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1、,海上超长超大直径钢管复合桩施工关键技术,2019年5月,目 录,01 工程概况,02 关键技术,03 质量控制,04 标准化管理,1. 工程概况,鱼山大桥工程项目是规划中宁波舟山港主通道的支线工程，连接鱼山岛和岱山本岛，是舟山国际绿色石化基地（鱼山岛）对外连接的唯一陆上交通干道。跨越2000吨级航道，全长8.815km，其中鱼山大桥全长约7.8km，共118孔，主跨径260m。工程造价15.6亿，工期27月，预计2018年底建成通车，为已建同类型跨海大桥工期最短项目。,1.1 项目简介,鱼山大桥,鱼山大桥由通航孔桥、岱山侧非通航孔桥、鱼山侧非通航孔桥三部分组成。其中通航孔桥为混合梁连续刚构桥
2、，桥跨布置为（70+140+180+260+180+140+70）m，其基础及下部结构采用群桩承台墩身结构。非通航孔桥靠近主通航孔桥两侧深水区采用70m跨径，其余区段采用50m跨径，其基础及下部结构除112118#孔采用群桩承台墩身结构，其余均为单桩独柱结构（桥台除外）。,1.1 项目简介,1.2 地质条件,1.3 桩基概况,名词定义,钢管复合桩：钢管+泥皮防腐层剪力环+核心钢筋混凝土桩作为共同存的复合桩体，是钢管与混凝土的一种新型组合形式。大直径桩直径大于或等于2.5m的钻孔灌注桩。超长桩桩长大于或等于90m的钻孔灌注桩。,施工难点,单桩定位精度要求高同一截面不同硬度地质导致钻孔易偏位变截面
3、钻孔质量控制难度大超大重量钢筋笼起吊易变形钢筋笼对接质量和安装工效受风浪影响大大方量混凝土浇筑不连续导致成桩质量难控制,2. 关键技术,2.1 桩基施工工艺流程,2.2 钢护筒施工工艺,工程特点单根钢护筒最大直径5.0m,最长65m，最重300t；打设精度要求高：单桩基础的中心位置偏差不得大于3cm，群桩基础的中心位置偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1/200；工期紧张，7.8公里海上大桥施工工期仅27个月。,工程难点不同水深区域需要采用不同的打设方法。采用打桩船整节打设钢护筒，自带定位GPS系统，水平定位精度一般在10cm左右，无法满足桩基设计精度要求。传统的钢管桩平台导向架进行精确定位施
4、工效率低，工期长。,2.2 钢护筒施工工艺,钢护筒施工工艺流程,履带吊打设钢护筒工艺流程,打桩船打设钢护筒工艺流程,根据设计要求，鱼山大桥的永久钢护筒基本都是分为两大节制作加工，采用焊接方式进行接长。制作时一个大节由若干个小节焊接而成。钢护筒加工由专业制作队伍进行。其制作、焊接拼装应符合港口工程桩基规范（JTS 167-4-2012）中相关规定。7#11#桩基的钢护筒采用履带吊打设，由于受吊重大小的限制，采用现场焊接接长方式，其余桩基的钢护筒采用浮吊或者打桩船打设，采用在工厂内进行室内焊接接长方式。制作流程：材料定制、采购划线、号料和切割接缝处磨光整平卷制钢护筒短节拼缝开V型坡口将短节组焊成长
5、节段除锈、防腐。,钢护筒制作,2.2 钢护筒施工工艺,制作流程：材料定制、采购划线、号料和切割接缝处磨光整平卷制钢护筒短节拼缝开V型坡口将短节组焊成长节段除锈、防腐。,钢护筒制作,短节对接固定焊,环缝内部埋弧焊,环缝外部埋弧焊,环缝气刨清根,超声波探伤检测,剪力环埋弧焊,2.2 钢护筒施工工艺,制作流程：材料定制、采购划线、号料和切割接缝处磨光整平卷制钢护筒短节拼缝开V型坡口将短节组焊成长节段除锈、防腐。,2.2 钢护筒施工工艺,钢护筒制作,防腐车间抛丸除锈,剪力环埋弧焊,海工环氧重防腐涂装,车间内熔融结合环氧粉末防腐涂装,室外喷砂除锈,钢护筒运输,1#12#墩及108#118#墩由于现场施工
