海上超長超大直徑鋼管復(fù)合樁施工關(guān)鍵技術(shù)課件

1、 目 錄01 工程概況02 關(guān)鍵技術(shù)03 質(zhì)量控制04 標(biāo)準(zhǔn)化管理1. 工程概況 魚山大橋工程項(xiàng)目是規(guī)劃中寧波舟山港主通道的支線工程，連接魚山島和岱山本島，是舟山國際綠色石化基地（魚山島）對外連接的唯一陸上交通干道。跨越2000噸級航道，全長8.815km，其中魚山大橋全長約7.8km，共118孔，主跨徑260m。工程造價15.6億，工期27月，預(yù)計(jì)2018年底建成通車，為已建同類型跨海大橋工期最短項(xiàng)目。1.1 項(xiàng)目簡介魚山大橋 魚山大橋由通航孔橋、岱山側(cè)非通航孔橋、魚山側(cè)非通航孔橋三部分組成。其中通航孔橋?yàn)榛旌狭哼B續(xù)剛構(gòu)橋，橋跨布置為（70+140+180+260+180+140+70）m，

2、其基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)采用群樁承臺墩身結(jié)構(gòu)。非通航孔橋靠近主通航孔橋兩側(cè)深水區(qū)采用70m跨徑，其余區(qū)段采用50m跨徑，其基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)除112118#孔采用群樁承臺墩身結(jié)構(gòu)，其余均為單樁獨(dú)柱結(jié)構(gòu)（橋臺除外）。-0.300-1.8800.500-0.3002.500-2.5000.700-0.500-2.9980.0002000噸雜貨船兼顧通達(dá)號客輪通航凈空22030m0#48#51# 52#55#91#118#岱山側(cè)非通航孔橋通航孔橋23#1100m1820m1040m2514.75m1307m2920m1040m3821.75m魚山側(cè)非通航孔橋50m跨區(qū)域70m跨區(qū)域70m跨區(qū)域50m跨區(qū)域（22

3、孔）（26孔）（36孔）（26孔）1.1 項(xiàng)目簡介1.2 地質(zhì)條件1.3 樁基概況項(xiàng)目參數(shù)備注單樁最大樁徑（m）5.0-3.8通航孔附近區(qū)域單樁最重鋼筋籠（t）241.345#墩樁基，單節(jié)最重約38t，4.78m單樁最重鋼管（t）297.143#47#，56#60#墩樁基，全長62m，壁厚3.8cm，5m單樁最長鋼管（m）73.2113#和114#墩樁基，2.5m，壁厚2.6cm樁基砼最大方量（m）200145#墩樁基，5.0-3.8m樁基總根數(shù)（根）1822.2m：19根，2.5m：4根，3.4m：11根，3.4-2.5m：30根，3.8-3.0m：28根，4.0-3.0m：51根，4.0：

4、14根，4.5-3.8m：15根，5.0-3.8m：10根名詞定義u 鋼管復(fù)合樁鋼管復(fù)合樁：鋼管+泥皮防腐層剪力環(huán)+核心鋼筋混凝土樁作為共同存的復(fù)合樁體，是鋼管與混凝土的一種新型組合形式。u大直徑樁大直徑樁直徑大于或等于2.5m的鉆孔灌注樁。u超長樁超長樁樁樁長大于或等于90m的鉆孔灌注樁。時間項(xiàng)目名稱樁徑（m） 樁長（m）鉆機(jī)型號樁型1991湘潭二橋3.520BDM-4普通樁1997南昌八一橋4.4/424PAB21/3000普通樁2004湖北宜昌長江大橋11-13號墩326-45KPG3000A普通樁2005武漢天興洲長江大橋2號墩3.460KTY4000普通樁2009馬鞍山長江大橋4號墩

