苏通大桥三期试桩施工组织设计方案(0702改）

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D2.82.5m，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）53516736.054500798.4815.0-121.0-56.112663516721.756500796.0705.0-121.0-56.112673516238.029500744.9055.0-112.0-37.311783516223.731500742.4945.0-112.0-37.3117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（14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（58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（915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（1622层）。1622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1016机械修理工324、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11.21 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843清孔、提钻124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37二次清孔48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1210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：6mm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0.40.6mm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6mm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4080mm，其中4060mm占50%60%，6080mm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0.40.6mm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）1000t2000t1采砂船500 m31运砂船500 m36GPS定位仪莱卡SR5303流速仪CS25-11测探仪SDH-13D1石驳500 m32测量船1拖轮1670P1锚艇270KW1运输船1000t2充灌平台11.4.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140cm，=20mm钢管桩，主8号采用16根140cm，=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140cm钢管桩采用=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 AGPS BC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。CGPS BGPS A15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，n1.0；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，E26000Kn.cmA=3.141401.6703 cm2e5/100.5 cm/击Q=80Knq3.141.40.01648.878.5+10=279 Kn（替打按10 Kn考虑） P2503 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1000cm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）024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700800，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3050 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 10g 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 13OD (max.)- OD (min.) 0.3% of DnomOD (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110080.080.0040.10210090.090.0050.3231007.50.100.0030.25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2023s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，最后再形成泥浆补回孔内。排出的钻渣最后排到泥浆船上，统一处理到指定的地点。（5）成桩工艺1）钻机就位在打设好的钢护筒上对称的用油漆标出桩位中心。