港珠澳大桥大直径钢管桩试桩方案

港珠澳大桥主体工程桥梁大直径钢管桩试桩

1、工程概况

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道，是列入《国家高速公路网规划》的重要交通建设项目。建设内容包括：海中主体工程（粤港分界线至珠澳口岸之间区段）、香港界内跨海桥梁、香港口岸、珠澳口岸、香港连接线、珠海连接线及澳门连接桥。项目总平面布置见图1。

主体工程范围：粤港分界线至珠澳口岸之间区段，总长29.6公里，其中桥梁长约22.9公里，沉管隧道长5.99公里(不含桥隧过渡段)，为实现桥隧转换设置两个长度各为625米的隧道人工岛。

图1 港珠澳大桥项目总平面布置图

2、研究目的和意义

工程区域地质情况较复杂、环境保护要求高，缺乏可以利用的试桩资料，因此有必要在工程区域内进行工艺试桩，通过施工工艺试桩研究钢管桩成桩施工工艺，并研

究钢管桩的关键施工设备、关键材料组织和关键参数，为钢管桩施工组织及施工图设计提供依据；本工程钢管桩基础直径大、承载力要求高。为确保工程设计和施工的安全可靠，需要在工程实施前在工程海域进行桩基施工工艺和承载力验证。主要试验目的如下：

⑴ 钢管桩制桩、打桩设备及施工工艺的试验验证

本工程钢管桩直径为2.0m，桩基要求进入强风化不小于2.0m(或进入中风化)，对打桩设备能力提出了很高的要求。需要通过现场试验，测试打入桩在沉桩锤击过程中桩身最大拉压应力、桩端闭塞效应等沉桩情况，初步提出锤型、停锤标准等沉桩工艺的参数，并对拟选的桩锤、打桩工艺及参数进行验证和调整。

⑵钢管桩极限承载力的确定

通过现场试验，确定钢管桩的极限承载力，并获取土层的侧阻、端阻力和桩身的应力及变形数据，从而为桩基设计提供可靠的数据。

3、试桩布置

港珠澳大桥主体工程桥梁试桩统一采用本项目建立的平面及高程控制测量系统。 大桥施工将建立海中临时参考站及测量控制点，为满足海中桥梁施工测量定位的需要，拟在青州航道桥、江海直达船航道桥和九州航道桥附近的试桩平台上建立GNSS临时参考站。经研究，三个参考站宜设在K19、K27和K33处，位于桥轴线北侧100米左右。

根据桥位处水文及地质情况，大直径钢管桩的试桩位置结合海上测量平台的选点需要，拟选定在青州航道桥附近桥轴线北侧100米左右。具体见图2

图2 钢管打入桩平面布置图

在试桩平台上均可设置强制归心观测墩，用于安置GPS接收机和电子全站仪进行施工测量。

根据以上要求及试桩需要相结合，各类试桩的具体位置及相应轴线桩号见下表。

序号 相应轴线桩号 X-坐标 Y-坐标 相应的钻孔号 试桩类型 桩底标高单桩轴向受压承载力容(m) 1 2 3 4 5 6 K19+003 K19+003 K27+033 K27+033 K33+317 K33+317 2465321.918 38471489.298 CKQ17 2465327.908 38471488.956 CKQ17 2461718.405 38464471.457 CKQ41 2461724.201 38464469.906 CKQ41 2458844.096 38458916.939 2458848.234 38458914.133 JDQ09 JDQ09 许值(kN) 12357 12357 35047 35047 28372 28372 直径2.0m钢管桩 直径2.0m钢管桩 直径2.2~2.0m钢管复合桩 直径2.2~2.0m钢管复合桩 直径2.0~1.8m钻孔灌注桩 直径2.0~1.8m钻孔灌注桩 -93.7 -93.7 -104.3 -104.3 -43.1 -43.1