6、环境的制约（主要是水深不能满足平板船运输）钢护筒计划先采用平板船运输至深水栈桥附近再吊装至平板车上进行运输，其它墩计划采用平板船直接将钢护筒运输至桩位处。,2.2 钢护筒施工工艺,苏通大桥,嘉绍大桥,港珠澳大桥,2.2 钢护筒施工工艺,现有钢护筒定位方法,钢护筒打设,对于船舶及浮吊无法进入的浅水区域7#11#墩钢护筒在平台下放时采用2台100t履带吊进行抬吊，当钢护筒采用船舶运输时，采用浮吊进行吊装。钢护筒采用大型液压振动锤振动下放。分两节下放，现场对接，防腐补涂。,2.2 钢护筒施工工艺,钢护筒打设,区域12#22#受潮汐影响较大，无法采用打桩船打设钢护筒，该区域采用300t浮吊进行整节钢护
7、筒打设。钢护筒采用大型液压振动锤振动下放。双层导向架进行精确定位。,2.2 钢护筒施工工艺,2.2 钢护筒施工工艺,钢护筒打设,采用国内最大的打桩船进行打设，为了满足设计精度要求，采用先下一根沉管（直径比护筒直径大60cm），沉管顶部安装定位导向装置的方法进行钢护筒的施打,采用沉管导向架精确定位施工工艺,沉管导向架下沉及定位钢护筒吊起钢护筒定位钢护筒打设沉管导向架拔出移走打桩船移回续打永久钢护筒到位,采用沉管导向架精确定位施工工艺,沉管导向架下沉及定位钢护筒吊起钢护筒定位钢护筒打设沉管导向架拔出移走打桩船移回续打永久钢护筒到位,2.2钢护筒施工工艺,T型测量定位法,布设好A、B、C、D四个控制
8、点，此测量定位方法定位精度高，且工效快。,控制点布设,2.3 钻孔施工工艺,本项目除1#6#墩采用冲击钻，112#118#采用冲击钻配合回旋钻施工外，其余桩径均采用回旋钻进行钻孔施工。根据桩径及桩长不同，计划采用CK-3000冲击钻、KTY-3000型大功率回旋钻机、KTY-4000型大功率回旋钻机、KTY-5000型大功率回旋钻机进行钻孔作业。,2.3 钻孔施工工艺,2.3 钻孔施工工艺,变截面钻孔工艺钢护筒内钻进选用大直径刮刀钻头，钻头上口和钻杆处安装钢丝刷，可以实现边钻孔边扫孔。当钻头钻出钢护筒底口后，开始更换小直径刮刀钻头，钻至岩层，然后起钻，最后改用与桩底直径相同滚刀钻钻进到终孔标高
9、，然后清孔。由于护筒底口位于淤泥质亚粘土层内，为避免出现漏浆塌孔事故，当钻进至护筒底口以上2m时降低钻进速度。小气量、轻压、慢转钻进，需特别注意不要让钻头碰挂护筒底口。由于本工程钢护筒为永久性钢护筒，直接参与桩基受力，因此，在钻进过程中，要注意护筒内壁泥皮清理，为此作业班组钻孔时在钻头上焊接钢丝刷，清除泥皮。,2.3 钻孔施工工艺,钻孔过程中根据不同地层，调整钻压、钻速。在一般松散粉细砂层，采用低档慢速。在板结砾砂层，采用中档中速，并适当增加钻压。在密实的中粗砂层中，采用快速钻进，始终保持减压钻进，孔底承受的钻压控制在钻具重力之和（扣除浮力）的80%以下，以确保钻孔的垂直度。,钻速控制,2.3
10、钻孔施工工艺,垂直度控制,为保证钻孔的垂直度，在钻头上部加设配重，配重和钻头的总重量超过60t，使钻具在重力的作用下始终垂直向下。每加12节钻杆，检查一次钻杆的垂直度情况。出护筒钻进时在刮刀钻头上增加扶正器，保证出护筒时上下孔同心圆保证钻孔的垂直度。,2.3 钻孔施工工艺,成孔检测,成孔后，利用超声波测壁仪进行孔的质量进行检测。经检测，本项目现已成孔桩基垂直度、孔深均满足要求。,工程特点单桩钢筋笼采用双层钢筋，最大重量为241.3t，钢筋笼制作按照单节12m长度进行分节，单节重量高达35t；桥位冬季季风，夏季台风，有效作业天数少；工期紧张，7.8公里海上大桥施工工期仅27个月。,工程难点单节重