将钻机在平台上由浮吊配合组装完毕，然后根据桩位中心和钻机底盘尺寸在平台上作出钻机底盘边线标志，根据定位标志，用浮吊吊钻机入位，并找平稳固，确保桩位中心偏差不大于5cm。就位自检合格后，由技术人员通知现场主管技术人员及监理工程师验收就位情况。验收后，将钻机与平台进行固定、限位，保证在钻进过程中不产生位移。2）钻具安装及钻机调试钻头采用双腰带四翼笼式钻头，利用浮吊将钻头、风包钻杆及配重拼装在一起，在钻机就位后将其吊入孔内固定。检查钻杆，并安装接长钻杆，将钻头下到离孔底泥面约30cm处，接通供风及泥浆循环管路，开动空压机，开启供风阀供风，在护筒内用气举法使泥浆开始循环，观察钻杆、供风管路、循环管路、水笼头等有无漏气、漏水现象，并开动钻机空转，如持续5min无故障时，即可开始钻进。因本工程桩基直径不一，上大下小，钻头分别选择，先大后小。3）钻孔钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前制定详细可行的基桩施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等，并备有可靠的自发电系统和满足要求的混凝土供应。每钻进2米或地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与地质剖面图相核对，因苏通桥桩基地质情况较复杂，当钻孔至砂层等易塌地层时采用加大泥浆比重并增加泥浆的粘度，减慢钻孔速度等方法通过该地层。钻孔过程中现场工程师旁站监督，发现问题及时解决。a 钻孔前，绘制钻孔地质剖面图，钻孔作业采用减压钻进，根据不同土层选择与之相适应的进尺和转速。对于淤泥质土层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免发生先扩孔后缩孔现象，对于亚粘土层，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进；对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆钻进，对于砂层，采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象；对砂砾层，采用轻压、低档慢速、优质浓泥浆钻进，确保护壁厚度以及充分浮渣，对不同的地层段采用相应的钻进工艺参数，详见下表所示：表5 不同地层钻进参数表地 层钻压（kN）转数（rpm）钻速（m/h）淤泥、淤泥质粘土15010202粉细砂200400102012粗砂层2004005100.52护筒底口地层1505100.51b、钻机安装就位后，调整底座并保持平稳，以保证在钻进和运行中不产生位移及沉陷，否则找出原因，及时处理。c、当钻进至接近钢护筒底口位置12m左右时，须采用低钻压、低转数钻进，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23m后，再恢复正常钻进状态。d、钻进过程随时注意往孔内补充浆液，维持孔内的水头高度。孔内泥浆面任何时候均应高于江水面2m以上。e、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、防止钻头钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动钻孔孔壁。f、钻孔过程中，及时填写钻孔施工记录，交接班时由当班钻机班长交待接班钻机班长钻进情况及下一班应注意事项。g、钻孔作业分班连续进行；经常对钻孔泥浆进行试验，不合要求时，及时调整；随时捞取渣样，检查土层是否有变化，当土层变化时及时报监理工程师并记入记录表中，且与地质剖面图核对。h、水中基桩钻孔施工由于受潮水涨落影响，潮来临前，增加护筒内的泥浆，使泥浆面标高高于最高潮位1.5m2m，保证护筒内外水头差满足要求。i、派专人定期测量河床面，当河床冲刷严重时，及时采取抛填砂袋或石笼的办法进行冲刷防护，以确保钢护筒有足够的入床深度和钻孔平台的整体稳定及安全。4）成孔检测及清孔 成孔检测设备采用江苏省地震工程研究院的NM4A检测仪，经监理工程师验收认可后，立即采用气举反循环清孔。清孔时将钻头提离孔底20cm左右，钻机慢速空转，保持泥浆正常循环，同时置换泥浆。当泥浆指标达到相对密度1.031.10，粘度1720Pas，含砂率2后，可停止清孔。严禁使用超钻加深钻孔的方法代替清孔。5）钢筋笼的制作安装与导管的下放钢筋笼：基桩钢筋笼在驳船上制作，制作时按设计要求对称布置4根声测管（同时用作注浆管）及另外6组注浆管，声测管和压浆管通过定位钢筋定位，实施焊接，其位置与主筋不重叠，避免影响砼浇注质量。钢筋一般长度为12m，故钢筋笼一般节段长度按36m左右加工，考虑桩基检测的荷载箱布置的位置，试桩钢筋笼共分5节，5次接头。荷载箱以下为一节，中间四节的每节长度为24米，剩余的作一节。钢筋笼的吊装利用浮吊的主、副钩配合进行三点起吊安装，并专门设置吊具。钢筋连接采用直螺纹接头。导管安装：首先进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作，并经监理工程师检查合格待用。钢筋笼下放完毕后开始安装导管，导管由驳船运抵墩位旁，先在拼装船上接长，共分七节，然后浮吊逐段吊起并在孔内下放，直至设计位置，连接过程中确保连接处的完好，避免使用已损坏的导管及接头。导管选择采用河南省岩土工程公司勘察机具厂生产的内径325无缝导管。在灌注混凝土前再次检查孔底沉渣厚度，如不满足要求，则利用导管进行二次清孔直至合格。6）钻孔灌注桩混凝土的浇注a 混凝土的供应粗、细骨料采用级配良好的碎石、中粗砂。混凝土要具有良好的和易性，灌注时保持有足够的流动性，混凝土的初凝时间大于20小时。因设计需要，本墩桩基钢筋布置密度较大，砼拌制一定要保证良好的流动性，骨料最大粒径为20毫米，要求12小时后坍落度不小于10cm，砼出仓时的坍落度要达到21.524cm。