表注：试桩桩底标高为暂定值。

4、试桩工作内容

1. 完成试桩结构设计及试桩研究工作大纲编制。 2. 完成一组共两根钢管桩的试桩研究。 3. 桩基承载力试验研究

(1) 测定单桩极限承载力、桩身轴力分布及土体分层侧阻力和端阻力；各土

层界面上的沉降位移、桩端位移、桩身弹性压缩及土层的塑性变形； (2) 测定桩端闭塞效应；

(3) 通过对试桩的高应变动力测试，测试桩身完整性及极限承载力（包括初

打和复打承载力测试）。

4. 桩基施工工艺试验研究

(1) 研究大直径钢管桩制桩、打桩设备及施工工艺，同时对插打施工过程中

的环境影响进行评估。

(2) 测试打桩过程中桩身拉、压应力和桩顶压应力，并确定打桩施工的锤型、

停锤标准；

(3) 测定试桩平吊、垂直吊运时的桩身挠度，并测定吊运过程中不同角度（0°、

15°、30°、45°）桩身应力分布，并在现场进行拍照摄影；

(4) 试桩范围内各做2个静力触探测试，观测打入桩桩内泥芯情况记录锤击

数、贯入度、落锤高度及贯入度随深度变化曲线；

(5) 同步观测在波浪、水流作用下，不同潮位时桩身应力，桩周泥面冲刷情

况。历时不少于2个月，要求在每次大潮汛时连续观测3天，一般要求每2小时观测一次，涨急、落急和风浪较大时适当增加观测次数。波浪、水流、潮位的观测应和桩身应力的观测同步进行。

5. 试桩结束后，其试桩结构将用作施工海上测量平台。

5、主要技术要求

⑴在沉桩能达到设计标高的情况下，记录总的锤击数和最后10cm的平均贯入度； ⑵如沉桩无法达到设计标高，记录总的锤击数、最后10cm的平均贯入度和最后桩尖实际高程与设计高程的距离。在沉桩无法达到设计标高的情况下，应及时与设计沟通解决。

⑶试桩采用自平衡法加载，荷载箱的位置宜选在桩基底部； ⑷打桩结束后，在试验开始前应安排不小于25天的休止时间； ⑸试验结果需要考虑冲刷深度后的影响；

⑹所有试桩中的基桩均应认真作好沉桩记录，具体要求按现行规范沉桩记录方法有关规定进行。对试打桩的落锤高度、贯入度、锤击次数、入土深度应进行同步记录，以便提供锤击数、贯入度、落锤高度随深度变化曲线；

⑺本次试桩既是承载力试桩，也是钢管桩制作、沉桩等施工工艺试桩，因此专题承担单位应根据本试验任务书编制详细的试验方案，试验方案应包括技术方案和进度安排。施工方应与试验单位密切配合制定详细的施工方案，方案应在试验开始前提交给业主单位与设计单位审核；

⑻试桩施工完成后，施工单位应及时总结（包括对钢管插打噪音和减噪措施效果进行评价）、整理施工的成功经验及不足之处，对大直径超长桩的施工方法、施工精度、施工设备及施工组织提供指导性意见；

⑼测试单位应根据实际试桩要求，合理布设所需检测仪器、预埋测试元件； ⑽承载力试桩完成后测试单位应提供试桩工程报告，要求综合分析试验成果并提供指导性意见。 6、钢管打入桩试桩施工

6.1、沉桩施工工艺流程

施工准备 测量网复核及施工基线布置 钢管桩制作 运 桩 运桩方驳靠打桩船 吊 桩 移船定位 钢管桩施打 停 锤 退 船 夹 桩 打桩船抛锚定位 图3 打入桩施工工艺流程图

6.2、钢管桩加工

钢管桩加工有两种方法：1、整根钢管桩加工 2、根据目前国内现有打桩船的打桩能力，钢管桩分两节加工。

6.2.1、钢管桩整根加工

钢管桩直径2.0m，壁厚28mm，桩尖6.5m范围壁厚为30mm，总长度98.7m，重量145.388t，在桩顶填心混凝土范围内壁有9个剪力环。外壁采用双层环氧粉末涂层，内壁采用无溶剂液体环氧涂层。