11、量较大，起吊运输时容易发生变形；整根钢筋笼起吊和悬挂重量大，需要很强的起吊和悬挂吊具；海洋环境下，受风浪和潮流的影响，现场对接下放难度大，安全风险高。,2.3 钢筋笼施工工艺,2.3 钢筋笼施工工艺,钢筋笼制作,2.3 钢筋笼施工工艺,钢筋笼制作,钢筋笼在工厂采用长线法加工制作，各节钢筋笼在胎架上制作并逐节接长，整个钢筋笼接好验收合格后，在拆分用平板车运输至现场。,加强圈形式,起吊设备,2.3 钢筋笼施工工艺,加强圈,轻型钢劲性骨架为防止水下混凝土浇筑时加强圈处发生死角孔洞，在加强圈板上开孔，使混凝土通过孔洞上升,2.3 钢筋笼施工工艺,起吊悬挂系统,2.3 钢筋笼施工工艺,内环结构,外环结构
12、,深水区超长超大直径钢筋笼下放吊具,2.3 钢筋笼施工工艺,2.3 钢筋笼施工工艺,2.4 混凝土施工工艺,导管安装及二次清孔,导管下放前进行水密性实验，合格后方可进行下放。导管下方前对其进行编号，并根据孔深配置相应节数，导管底节长10m，中间为3m标准节，上部两节一般为调整节，控制导管底口距孔底约30-50cm；导管采用履带吊下放。钢筋笼下放结束后，进行二次清孔。清孔后，泥浆指标和孔底沉渣厚度满足要求后，才能进行混凝土浇筑，若不符合要求，则要继续清孔。,2.4 混凝土施工工艺,混凝土灌注,2.4 混凝土施工工艺,首灌控制,本项目桩径较大，首灌方量相应较大。首灌混凝土的数量应满足导管首次埋深1
13、.0m和填充导管底部的需要，按首灌时导管距孔底0.4m计算，首灌最大方量需要27.1m3。专门制作大储料斗（ 32m）与首灌小料斗（2m），保证首灌顺利进行。,2.4 混凝土施工工艺,混凝土浇筑组织管理,鱼山大桥桩基混凝土最大方量达2001 m，混凝土初凝时间有限，为了保证成桩质量，水下大体积混凝土浇筑要速度快，为在12小时内浇筑完成，浇筑工效达170m/h。3台拖泵在钻孔施工平台上一字排开，相互之间不产生交叉影响，输送车在栈桥和施工平台的起始部分掉头。施工期间对栈桥进行交通管制，无关车辆在混凝土灌注时不得进入施工栈桥，确保混凝土输送车的运输通畅。建立沟通信息平台，便于浇筑前以及过程中各方人员
14、的沟通。,2.5 成桩检测,成桩检测采用超声波法，按照公路工程基桩动测技术规程（JTG/T F81-01-2004）的要求进行检测。为更加全面地对桩基进行完整性检测，声测管布置原则为，小桩径（内管）为通常的4根，大桩径（外管）从变径位置开始布置4根，与内管错开。,3. 质量控制,4.1 桩基质量控制指标,3.2 桩基质量控制要点,钢护筒打设钢护筒定位打设时要“稳”，主要控制定位精度，平面位置23cm，垂直度不小于1/200的测量精度。在打设过程中，主要控制打桩船的定位以及稳定性，导向钢护筒的定位精度，测量方法的保证，打桩锤的选择，激振力、锤击能量、贯入度的控制。钻孔钻机钻进过程要“慢”，在不同
15、地质层调整相应的泥浆指标和钻进速度，根据桥位处潮汐的变化，控制护筒内外水头高差，控制钻头的配重为保证钻孔的垂直度。钢筋笼制作与安装钢筋笼制作与安装要“准”，主要从胎架制作、丝头半成品加工、长线法施工、下放时吊点吊具设计、定位、对接来控制等方面进行严格控制和质检，保证钢筋笼的制作及安装精度。清孔桩基清孔要做到“清”，主要控制二次清孔时泥浆指标以及孔底沉渣厚度。混凝土灌注桩基混凝土灌注要 “快”，主要控制首灌的连续性，通过人员机械安排及施工组织优化、实现了导管拆除下料零时差。,4. 标准化管理,4.1 班组标准化,项目部组织作业人员进行班组标准化宣贯，并划分班组，以每台钻机为一个作业班组，每个班组划分班组长、安全员、巡查员、施工员及监理员，分别负责各项工作。坚持班前交底、班中巡查、班后总结工作，并组织召开班组会议，保证钻孔过程零事故。,4.2 工点工厂化,科技创新成果,科研课题海洋环境下超长超大直径钢管复合桩施工关键技术研究浙江省交通厅2018年科技计划重点项目入选 2018年度交通运输行业重点科技项目清单专利钢护筒导向架一种大直径超长桩钢筋笼下放吊具工法采用沉管导向架精确定位的海上永久钢护筒打设工法海上钢管复合桩高精度定位测量工法海上超长超大直径桩基钢筋笼安装施工工法,欢迎各位批评指正,谢 谢,
