深水傾斜巖面大直徑超長鉆孔樁施工工法

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1、深水傾斜巖面大直徑超長鉆孔樁施工工法中國中鐵股份有限公司王海平2013年3月30日1.工法產(chǎn)生背景1.1工程背景廣東省廣佛江快速通道江順大橋工程項(xiàng)目由廣東省發(fā)展和改革委員會批準(zhǔn)建設(shè)，項(xiàng)目建設(shè)單位為江門市濱江建設(shè)投資管理有限公司。江順大橋采用BT模式組織建設(shè)，通過公開招標(biāo)由中國中鐵股份有限公司和廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司聯(lián)合體中標(biāo)。江順大橋是連接江門市蓬江區(qū)和佛山市順德區(qū)的交通樞紐，項(xiàng)目的建設(shè)，對于完善地區(qū)公路網(wǎng)絡(luò)，滿足不斷增長的西江兩岸交通運(yùn)輸需求，適應(yīng)江門市政府的北上發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)江門市和濱江新區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及加強(qiáng)與佛山地區(qū)的經(jīng)濟(jì)交流等方面，均具有重要意義。1.工法產(chǎn)

2、生背景1.1工程背景東塔Z3#墩西塔Z4#墩1.工法產(chǎn)生背景1.2技術(shù)背景江順大橋設(shè)計(jì)為雙向6車道，時(shí)速80km/h，一級公路兼城市快速路。主橋?yàn)殡p塔雙索面鋼混混合梁斜拉橋，跨徑布置：（60+176+700+176+60）m，主橋全長1172米，為廣東第一大跨斜拉橋。主塔基礎(chǔ)采用鉆孔樁+圓啞鈴型承臺基礎(chǔ)；主塔為H型塔，空心箱型斷面；斜拉索為平行高強(qiáng)鋼絲斜拉索，鋼錨梁錨固；主梁為鋼箱梁，配重梁為混凝土梁；支承體系采用半漂浮體系。1.工法產(chǎn)生背景1.2技術(shù)背景江順大橋設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：⑴設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年⑵道路等級：六車道一級公路⑶主線設(shè)計(jì)行車速度：80km／h⑷主線設(shè)計(jì)車道：雙向6車道

3、，標(biāo)準(zhǔn)斷面全寬39m⑸設(shè)計(jì)洪水頻率：300年一遇⑹設(shè)計(jì)汽車荷載：公路-Ⅰ級⑺抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：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通航凈空：主航道凈650×22米，單孔雙向通航。1.工法產(chǎn)生背景1.2技術(shù)背景主塔Z3號、Z4號墩處高水位施工時(shí)水深超過20m，基巖局部為構(gòu)造角礫巖、碎裂巖及其風(fēng)化層，入巖層面傾角最大約60°且突變現(xiàn)象非常明顯，在如此復(fù)雜的條件下施工3.0m大直徑、鉆孔深度超過100m的樁基礎(chǔ)，施工難度非常大，采用常規(guī)鉆孔設(shè)備和鉆孔工藝則很難保證成孔質(zhì)量。1.工法產(chǎn)生背景1.3技術(shù)水平在深水區(qū)復(fù)雜地質(zhì)大角度傾斜巖面施工大直徑超

4、長鉆孔樁，鉆孔時(shí)因樁徑大、深水、鉆孔深度大、鉆巖厚達(dá)20多米、工程地質(zhì)復(fù)雜等情況，因此需要功率大、自重大、工作扭矩大的KTY4000型液壓動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行施工，在大角度傾斜巖層入巖鉆進(jìn)、軟硬不均的巖層中鉆進(jìn)的難度大，對施工工藝要求高。本工法有效解決了工期要求緊、環(huán)保要求高等難題，應(yīng)用效果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，對同類工程具有較大的借鑒作用。2.工法特點(diǎn)2.1質(zhì)量、安全方面2.1.1成孔質(zhì)量高，擴(kuò)孔率低由于覆蓋層較為松散、卵石層較厚、特別是入巖處的中砂層和粗砂層尤其松散、破碎，樁基成孔時(shí)易形成坍塌和擴(kuò)孔，增大擴(kuò)孔率。通過調(diào)整泥漿含砂率、改變?nèi)霂r處泥漿性能、去除鉆桿穩(wěn)定器、減小入巖處風(fēng)壓、

5、降低鉆壓加快轉(zhuǎn)速等措施，保證了成孔質(zhì)量，有效地減小了擴(kuò)孔率。2.工法特點(diǎn)2.1質(zhì)量、安全方面2.1.2樁基施工安全零事故江順大橋主塔墩處水深達(dá)20多米，水流湍急，且處于強(qiáng)臺風(fēng)區(qū)，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。通過全面貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)管理方針，牢固樹立“安全零事故”的安全管理理念,實(shí)現(xiàn)“三無，一杜絕，一創(chuàng)建”即“無重傷、無交通事故、無火災(zāi)事故，杜絕傷亡事故，創(chuàng)建安全文明工地”的安全管理目標(biāo)，建立一系列安全管理體系、制度，并認(rèn)真貫徹執(zhí)行，最終確保了樁基施工安全零事故。2.工法特點(diǎn)2.2工期、進(jìn)度方面2.2.1巖面處鉆進(jìn)快，成孔效率高樁基入巖處巖層傾角極大，而且從粗砂層或中砂層直接過

6、渡到較硬的中風(fēng)化粉砂巖或中風(fēng)化構(gòu)造角礫巖，中間沒有較軟的強(qiáng)風(fēng)化層過渡，給垂直入巖帶來了極大的困難，同時(shí)也增加了鉆成斜孔而無法保證成孔質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)。通過不斷施工摸索和試驗(yàn)，總結(jié)出了一套有效的破斜巖鉆孔方法，加快了入巖處垂直入巖的速度。KTY4000型液壓動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)采用反循環(huán)方式鉆孔，施工時(shí)鉆碴經(jīng)過鉆桿、出漿管、沉碴桶和分離器后分離出去，鉆進(jìn)速度快，成孔效率高。2.工法特點(diǎn)2.2工期、進(jìn)度方面2.2.2清孔時(shí)間短KTY4000型液壓動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)在鉆至離樁底3m左右時(shí)開始啟動(dòng)泥砂分離器，并同時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)。鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后，進(jìn)行泥漿循環(huán)分碴，一般經(jīng)過6h左右后，沉碴厚度和泥漿性

7、能指標(biāo)滿足規(guī)范要求。下完鋼筋籠，二次清孔4h左右后,沉碴厚度能夠滿足施工規(guī)范要求。2.工法特點(diǎn)2.2工期、進(jìn)度方面2.2.3大幅度縮短工期利用KTY4000型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)采用本工法與傳統(tǒng)的沖擊鉆機(jī)等施工相比，鉆進(jìn)速度快，且該鉆機(jī)兩次清孔時(shí)間為10h左右，而沖擊鉆機(jī)兩次清孔時(shí)間為3天左右，單樁成孔總時(shí)間累計(jì)減少15天左右,大大縮短了工期。2.工法特點(diǎn)2.3節(jié)約成本、經(jīng)濟(jì)效益方面2.3.1時(shí)間、人力、電力資源節(jié)約配備KTY4000型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)采用本工法，大大縮短了樁基施工工期，