根据钢管桩的长度重量等参数，钢管桩加工厂需要选择：1、有能够加工95m桩长的场地。2、有能够起吊150t重量的起重设备，3、有出运码头。4、有防腐施工能力。

6.2.1、钢管桩分两节加工

第一节长度60m左右，第二节长度38.7m，采用法兰盘螺栓连接，法兰盘入土

深度20m以上。 6.3、运桩驳的选择

试桩钢管桩直径2.0m，长度98.7m，重量145.388t，试桩数量2根，主要根据桩的长度选择运桩驳，需要选择长度不小于90m的驳船（装船后还需悬臂9m）。驳船采用自航驳还者由拖轮拖带均可。 6.4、钢管桩的运输

由于钢管桩尺寸长、重量大、易滚动且涂有防腐层，为确保运输安全及钢管桩防腐层不致损坏，须对驳船进行加固改造。在驳船甲板上设置稳桩支架，支架用型钢制作，桩间用枋木支垫隔开。钢管桩支点处甲板须进行加固处理，支点间距8～10m。

钢管桩由运桩驳运到施工现场后，及时对驳船进行抛锚定位，将其停靠在水深较深的区域，避免退潮后运桩驳重载搁浅、坐滩。

及时通知质检人员和监理工程师上船对管桩进行检查、验收。验收合格的管桩方可进行沉桩施工。 6.5、施工测量

采用采用GPS系统进行沉桩测量定位，利用GPS RTK定位技术进行沉桩定位测量具有定位方便、速度快的特点，可实时提供放样点的三维坐标且不受天气影响，可全天候作业，在外海水域作业优点突出。 6.6、打桩船及桩锤选择

由于桩长98.7m，重量145.388t，需要选择起重能力150t以上，打桩长度为95m+水深的桩船。

桩入土深度88m，单桩轴向受压承载力容许值12357KN，根据桥涵施工手册估算锤冲击能量：

E≥25P=25X12357=308925N.m E—锤的一次冲击动能，N.m P—单桩设计荷载，KN

选用BSP CG370型液压打桩锤。BSP液压锤作业清洁，无废气排放。 或者选择HIS-800 打击能量800KN.m,锤重38t（胜利油田二分公司）

BSP CG370液压锤主要技术性能表

型号 最大 能量冲程 (mm) 总长 最大冲度(m) 程时冲冲击 频率 基本 重量基本 长度工作 压力工作 流量(kNm) BSP CG370 击次数(次/min) 200~1500 8.375 32 (次/min) (kg) (mm) (bar) (L/min) 370 1~100 34650 6930 250 650

验算锤冲击能量是否符合要求 K=(Q+q)/E=(346.5+1453.88)/370=4.86 其中：K—锤的实用系数

Q—锤的总重力，KN q—桩的重力KN

E—锤的一次冲击动能，KN.m K值不宜大于下列数值

双动汽锤和柴油锤 5.0

6.7、配套船舶

根据现场条件，应配备相应辅助船舶（起锚艇、拖轮等）配合打桩船起锚、移船、定位、避风等；定位驳船停靠运桩船。 6.8、替打

由英国生产的BSP CG370打桩锤与替打连接在一起，不需再另外加工替打，锤垫也是英国配套生产的高分子材料。 6.9、桩船抛锚定位

根据打桩船上GPS定位系统显示的数据，打桩船由拖轮拖到施工地点附近，进行粗定位。然后由抛锚艇按设计的锚位逐个精确抛锚定位。 6.10、吊装就位

待打桩船锚抛好后绞缆，桩驳靠打桩船，装船吊装。 6.11、钢管桩定位

操纵室通过观察桩架上的角度测量仪调整桩架的倾斜度，以使桩身斜率符合设计要求；再根据预先输入的单桩平面扭角（方位角）、平面坐标，依据船上专用的GPS定位系统显示的图形和数据，通过调整船位的方法，使桩到达设计位置。混凝土管桩定位基本步骤如下：

