跨海大桥大型深水基础施工技术.ppt

施工工艺及设备的选择 1.施工工艺流程 主墩桩基施工机械采用大功率回转钻机钻进、气举反循环的成孔工艺，交界墩采用冲击钻工艺。混凝土采用水上拌和船搅拌、泵送水下混凝土灌注的方法。 施工工艺及设备的选择 2.施工设备 钻机的扭矩是影响钻进成孔进度的关键因素，根据本工程的地层情况和距施工平台面钻孔深度达90m的特点，施工中还要穿过含砂淤泥质土层、砂土层、粘土层、强风化、弱风化、微风化等地层，对钻机的钻杆质量、扭矩要求较高，选用了技术先进、扭矩较大、提升能力较大的全液压钻机，选用的钻机性能参数见表4.1。对于交界墩桩基较短（钻孔深度近80m），采用了冲击钻钻孔工艺，也非常成功。 名 称 最大钻孔口径(m) 最大钻孔深度(m) 扭矩 (t.m) 最大钻速 (转/min) 芯管直径(mm) 最大提升力(t) 排渣方式 中昇3000 3.0 140 24 16 321 150 气举 反循环 上探 GD-35 3.5 150 28 20 351 160 气举 反循环 表4.1 钻机性能参数 桩底注浆 1.桩底压浆的机理 钻孔灌注桩后压浆是在桩基钢筋笼内预置压浆管路，待混凝土达到一定强度后，通过压浆管路采用高压注浆泵注入水泥浆液，使一部分水泥浆液进入桩底土层，另一部分水泥浆液沿桩壁的四周向上走，最终达到一定的高度。所以，进行桩底注浆可以使桩底沉渣及桩壁一定高度范围内的泥皮隐患。 桩底注浆工艺在平潭大桥并未采用，但因为其对于提高桩基承载力有显著作用，并在杭州湾、东海大桥、苏通大桥、上海长江大桥等多做著名的桥梁上成功应用，是一种非常使用的一种工艺，在此进行简单介绍。 桩底注浆 得到改善，提高桩底土层的承载力以及桩与桩壁土层之间的极限摩阻力，最终提高钻孔灌注桩承载力、减小桩的沉降量。 2.压浆回路布置 在桩底压浆管的形式中有两种，即直管法和“U”管法，在东海大桥应用的是直管法，而苏通大桥应用的是“U”管法，杭州湾大桥总结了东海大桥和苏通大桥的经验，注浆管的形式采用“U”管法。共布置8根注浆管，形成四个回路。 桩底注浆 其中四根φ60×3.5注浆管兼作声测管，四根φ33.5×3.25钢管为专用注浆管，相邻两根声测管及两根注浆管之间互成90°角，注浆管在桩底形成“U”回路。“U”回路桩底直线段布置向下和向水平方向的注浆孔，并与钢筋笼底端平齐。 注浆管的布置见图4.3。 图4.3 钢筋笼注浆管的布置 桩底注浆 3.浆液配合比 借鉴杭州湾先期施工标段的施工经验，浆液的性能(特别是浆液的水灰比和初凝时间)直接影响到注浆质量，所以浆液的配合比十分重要，其配合比如表4.3。 表4.3 压浆液配合比 材料用料 水泥 膨润土 水 减水剂 初凝时间 7天强度 重量(kg) 866 87 693 8.66 5h ＞5MPa 水灰比 0.85 桩底注浆 4 .工程实施及效果分析 利用两根工程桩进行了钻孔桩工艺试验及承载力试验，其中一根桩又进行了注浆前后承载力对比试验，另外一根桩只做注浆后的承载力试验，23#试桩压浆后承载力较压浆前提高了43.5%。提高幅度基本上与东海大桥(注浆后承载力提高60%左右)和苏通大桥(注浆后承载力提高40%左右)接近。 表4.4 杭州湾大桥压浆前后试桩结果汇总 桩 号 设计单桩承载力(kN) 桩端最大承载力(kN) 桩端位移(mm) 桩顶位移4mm时对应的承载力(kN) 23#试桩(压浆前) 30000 21600 105 50134 23#试桩(压浆后) 28800 10 71958 25#试桩(压浆后) 28182 22.4 62918 施工中遇到的主要问题及处理技术 1.护筒变形及处理 平潭海峡大桥由于非常不利的特殊地质条件，也出现了杭州湾大桥一样钢护筒底口严重变形的情况。主桥主墩钢护筒的规格相同(均为φ3000×25mm)、入土深度为27m左右；虽然钢护筒的沉放工艺采用了移动悬挑式导向架和整体式大跨度简支桁架两种工艺。 利用激振力大720t的液压振动锤将钢护筒拔出泥面，底口变形成丁字型，如图示。 平潭海峡大桥钢护筒变形图 平潭海峡大桥钢管桩变形图 图4.4 杭州湾大桥护筒底口变形实例图 施工中遇到的主要问题及处理技术 1）钢护筒变形的原因分析 ⑴ 钢护筒下沉过程内、外土压力不均衡的影响 ⑵ 钢护筒刚度影响 ⑶ 钢护筒加工精度的影响 ⑷ 地层变化以及孤石影响。 施工中遇到的主要问题及处理技术 2）变形钢护筒的处理 变形钢护筒处理采取以下二种方法，即水下切割变形钢护筒和千斤顶顶撑变形钢护筒。由于千斤顶顶撑的施工方法无法解决顶撑后回弹的问题，所以该方法很难成功。 施工中遇到的主要问题及处理技术 2.钢护筒漏浆串孔及处理 钢护筒经水下切割后，在钻孔过程中发现护筒普遍存在漏浆现象