5、380KTY3000普通樁2009嘉紹大橋北岸水中區(qū)引橋墩3.8118KTY4000普通樁2010寧安鐵路安慶長江大橋3、4號墩3.4108-110KTY4000普通樁2012佛山江順大橋384-102KTY4000普通樁2013渝黔鐵路白沙沱大橋2、3號墩3.265-79KTY4000普通樁2014蕪湖長江公路二橋Z3號墩378-83XR460D普通樁2014金沙江特大橋3號、4號墩3.4、340KTY4000普通樁2014甬江左線特大橋3132ZJD-4000普通樁2015福平鐵路平潭大橋4.541-69KTY5000普通樁2015深茂鐵路潭江特大橋354KTY3000普通樁2016商合杭

6、鐵路蕪湖長江公鐵大橋3.4、370KTY4000普通樁2018岱山縣魚山大橋5.0-3.8148.2KTY5000鋼管復(fù)合樁施工難點(diǎn) 單樁定位精度要求高 同一截面不同硬度地質(zhì)導(dǎo)致鉆孔易偏位 變截面鉆孔質(zhì)量控制難度大 超大重量鋼筋籠起吊易變形 鋼筋籠對接質(zhì)量和安裝工效受風(fēng)浪影響大 大方量混凝土澆筑不連續(xù)導(dǎo)致成樁質(zhì)量難控制2. 關(guān)鍵技術(shù)2.1 樁基施工工藝流程不符合要求符合要求施工準(zhǔn)備測量放樣護(hù)筒埋設(shè)、鉆機(jī)就位鉆進(jìn)成孔清孔鋼筋籠下放導(dǎo)管安裝檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)及孔底沉淀厚度灌注混凝土成樁養(yǎng)護(hù)及無損檢測清孔鉆孔記錄填寫泥漿性能指標(biāo)檢測泥漿制備鋼筋籠制作、檢查及運(yùn)輸檢測孔深、孔徑、垂直度、沉淀厚度、泥

7、漿等指標(biāo)2.2 鋼護(hù)筒施工工藝u 工程特點(diǎn)單根鋼護(hù)筒最大直徑5.0m,最長65m，最重300t；打設(shè)精度要求高：單樁基礎(chǔ)的中心位置偏差不得大于3cm，群樁基礎(chǔ)的中心位置偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1/200；工期緊張，7.8公里海上大橋施工工期僅27個月。u 工程難點(diǎn)不同水深區(qū)域需要采用不同的打設(shè)方法。采用打樁船整節(jié)打設(shè)鋼護(hù)筒，自帶定位GPS系統(tǒng)，水平定位精度一般在10cm左右，無法滿足樁基設(shè)計(jì)精度要求。傳統(tǒng)的鋼管樁平臺導(dǎo)向架進(jìn)行精確定位施工效率低，工期長。2.2 鋼護(hù)筒施工工藝u 鋼護(hù)筒施工工藝流程護(hù)筒中心位置放樣導(dǎo)向裝置就位第一節(jié)鋼護(hù)筒插樁準(zhǔn)備并布置好振動錘和起重設(shè)備鋼護(hù)筒起吊鋼護(hù)筒

8、振動下沉檢查鋼護(hù)筒位置鋼護(hù)筒制作鋼護(hù)筒運(yùn)輸鋼護(hù)筒接長焊縫檢測、防腐涂裝鋼護(hù)筒下沉到位鋼護(hù)筒中心位置、垂直度、標(biāo)高的復(fù)核履帶吊打設(shè)鋼護(hù)筒工藝流程打樁船打設(shè)鋼護(hù)筒工藝流程 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，魚山大橋的永久鋼護(hù)筒基本都是分為兩大節(jié)制作加工，采用焊接方式進(jìn)行接長。 制作時一個大節(jié)由若干個小節(jié)焊接而成。鋼護(hù)筒加工由專業(yè)制作隊(duì)伍進(jìn)行。其制作、焊接拼裝應(yīng)符合港口工程樁基規(guī)范（JTS 167-4-2012）中相關(guān)規(guī)定。 7#11#樁基的鋼護(hù)筒采用履帶吊打設(shè)，由于受吊重大小的限制，采用現(xiàn)場焊接接長方式，其余樁基的鋼護(hù)筒采用浮吊或者打樁船打設(shè)，采用在工廠內(nèi)進(jìn)行室內(nèi)焊接接長方式。 制作流程：材料定制、采購劃線、號料和切