⑴粗略定位

桩进龙口套背板后，解掉副钩两绑扣，分别调整桩架垂直度和上下移动上、下背

板，使桩左右处于垂直状态。然后慢慢移船到GPS显示屏幕上的设计桩位。

⑵基本定位

通过粗定位桩的上下偏位达到规范要求范围内，收紧桩船四周锚缆，在正侧面仪器的监控下慢慢松主钩下桩。桩到砂面稳桩后，观测桩的偏位情况，再通过微移桩船，使桩正位。如下桩后偏位较大，不能用移船纠偏，要用主钩把桩提起，重新定位，直到桩位正位为止。

⑶精确定位

桩正位后，如测量桩位无明显变化，解除主钩两吊点绑扣。再次复测桩位，在确定桩位正位情况下，才能响锤沉桩。沉桩过程中，测量要全过程跟踪，随时通报桩的偏位变化情况。

桩的允许偏位必须满足规范和设计要求。 6.12、沉 桩

（1）沉桩前根据施工需要标画出桩身标尺，对长度不同的管桩进行分类编号，沉桩时可根据编号选择相应长度的管桩进行沉桩施工。为保证沉桩质量，对桩位数据必须认真计算和复核，并用GPS仪器进行现场定位和校核，确认无误后方可用于施工放样。

（2）沉桩时，桩锤、替打和桩三者应保持在同一直线上，替打保持平整，避免产生偏心捶击。沉桩前先检查桩锤、替打、桩身三位一体之轴心是否在同一线上。为减小沉桩过程中产生的应力，同时为了避免溜桩情况的发生，开始时桩锤应以低档位进行捶击沉桩，锤击正常后再开高档位进行沉桩。

（3）管桩位置通过GPS测量定位好后，通过吊桩移船使管桩就位。将打桩船定位锚缆拉紧，以确保桩位和船体稳定。管桩通过自重下沉入龙口，同时监测下沉管桩桩位的变化。在桩自沉后，不可过多纠正偏位，只能“微”调船位和龙口。如果桩位变化超过允许的误差范围，须立即停止桩的下沉，将桩拔起，并查明原因，重新定位。

管桩自沉稳桩后进行压锤，直至管桩不再下沉。查看并复核桩位是否符合要求，如果桩位变化超过允许的误差范围，应立即停止桩的下沉，将桩拔起，并查明原因，重新定位。桩在压锤稳定后，松开抱桩器，启动液压锤，进行捶击沉桩。在沉桩过程中，如出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停止沉桩，并会同相关部门及时查明原因，以采取有效措施解决问题。

沉桩时考虑到有可能出现的偏位，施工前应清楚水下可能存在的障碍物并根据事先探明的地质变化情况决定下桩时的提前量。并在沉桩施工过程中随时注意观察，对提前量参数进行适当调整。沉桩时还应考虑避免桩船走锚，缆绳绊桩（特别是前进缆要穿过已沉桩区），背板蹩桩以及方驳或打桩船碰撞。避免用移船方法纠正桩位，禁止在基桩上带缆。涨落潮时，应随潮水的涨落适时松、紧缆绳，以保持船位不变和防止个别锚缆受力过大。

管桩沉桩施工应连续进行，不要中途停顿，以免管桩周围的土壤恢复而增加沉桩的阻力。 7、承台施工

沉台尺寸为：长9.6m，宽3.6m、高4.0m，钢管桩下沉完毕并做完各种试验检测之后，在钢管桩上方焊接牛腿，铺型钢作为承台施工的支撑系统，按常规进行承台施工。 9、试桩测试

港珠澳大桥主体工程桥梁钻孔灌注桩试桩

1、工程概况

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道，是列入《国家高速公路网规划》的重要交通建设项目。建设内容包括：海中主体工程（粤港分界线至珠澳口岸之间区段）、香港界内跨海桥梁、香港口岸、珠澳口岸、香港连接线、珠海连接线及澳门连接桥。项目总平面布置见图1。

主体工程范围：粤港分界线至珠澳口岸之间区段，总长29.6公里，其中桥梁长约22.9公里，沉管隧道长5.99公里(不含桥隧过渡段)，为实现桥隧转换设置两个长度各为625米的隧道人工岛。

