
1%桩长、且不大于500
用测壁（斜）仪或钻杆垂线法；每桩检查
6
沉淀厚度（mm）
摩擦桩
符合设计规定
沉淀盒或标准测锤；每桩检查
支承桩
不大于设计规定
7
钢筋骨架底面高程（mm）
±50
水准仪；测每桩骨架顶面高程后反算
2.6、桩基检测
检测前应用测绳拴一根φ32mm长20cm的钢筋，做成吊锤对声测管进行试探是否畅通，并向管中注入清水作声测介质。
超声波法检测时间要求在桩基砼龄期达14天以后进行。
检测完毕且合格后，采用灌浆机将水泥砂浆灌满声测管。
为保证桩顶砼质量，在桩基础砼施工完成砼强度达到设计强度后开始清除桩头混凝土。
2.7、在本工程可能出现的钻孔事故及处理方法
1、坍孔
如果观察发现孔内水位突然下降；孔口水面冒细密的水泡；出水量显著增加；没有进尺或进尺很小；孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深；钻机负荷显著增加等现象，均表明孔内已坍塌。
处理办法：分析探明产生坍孔的原因，通过下面几种方法进行处理：
1)、如孔口坍塌，采用重新回填，埋设护筒再钻，或下护筒至未坍处以下至少1m。
2）、孔内坍塌不严重者，加大泥浆比重继续钻进。较严重者，回填砂石和粘土混合物至坍塌位置以上1～2m，再以低锤轻压的方法钻进，待穿过坍塌处以下后，再正常冲程钻进。
3）、钻头被坍塌埋住后，先清孔，再将钻头提出。
4）、对易发生坍孔的岸上墩钻孔桩在地表层和砂层，要严格控制孔内水头高度，泥浆比重和冲程高度。
2、缩孔
对发生在岸上墩钻孔桩的缩孔，采用上下反复扫孔的方法扩大或回填砂粘土，待密实后重钻。
3、卡钻
钻头在距孔底一定高度被卡住或出现十字槽卡钻时，及时分析原因，采用下列方法处理：
1）、上下提动钻头，使之旋转，并用撬棍配合，左右反复拔动大绳，使钻头能沿下落的原道提出。
2）、使用小钻头冲击卡钻一边孔壁或钻头，使钻头松动再起吊。
3）、先探准障碍物位置，收紧钻头大绳，用冲、吸的方法将卡钻处松动后提出。
4）、在无活动余地的情况下，用强提法。岸上施工时，强提的支撑位置要距孔口稍远，以免孔口坍塌，并加保险绳。具体用钻机、滑车组等办法进行。在处理过程中，继续搅拌循环泥浆，以免沉淀埋钻。
4、掉钻
施工时，经常检查大绳、钨金套、绳卡等使用情况。当发生掉钻事故时，继续循环泥浆，以免沉淀埋钻。并立即下吊钩钩住钻头外围上的钢丝绳，利用钻机本身吊起钻头。