9、割接縫處磨光整平卷制鋼護(hù)筒短節(jié)拼縫開V型坡口將短節(jié)組焊成長節(jié)段除銹、防腐。u 鋼護(hù)筒制作2.2 鋼護(hù)筒施工工藝 制作流程：材料定制、采購劃線、號料和切割接縫處磨光整平卷制鋼護(hù)筒短節(jié)拼縫開V型坡口將短節(jié)組焊成長節(jié)段除銹、防腐。u 鋼護(hù)筒制作短節(jié)對接固定焊環(huán)縫內(nèi)部埋弧焊環(huán)縫外部埋弧焊環(huán)縫氣刨清根超聲波探傷檢測剪力環(huán)埋弧焊2.2 鋼護(hù)筒施工工藝 制作流程：材料定制、采購劃線、號料和切割接縫處磨光整平卷制鋼護(hù)筒短節(jié)拼縫開V型坡口將短節(jié)組焊成長節(jié)段除銹、防腐。2.2 鋼護(hù)筒施工工藝u 鋼護(hù)筒制作防腐車間拋丸除銹剪力環(huán)埋弧焊海工環(huán)氧重防腐涂裝車間內(nèi)熔融結(jié)合環(huán)氧粉末防腐涂裝室外噴砂除銹u 鋼護(hù)筒運(yùn)輸1#12

10、#墩及108#118#墩由于現(xiàn)場施工環(huán)境的制約（主要是水深不能滿足平板船運(yùn)輸）鋼護(hù)筒計(jì)劃先采用平板船運(yùn)輸至深水棧橋附近再吊裝至平板車上進(jìn)行運(yùn)輸，其它墩計(jì)劃采用平板船直接將鋼護(hù)筒運(yùn)輸至樁位處。2.2 鋼護(hù)筒施工工藝 蘇通大橋u 嘉紹大橋u 港珠澳大橋2.2 鋼護(hù)筒施工工藝u 現(xiàn)有鋼護(hù)筒定位方法u 鋼護(hù)筒打設(shè) 對于船舶及浮吊無法進(jìn)入的淺水區(qū)域7#11#墩鋼護(hù)筒在平臺下放時采用2臺100t履帶吊進(jìn)行抬吊，當(dāng)鋼護(hù)筒采用船舶運(yùn)輸時，采用浮吊進(jìn)行吊裝。 鋼護(hù)筒采用大型液壓振動錘振動下放。 分兩節(jié)下放，現(xiàn)場對接，防腐補(bǔ)涂。2.2 鋼護(hù)筒施工工藝u 鋼護(hù)筒打設(shè) 區(qū)域12#22#受潮汐影響較大，無法采用打樁船打

11、設(shè)鋼護(hù)筒，該區(qū)域采用300t浮吊進(jìn)行整節(jié)鋼護(hù)筒打設(shè)。 鋼護(hù)筒采用大型液壓振動錘振動下放。 雙層導(dǎo)向架進(jìn)行精確定位。2.2 鋼護(hù)筒施工工藝2.2 鋼護(hù)筒施工工藝u 鋼護(hù)筒打設(shè) 采用國內(nèi)最大的打樁船進(jìn)行打設(shè)，為了滿足設(shè)計(jì)精度要求，采用先下一根沉管（直徑比護(hù)筒直徑大60cm），沉管頂部安裝定位導(dǎo)向裝置的方法進(jìn)行鋼護(hù)筒的施打采用沉管導(dǎo)向架精確定位施工工藝 沉管導(dǎo)向架下沉及定位鋼護(hù)筒吊起鋼護(hù)筒定位鋼護(hù)筒打設(shè)沉管導(dǎo)向架拔出移走打樁船移回續(xù)打永久鋼護(hù)筒到位采用沉管導(dǎo)向架精確定位施工工藝 沉管導(dǎo)向架下沉及定位鋼護(hù)筒吊起鋼護(hù)筒定位鋼護(hù)筒打設(shè)沉管導(dǎo)向架拔出移走打樁船移回續(xù)打永久鋼護(hù)筒到位2.2鋼護(hù)筒施工工藝u T