图1 港珠澳大桥项目总平面布置图

2、研究目的和意义

工程区域地质情况较复杂、环境保护要求高，缺乏可以利用的试桩资料，因此有必要在工程区域内进行工艺试桩，通过施工工艺试桩研究钻孔灌注桩成孔及成桩施工工艺，并研究灌注桩的施工设备、施工组织、施工泥浆和施工参数（如混凝土配合比、混凝土初凝时间等），为钻孔灌注桩施工组织及施工图设计提供依据；另外，通过钻孔灌注桩承载力试验，获取各土层及桩端持力层有关参数、测定桩基沉降和变形，为进一步核定钻孔灌注桩各项设计参数和单桩极限承载力提供参考依据。

3、试桩布置

港珠澳大桥主体工程桥梁试桩统一采用本项目建立的平面及高程控制测量系统。 大桥施工将建立海中临时参考站及测量控制点，为满足海中桥梁施工测量定位的需要，拟在青州航道桥、江海直达船航道桥和九州航道桥附近的试桩平台上建立GNSS临时参考站。经研究，三个参考站宜设在K19、K27和K33处，位于桥轴线北侧100米左右。

根据桥位处水文及地质情况，钻孔灌注桩的试桩位置结合海上测量平台的选点需要，拟选定在九洲航道桥附近桥轴线北侧100米左右。

在试桩平台上均可设置强制归心观测墩，用于安置GPS接收机和电子全站仪进行施工测量。

根据以上要求及试桩需要相结合，各类试桩的具体位置及相应的轴线桩号见下表。

序号 1 2 3 4 5 6 相应轴线桩号 K19+003 K19+003 K27+033 K27+033 K33+317 K33+317 X-坐标 Y-坐标 相应的钻孔号 试桩类型 直径2.0m钢管桩 直径2.0m钢管桩 直径2.2~2.0m钢管复合桩 直径2.2~2.0m钢管复合桩 直径2.0~1.8m钻孔灌注桩 直径2.0~1.8m钻孔灌注桩 桩底标高(m) -93.7 -93.7 -104.3 -104.3 -43.1 -43.1 单桩轴向受压承载力容许值(kN) 12357 12357 35047 35047 28372 28372 2465321.918 38471489.298 CKQ17 2465327.908 38471488.956 CKQ17 2461718.405 38464471.457 CKQ41 2461724.201 38464469.906 CKQ41 2458844.096 38458916.939 2458848.234 38458914.133 JDQ09 JDQ09

表注：试桩桩底标高为暂定值。

4、研究工作内容

1. 完成试桩结构设计及试桩研究工作大纲编制。 2. 完成一组共两根钻孔灌注桩的试桩研究。

3. 研究钻孔灌注桩成孔、成桩施工工艺，研究并确定适合本项目的轻质化学泥浆及清孔措施；单桩承载力测试；测试各土层及桩端持力层有关参数，测定桩基沉降和变形；在施工过程中探索和总结降低钢护筒插打噪音、有利于环保及无污染的施工措施。

4. 试桩结束后，其试桩结构将用作施工海上测量平台。

5、主要技术要求

⑴ 本试桩既是承载力试桩，也是施工工艺试桩，因此专题承担单位应制定详细

的钻孔桩施工方案并报业主及设计单位审核；

⑵ 钻孔桩施工所采用作业平台强度应满足风浪及大型施工设备承载的要求； ⑶ 桩基钢护筒应采用Q235B钢板，钢护筒壁厚20mm，单根长不小于50m。

钢护筒底口应进行加劲，且设置刃脚以减小沉放阻力。护筒在运输过程中两端需加强以避免变形，起吊支点范围内需设局部加强。钢护筒在沉放、插打施工工程中应采用导向架或其它有效措施严格控制施工精度。钢护筒的垂直度误差不得大于1/400，桩顶中心的平面位置误差不得大于5cm； ⑷ 钻孔灌注桩成孔建议采用旋转钻机气举反循环法施工，施工单位应根据桩

