深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法

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1、深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法中国中铁股份有限公司王海平2013年3月30日1.工法产生背景1.1工程背景广东省广佛江快速通道江顺大桥工程项目由广东省发展和改革委员会批准建设，项目建设单位为江门市滨江建设投资管理有限公司。江顺大桥采用BT模式组织建设，通过公开招标由中国中铁股份有限公司和广东省公路勘察规划设计院股份有限公司联合体中标。江顺大桥是连接江门市蓬江区和佛山市顺德区的交通枢纽，项目的建设，对于完善地区公路网络，满足不断增长的西江两岸交通运输需求，适应江门市政府的北上发展战略，促进江门市和滨江新区的经济发展，以及加强与佛山地区的经济交流等方面，均具有重要意义。1.工法

2、产生背景1.1工程背景东塔Z3#墩西塔Z4#墩1.工法产生背景1.2技术背景江顺大桥设计为双向6车道，时速80km/h，一级公路兼城市快速路。主桥为双塔双索面钢混混合梁斜拉桥，跨径布置：（60+176+700+176+60）m，主桥全长1172米，为广东第一大跨斜拉桥。主塔基础采用钻孔桩+圆哑铃型承台基础；主塔为H型塔，空心箱型断面；斜拉索为平行高强钢丝斜拉索，钢锚梁锚固；主梁为钢箱梁，配重梁为混凝土梁；支承体系采用半漂浮体系。1.工法产生背景1.2技术背景江顺大桥设计技术标准：⑴设计基准期：100年⑵道路等级：六车道一级公路⑶主线设计行车速度：80km／h⑷主线设计车道：双向6

3、车道，标准断面全宽39m⑸设计洪水频率：300年一遇⑹设计汽车荷载：公路-Ⅰ级⑺抗震设防标准：P1概率100年10%，P2概率100年4%⑻最高通航水位（85高程）：7.23米⑼通航净空：主航道净650×22米，单孔双向通航。1.工法产生背景1.2技术背景主塔Z3号、Z4号墩处高水位施工时水深超过20m，基岩局部为构造角砾岩、碎裂岩及其风化层，入岩层面倾角最大约60°且突变现象非常明显，在如此复杂的条件下施工3.0m大直径、钻孔深度超过100m的桩基础，施工难度非常大，采用常规钻孔设备和钻孔工艺则很难保证成孔质量。1.工法产生背景1.3技术水平在深水区复杂地质大角度倾斜岩面施工大

4、直径超长钻孔桩，钻孔时因桩径大、深水、钻孔深度大、钻岩厚达20多米、工程地质复杂等情况，因此需要功率大、自重大、工作扭矩大的KTY4000型液压动力头旋转钻机进行施工，在大角度倾斜岩层入岩钻进、软硬不均的岩层中钻进的难度大，对施工工艺要求高。本工法有效解决了工期要求紧、环保要求高等难题，应用效果达到国内领先水平，对同类工程具有较大的借鉴作用。2.工法特点2.1质量、安全方面2.1.1成孔质量高，扩孔率低由于覆盖层较为松散、卵石层较厚、特别是入岩处的中砂层和粗砂层尤其松散、破碎，桩基成孔时易形成坍塌和扩孔，增大扩孔率。通过调整泥浆含砂率、改变入岩处泥浆性能、去除钻杆稳定器、减小入岩

5、处风压、降低钻压加快转速等措施，保证了成孔质量，有效地减小了扩孔率。2.工法特点2.1质量、安全方面2.1.2桩基施工安全零事故江顺大桥主塔墩处水深达20多米，水流湍急，且处于强台风区，安全风险较大。通过全面贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产管理方针，牢固树立“安全零事故”的安全管理理念,实现“三无，一杜绝，一创建”即“无重伤、无交通事故、无火灾事故，杜绝伤亡事故，创建安全文明工地”的安全管理目标，建立一系列安全管理体系、制度，并认真贯彻执行，最终确保了桩基施工安全零事故。2.工法特点2.2工期、进度方面2.2.1岩面处钻进快，成孔效率高桩基入岩处岩层倾角极大，而且从粗砂层或中

6、砂层直接过渡到较硬的中风化粉砂岩或中风化构造角砾岩，中间没有较软的强风化层过渡，给垂直入岩带来了极大的困难，同时也增加了钻成斜孔而无法保证成孔质量的风险。通过不断施工摸索和试验，总结出了一套有效的破斜岩钻孔方法，加快了入岩处垂直入岩的速度。KTY4000型液压动力头旋转钻机采用反循环方式钻孔，施工时钻碴经过钻杆、出浆管、沉碴桶和分离器后分离出去，钻进速度快，成孔效率高。2.工法特点2.2工期、进度方面2.2.2清孔时间短KTY4000型液压动力头旋转钻机在钻至离桩底3m左右时开始启动泥砂分离器，并同时调整泥浆指标。钻机钻到设计桩底标高后，进行泥浆循环分碴，一般经过6h左右后，沉碴

7、厚度和泥浆性能指标满足规范要求。下完钢筋笼，二次清孔4h左右后,沉碴厚度能够满足施工规范要求。2.工法特点2.2工期、进度方面2.2.3大幅度缩短工期利用KTY4000型旋转钻机采用本工法与传统的冲击钻机等施工相比，钻进速度快，且该钻机两次清孔时间为10h左右，而冲击钻机两次清孔时间为3天左右，单桩成孔总时间累计减少15天左右,大大缩短了工期。2.工法特点2.3节约成本、经济效益方面2.3.1时间、人力、电力资源节约配备KTY4000型旋转钻机采用本工法，大大缩短了桩基施工工期，