12、型測量定位法 布設(shè)好A、B、C、D四個控制點(diǎn)，此測量定位方法定位精度高，且工效快。DBO棧棧 橋橋A前進(jìn)前進(jìn)方向方向C打打樁樁船船控制點(diǎn)布設(shè)采用測量方法精確定位施工工藝A點(diǎn)控制縱向偏距B點(diǎn)控制橫向垂直C點(diǎn)控制縱向垂直C點(diǎn)控制橫向偏距2.3 鉆孔施工工藝 本項(xiàng)目除1#6#墩采用沖擊鉆，112#118#采用沖擊鉆配合回旋鉆施工外，其余樁徑均采用回旋鉆進(jìn)行鉆孔施工。 根據(jù)樁徑及樁長不同，計(jì)劃采用CK-3000沖擊鉆、KTY-3000型大功率回旋鉆機(jī)、KTY-4000型大功率回旋鉆機(jī)、KTY-5000型大功率回旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。設(shè)備型號KTY-3000KTY-4000KTY-5000最大鉆孔直徑（m

13、）3.04.05.0最大鉆孔深度（m）130130180最大輸出扭矩（KNm）200300400最大提升能力（t）120180300外形尺寸（長寬高）5.0m4.5m7.2m7.4m7.5m8.2m12m7.5m10m鉆桿（通徑長度）（mm）300300030030003503000鉆機(jī)重量（不包括鉆具）40t53t120t鉆機(jī)總功率（不包括空壓機(jī)）235 kw285 kw315 kw2.3 鉆孔施工工藝施工準(zhǔn)備測量放樣鉆機(jī)就位鉆進(jìn)成孔鉆孔記錄填寫泥漿性能指標(biāo)檢測泥漿制備2.3 鉆孔施工工藝u 變截面鉆孔工藝 鋼護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)選用大直徑刮刀鉆頭，鉆頭上口和鉆桿處安裝鋼絲刷，可以實(shí)現(xiàn)邊鉆孔邊掃孔。當(dāng)

14、鉆頭鉆出鋼護(hù)筒底口后，開始更換小直徑刮刀鉆頭，鉆至巖層，然后起鉆，最后改用與樁底直徑相同滾刀鉆鉆進(jìn)到終孔標(biāo)高，然后清孔。 由于護(hù)筒底口位于淤泥質(zhì)亞粘土層內(nèi)，為避免出現(xiàn)漏漿塌孔事故，當(dāng)鉆進(jìn)至護(hù)筒底口以上2m時降低鉆進(jìn)速度。小氣量、輕壓、慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，需特別注意不要讓鉆頭碰掛護(hù)筒底口。 由于本工程鋼護(hù)筒為永久性鋼護(hù)筒，直接參與樁基受力，因此，在鉆進(jìn)過程中，要注意護(hù)筒內(nèi)壁泥皮清理，為此作業(yè)班組鉆孔時在鉆頭上焊接鋼絲刷，清除泥皮。土層鉆 壓（t）扭矩(（t.m）鉆速（m/h）淤泥質(zhì)粘土15-203.0-4.01.20粉土、粉砂4.0-6.01.54粘土5.0-7.00.75粉土1.26粉質(zhì)粘土20-251

