海上大直径灌注桩施工技术

海上大直径灌注桩施工技术

一、工程概况

东营港扩建试验段工程引桥部分1#、2#桥墩为直径2200mm的灌注桩共8根，孔底标高为-49.00m，顶标高为+1.5m，设计桩长50.5m。两排灌注桩间距为50m，每排内桩桩间距4.8m。混凝土强度等级C35高程-2.0m以上抗冻F300。

二、施工技术及重难点

采用搭建海上平台，利用起重船将设备吊运至平台开钻钻孔浇筑。其中海上平台的搭建是本工程的难点。

（一）施工平台搭建

引桥1#、2#桥墩灌注桩为海上施工，使用外径2.3m，壁厚16mm的钢管桩作为护筒，打桩船将钢管桩打入泥面以下14米左右，钢护筒施打时在陆地上用全站仪控制桩位，保证钢护筒的桩位精度。钢管桩顶标高控制在+4.9m，使钢管桩站立牢固。钢管桩顶部作变截面处理以适合替打尺寸（如下图所示），钢管桩打到要求高程后将顶部变截面部分切割下来。钢管桩沉设完毕后，将每个桥墩的钢管桩用型钢连接起来，上面铺设方木、木板作为灌注桩水上作业的施工平台。

钢管桩护筒顶部示意图

平台安全性受力计算

平台荷载

钻机SPJ－2.0： 14t

钻杆 7.8t

导管4t

沉淀池4t

其他（泥浆泵、料斗、吊罐、工具以及人员等）2.5t

施工平台（工字钢、H钢、槽钢、钢板）10t

合计荷载：42.3t

根据港口工程桩基规范(JTJ254—98)公式4.2.4

Qd=（U∑qfiLi+qRA）/γR

=｛3.14×2.3×(6×1.85+43×5.15+36×3.6+12×2.4+40×1.31)+800×3.14×（2.32－2.2682）/4｝÷1.45

= 2271KN

其中：

Qd—单桩垂直极限承载力设计值（kN）；

U—桩身截面周长（m）；

qfi—单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kpa）；

li—桩身穿过第i层土的长度（m）；

qR—单桩极限桩端阻力标准值（kpa）；

A--桩身截面积（m2）；

γR--单桩垂直承载力分项系数。取1.45，当地质条件复杂时，取

1.55。

由此计算每根钢护筒能承受的荷载为227t，远大于施工荷载42.3t。施工安全性满足要求。

（二）开钻成孔

采用回旋钻钻进，捞渣桶捞取岩渣的方式成孔，钻头直径不小于桩径；双腰带钻具、3PN泥浆泵正循环系统，泥浆护壁工艺成孔，泥浆比重控制在1.3左右，并保持较高的粘稠度，当穿越粉砂～细砂层时，应降低钻进速度，严防坍孔事故发生。

成孔过程中，出现塌孔、偏斜、卡钻和掉钻等情况时，应采取下列补救措施：

塌孔，采取下列措施。当塌孔不严重时，回填至塌孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头、重钻等措施；塌孔严重时，立即回填块石、砂土、袋装水泥，待回填物稳定后，改用冲击钻成孔。

钻孔漏浆，采用减小孔内外水头差、加稠泥浆和改善泥浆性能等。

孔身偏斜、弯曲，采取提钻至偏斜处，反复扫孔或回填至偏斜处，重新钻孔。

卡钻和埋钻，采用冲、吸等方法，将钻头周围土松动后提钻，并应采取措施，保持孔壁稳定。掉钻和落物，应立即打捞。

（三）清孔

达到设计桩底标高时，及时核验孔深，超深量控制在30cm内；孔深验收采用钢丝测绳测量，50米钢尺量取测绳长度，孔径验收采用探孔器，探孔器最大处直径2200mm，直线段长度大于6m。

一次清孔：以降低泥浆含砂率为主要目的，返泥浆含砂率应控制在4～8%之间，原则上不得随意降低泥浆比重，改变泥浆粘稠度；

二次清孔：在钢筋笼安放完毕，且经过隐蔽验收后，立即下导管。使用泥浆继续清孔，其间，应逐渐加水，降低泥浆比重，直至孔底沉渣≤300mm，泥浆比重≤1.2时，方能进入下道工序施工。

（四）钢筋笼的制作与安装

钢筋加工采用岸上分段加工，总重6.2t，分4段加工每段不超过1.6t，加工完成后用方驳吊机989吊运安装。根据989上配备50t履带吊机起重性能起吊1.6t重钢筋笼起吊高度可达到30m，中心距离可达到27.3m，完全可以满足施工要求。钢筋笼制作要依照设计图纸要求，钢筋型号、规格、长度一定要符合标准。主筋与加劲筋应焊接牢固，主筋间距、箍筋间距要均匀。，主筋采用搭接焊法连接，其他钢筋的焊接采用闪光电弧焊。钢筋笼制作严格按设计要求和规范要求进行加工，应满足以下基本要求：

主筋间距±5 mm

箍筋间距±15 mm

钢筋笼直径±10 mm

钢筋笼长度+5，-15 mm

钢筋笼顶标高±50 mm

保护层±5mm

孔内安装钢筋笼时，人工靠至孔边，用方驳吊机吊入孔，搬运起吊时采取加固措施，防止扭曲，折弯变形。钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落，无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌，向孔内放时要缓缓放入，避免撞碰孔壁，钢筋笼缓慢地放至孔底后，随即将其固定在机台上，用两根钢管吊住吊筋，予留筋上插上两根钢管固定在机台上，防止上浮、下沉和偏笼。为准确控制钢筋笼标高，必须确保预留筋长度及吊筋长度。

（五）灌注混凝土

1. 灌注前准备工作

认真检查导管的密封性,并准确记录所下导管的总长度、分段长度。认真检查混凝土搅拌、输送设备的完好性，确保灌注过程的连续性。

2. 下导管

导管直径300mm，共有导管长度为0.5+1.0+2.65*10+3.2*2+4.65*3+6.2＝54.55m根据实测孔深确定导管长度。导管上口设置储料槽和漏斗，导管口距孔底的高度不得大于50cm。

3. 混凝土灌注

混凝土浇注前，须检测孔底标高和孔底泥浆沉淀厚度，，检验合格后立即灌注水下混凝土。灌注砼采用海洋砼1号搅拌船，搅拌能力为150m3/h，灌注桩设计方量为191.87m3，搅拌能力完全可以满足要求。

混凝土的初灌量宜按下式计算：

Vf=πd2/4(H+h+0.5t)+ πd12/4(0.5L-H-h)

式中：Vf----混凝土的初灌量（m3）;

d----桩孔直径（m）;

d1----导管内径（m）;

L----钻孔深度（m）;

H----导管埋入混凝土深度（m)，一般取H=0.3～0.5m

h----导管距孔底深度，一般为0.4m