根据设计要求，从钻孔到护筒底口以下到砼浇筑至越过护筒底端的时间不超过72小时，根据分析，该部分砼浇筑时间为5小时，则每小时砼的最小供应量为70方，我局配置了1座生产能力为150m3/h的水上拌和站，拌和站内配置有两台搅拌机，以备一台出现故障时能保证施工的继续进行，确保桩基质量。b 混凝土的浇注钻孔桩水下混凝土采刚性导管法灌注。灌注设备主要由导管、砼储料斗（15m3）漏斗（1m3）等组成。导管接头为卡口式，壁厚=12mm，直径内=325mm的刚性导管，容许承受的最小内压力为2.5Mpa，分段长度13，最下一节长5。采用200吨浮吊提拔、拆除刚性导管，开始灌注首批混凝土时，首批混凝土储量控制在143左右。导管下口至孔底的距离控制在40cm左右，且使导管埋入混凝土的深度不小于1。首批混凝土灌注后，连续灌注，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。灌注过程中每隔20min左右用测深锤探测孔内混凝土面标高，以便及时调整导管埋深，一般情况下导管埋深控制在26。砼导管不宜埋置过深，拆除导管应迅速及时，拆除后导管要检查密封圈好坏，及时更换密封圈，并保证导管有足够的安全埋管深度。测算砼上升高度和导管埋深要勤、要准。灌注混凝土过程中，严格控制混凝土质量，随时检测混凝土坍落度，并根据规范要求抽样制作混凝土试件，以检验桩基混凝土质量。为确保成桩质量，桩顶加灌0.81.0m高度。灌注过程中，指定专人负责填写水下混凝土灌注记录。基桩施工完成且混凝土强度达到检测要求后，及时与检测单位联系进行检测。3 钻孔灌注桩孔底压浆3.1 桩底注浆方案设计3.1.1 设计思路（1）根据要求，结合钻孔桩结构和所在区域地质资料，选用桩底后压浆技术在桩底高压注浆，以提高钻孔桩底承载能力。桩底高压注浆：在桩内预埋注浆管，当桩身达到一定强度后，通过高压注浆泵,浆液依靠注浆压力将原来无缝隙的桩底土层劈裂成脉状缝，再经劈裂、渗扩、填充、压出、固结等作用，改善桩端土的物理力学性能和达到扩底效应；同时高压浆液作用于桩端沉渣夹层，两相混合，结合后形成了强度较高的混凝土，消除了桩底沉渣对桩端承载力的影响，减小桩的沉降。注浆管布置见下图：图14 注浆管布置图（2）鉴于本工程的重要性及钻孔桩较长的特点，桩底压浆的各项技术参数必须在正式压浆前先通过压浆工艺性试验和桩的承载性能试验后确定，设计出适合于-120m的地层中进行注浆的切实可行的注浆工艺和方法，且应考虑与钻孔桩施工的协调、配合。因此对注浆材料，注浆设备，工艺要求等根据以往同类型工程的施工经验，结合本工程实际，制定出详细、可靠、可行的施工组织设计，加强动态管理，实行信息化施工。3.1.2 施工方案与工艺流程设计根据桩底注浆方案设计思路，确定本施工方案。（1）在钻孔桩施工中，在钢筋笼内侧均匀安放5根直径37mm注浆管(也可用作声测管)，长度深入到钢筋笼以下20cm左右，上端超出作业平台50cm。注浆管用焊接连接，在套管底部30厘米区域钻8mm注浆孔，呈梅花形布置，并用橡胶带包扎，外层用PVC色带包裹，结构类似于袖阀管。注浆管绑扎在钢筋笼主筋上，随钢筋笼下放。注浆管口略伸出钢筋底25cm。 （2）在桩基础完成后，立即采用高压水冲洗压浆管及埋放在桩底的压浆孔，打通压浆通道。（3）待钻孔灌注桩混凝土浇筑7天后，可进行钻孔灌注桩超声波检测，之后即可开始压浆。压浆时六根压浆管采取循环压浆。压浆采用“直接连接注浆管封闭式”注浆工艺，最后以注浆压力、注浆量和桩顶上升值为控制标准，当屏浆压力消失时结束注浆。3.1.3 工艺流程每根桩6个注浆孔采取循环注浆，其单孔注浆施工工序流程如下图。 图15 单桩注浆施工工序流程框图3.1.4注浆技术参数的选择（1）注浆压力注浆压力按下式计算，即：P=（24）P0 =2.54.8Mpa式中P为注浆压力（MPa），P0为静水压力。根据计算值并结合该工程的具体情况和以往的施工经验，注浆压力暂按44.5Mpa控制。具体值待注浆工艺试验和桩承载性能试验结束后确定。注浆时桩顶的上升量不得大于设计要求。（2）注浆浆液根据本区地层情况，结合类似工程施工经验，注浆浆液选用单液水泥浆，如遇水泥浆用量多，注浆压力又不上升，或吸浆量减少等特殊情况时，则配制水玻璃水泥浆。注浆浆液本着高压稀浆、先稀后浓的原则，水灰比按1:1、0.8:1、 0.5:1逐级调配，水泥选用32.5普通硅酸盐双检水泥，水泥浆搅拌时间不少于2分钟；外加剂为U型为膨胀剂正常掺入量为3%；水玻璃为模数2.53.4，浓度3045Be0。（3）进浆流量进浆流量单孔按50L/min控制，具体根据实际情况调整。（4）注浆量控制采用在钢筋笼内侧预埋注浆管方式，本工程均为2.82.5米钻孔桩，设计每桩6个注浆孔。注浆管为25mm焊接钢管，管间用焊接连接，并保证接头不得渗漏浆液；管底部30厘米区域钻梅花型孔洞，并用橡胶带包扎，外层用PVC包带包裹，以满足注浆时能单向注入浆液。根据地层情况、设计注浆压力桩顶允许上升量，单桩注浆量10吨。具体量根据实验确定。3.2 检验标准及主要技术要求3.2.1 桩底注浆质量检验标准（1）建筑桩基技术规范JTJ94-94（2）钢筋焊接接头试验方法JTJ727-2001（3）建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001（4）建筑地基基础工程施工质量验收规范GB-50202-2002（5）建筑地基与基础设计规范GB-50007-20023.2.2 桩底注浆主要技术要求（1）注浆管必须随钻孔桩钢筋笼一起下放，且保证连接牢固，注浆管连接密封性能良好，不渗不漏。（2）桩底注浆阀必须采用胶皮密封，并设置保护套，防止划伤撞破密封装置，以免泥浆或水泥浆进入注浆管堵塞管道。（3）桩混凝土浇筑后及时用高压清水冲洗打通注浆管，疏通注浆通道。（4）混凝土浇筑完