15、.50粉土15-201.00粉質(zhì)黏土20-250.32粉砂15-207.0-9.00.48粉質(zhì)黏土20-251.09粉砂15-200.90礫砂25-301.00全、強(qiáng)風(fēng)化含角礫巖25309.0-11.00.07中風(fēng)化含角礫凝灰?guī)r25-300.052.3 鉆孔施工工藝 鉆孔過程中根據(jù)不同地層，調(diào)整鉆壓、鉆速。在一般松散粉細(xì)砂層，采用低檔慢速。在板結(jié)礫砂層，采用中檔中速，并適當(dāng)增加鉆壓。在密實(shí)的中粗砂層中，采用快速鉆進(jìn)，始終保持減壓鉆進(jìn)，孔底承受的鉆壓控制在鉆具重力之和（扣除浮力）的80%以下，以確保鉆孔的垂直度。u 鉆速控制2.3鉆孔施工工藝u 垂直度控制 為保證鉆孔的垂直度，在鉆頭上部加設(shè)配重

16、，配重和鉆頭的總重量超過60t，使鉆具在重力的作用下始終垂直向下。 每加12節(jié)鉆桿，檢查一次鉆桿的垂直度情況。出護(hù)筒鉆進(jìn)時在刮刀鉆頭上增加扶正器，保證出護(hù)筒時上下孔同心圓保證鉆孔的垂直度。配重扶正器2.3 鉆孔施工工藝u 成孔檢測 成孔后，利用超聲波測壁儀進(jìn)行孔的質(zhì)量進(jìn)行檢測。 經(jīng)檢測，本項(xiàng)目現(xiàn)已成孔樁基垂直度、孔深均滿足要求。u 工程特點(diǎn)單樁鋼筋籠采用雙層鋼筋，最大重量為241.3t，鋼筋籠制作按照單節(jié)12m長度進(jìn)行分節(jié)，單節(jié)重量高達(dá)35t；橋位冬季季風(fēng)，夏季臺風(fēng)，有效作業(yè)天數(shù)少；工期緊張，7.8公里海上大橋施工工期僅27個月。u 工程難點(diǎn)單節(jié)重量較大，起吊運(yùn)輸時容易發(fā)生變形；整根鋼筋籠起吊

17、和懸掛重量大，需要很強(qiáng)的起吊和懸掛吊具；海洋環(huán)境下，受風(fēng)浪和潮流的影響，現(xiàn)場對接下放難度大，安全風(fēng)險高。2.3 鋼筋籠施工工藝2.3 鋼筋籠施工工藝u 鋼筋籠制作鋼筋半成品加工鋼筋鋸床下料鋼筋半成品堆放鋼筋籠成品堆放鋼筋籠制作2.3 鋼筋籠施工工藝u 鋼筋籠制作鋼筋半成品加工鋼筋鋸床下料鋼筋半成品堆放鋼筋籠成品堆放鋼筋籠制作鋼筋籠在工廠采用長線法加工制作，各節(jié)鋼筋籠在胎架上制作并逐節(jié)接長，整個鋼筋籠接好驗(yàn)收合格后，在拆分用平板車運(yùn)輸至現(xiàn)場。u 加強(qiáng)圈形式u 起吊設(shè)備2.3 鋼筋籠施工工藝u加強(qiáng)圈l 輕型鋼勁性骨架l 為防止水下混凝土澆筑時加強(qiáng)圈處發(fā)生死角孔洞，在加強(qiáng)圈板上開孔，使混凝土通過孔洞

18、上升2.3 鋼筋籠施工工藝u起吊懸掛系統(tǒng)15.4?473吊耳15.415.415.415.415.415.4活動卡板孔15.415.420.7?473活動卡板加勁板10鋼板6圓孔10內(nèi)環(huán)平面圖15.415.420.715.415.4?58315.415.420.715.415.4?58315.4總體平面圖外環(huán)平面圖2.3 鋼筋籠施工工藝起吊吊具狀態(tài)懸掛吊具狀態(tài)精鋼吊掛精鋼吊耳圓形鋼箱框架鋼絲繩圓形鋼箱框架鋼筋籠u內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)立面圖鋼筋骨架鋼筋骨架 打開狀態(tài) 閉合狀態(tài)平面圖環(huán)型鋼箱梁框架u外環(huán)結(jié)構(gòu)u深水區(qū)超長超大直徑鋼筋籠下放吊具履帶吊起吊吊具浮吊起吊短鋼絲繩加強(qiáng)圈鋼筋籠卸扣浮吊吊鉤浮吊鋼絲繩長鋼絲

19、繩履帶吊吊鉤施工平臺懸掛環(huán)鋼筋籠加強(qiáng)圈鋼筋籠短鋼絲繩長鋼絲繩2.3 鋼筋籠施工工藝2.3 鋼筋籠施工工藝2.4 混凝土施工工藝u 導(dǎo)管安裝及二次清孔 導(dǎo)管下放前進(jìn)行水密性實(shí)驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行下放。導(dǎo)管下方前對其進(jìn)行編號，并根據(jù)孔深配置相應(yīng)節(jié)數(shù)，導(dǎo)管底節(jié)長10m，中間為3m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，上部兩節(jié)一般為調(diào)整節(jié)，控制導(dǎo)管底口距孔底約30-50cm；導(dǎo)管采用履帶吊下放。 鋼筋籠下放結(jié)束后，進(jìn)行二次清孔。清孔后，泥漿指標(biāo)和孔底沉渣厚度滿足要求后，才能進(jìn)行混凝土澆筑，若不符合要求，則要繼續(xù)清孔。2.4 混凝土施工工藝u 混凝土灌注工序配置設(shè)備生產(chǎn)能力是 否 滿足要求混凝土拌合2套HZS180拌合樓及1套HZS1

20、20拌合樓480m/h是混凝土運(yùn)輸16輛8m攪拌車180m/h是混凝土泵送2臺HBT105型拖泵1臺J5121汽載泵310m/h是2.4 混凝土施工工藝u 首灌控制 本項(xiàng)目樁徑較大，首灌方量相應(yīng)較大。 首灌混凝土的數(shù)量應(yīng)滿足導(dǎo)管首次埋深1.0m和填充導(dǎo)管底部的需要，按首灌時導(dǎo)管距孔底0.4m計(jì)算，首灌最大方量需要27.1m3。專門制作大儲料斗（ 32m）與首灌小料斗（2m），保證首灌順利進(jìn)行。樁徑（m）首罐方量（m3）樁徑（m）首罐方量（m3）2.216.03.8-3.020.02.517.34.0-3.020.03.417.54.5-3.827.13.7-3.419.15.0-3.827.1

21、3.4-2.517.44.025.72.4 混凝土施工工藝u 混凝土澆筑組織管理 魚山大橋樁基混凝土最大方量達(dá)2001 m，混凝土初凝時間有限，為了保證成樁質(zhì)量，水下大體積混凝土澆筑要速度快，為在12小時內(nèi)澆筑完成，澆筑工效達(dá)170m/h。 3臺拖泵在鉆孔施工平臺上一字排開，相互之間不產(chǎn)生交叉影響，輸送車在棧橋和施工平臺的起始部分掉頭。 施工期間對棧橋進(jìn)行交通管制，無關(guān)車輛在混凝土灌注時不得進(jìn)入施工棧橋，確保混凝土輸送車的運(yùn)輸通暢。 建立溝通信息平臺，便于澆筑前以及過程中各方人員的溝通。2.5 成樁檢測 成樁檢測采用超聲波法，按照公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004）的要求進(jìn)行檢測。 為更加全面地對樁基進(jìn)行完整性檢測，聲測管布置原則為，小樁徑（內(nèi)管）為通常的4根，大樁徑（外管）從變徑位置開始布置4根，與內(nèi)管錯開。3. 質(zhì)量控制4.1 樁基質(zhì)量控制指標(biāo)項(xiàng) 次檢查項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏差值1混凝土強(qiáng)度（MPa）在合格標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)2樁位（mm）單樁30mm，群樁50mm3傾斜度（mm）1/200，且不大于5004沉淀厚度（mm）50mm5鋼筋骨架底面高程（mm）50