径、桩长、护筒长度、护筒重量及钢筋笼总重等各项施工参数合理选择钻机、起重设备及其它施工设备；

⑸ 试桩桩基桩径大、钻孔深，护筒外水位受潮位变化影响大，钻孔过程中容易

出现缩径和漏浆等现象，因此施工单位在钻孔施工过程中应通过工艺试验配制不分散、低固相、高粘度的轻质化学泥浆护壁；密切注视潮位变化，确保护筒内水位比潮位高2.0m左右；定时对孔内泥浆进行检测，保证孔内泥浆性能指标符合要求；制订严密的防掉钻、防塌孔的技术保证和应急处理措施； ⑹ 施工单位应预计将来工程全面开工期间混凝土拌和站的可能布置位置、生产

能力以及海上交通情况，合理确定单桩混凝土浇注时间。并据此进行桩基C45水下混凝土配合比试验，确定混凝土初凝时间，以保证成桩质量； ⑺ 施工过程中施工单位应对试桩周围河床泥面局部冲刷情况进行观测，最终提

供桩周局部冲刷的实测资料及桩周河床冲淤与水流的关系；

⑻ 钻孔桩在承载力试桩前，应通过声测法检测桩身的完整性；

⑼ 试桩施工完成后，施工单位应及时总结（包括对轻质化学泥浆、清孔措施、

钢护筒插打噪音和减噪措施效果进行评价）、整理施工的成功经验及不足之处，对钻孔灌注桩的施工方法、施工精度、施工设备及施工组织提供指导意见；

⑽ 试桩采用自平衡法加载，荷载箱的位置宜选在桩基底部；

⑾ 承载力试桩过程中应确定桩的极限承载力，并给出各土层对桩的侧向极限摩

阻力、桩端极限承载力、各土层界面上的沉降位移、桩端位移、桩身弹性压缩及土层的塑性变形等情况；

⑿ 测试单位应根据实际试桩要求，合理布设所需检测仪器、预埋测试元件； ⒀ 承载力试桩完成后测试单位应提供试桩工程报告，要求综合分析试验成果并

提供指导性意见。

⒁ 控制混凝土外壁泥皮厚度等工艺分析。 6 钻孔灌注桩施工 6.1 施工方案

打设辅助钢管桩及钢护筒搭设钻孔平台进行钻孔桩施工。

采用泥浆护壁、回旋钻气举反循环成孔工艺，搅拌船浇筑水下混凝土。 所有桩内先用钻头带钢丝刷的钻机钻孔至护筒底口以上1m位置，再用所选型号钻机钻孔至终孔；灌注混凝土用导管在钢筋笼施工完成前先进行短节接长，当钢筋笼连接、固定完成后，再进行长节接长；所浇筑混凝土均用搅拌船生产、泵送至安置在需浇混凝土孔旁的大集料斗中，再通过溜槽、小料斗、导管进行水下混凝土浇注。 6.2 施工工艺流程

施工工艺流程。

钻孔平台搭设形成 泥浆净化系统形成 钻机就位安装、调试 泥浆池、沉淀池就位 排渣系统形成 钻孔 泥浆制备形成循环系统 成孔并清孔 实验室按施工要求配置 导管接长 检测泥浆合格后提钻并检孔 满足规范及设计要求 不满足规范及设计要求 移钻机、下放钢筋笼 下钻头进行扫孔 下放导管 合格 沉渣检测 不合格 合格 浇注水下混凝土 二次清孔 桩基检测 钻孔桩施工工艺流程图

6.3 钻孔平台搭设 6.3.1钻孔平台设计

钻孔平台由桩基、梁系组成，每个钻孔平台用9根￠1000×10mm钢管桩支撑，桩长为30m左右，桩间用Φ500×8mm的钢管连接，主承重梁为贝雷梁、I25分配梁及10mm厚钢面板组成，平台顶标高为+8m。钻孔平台结构具体见图。

6.3.2钢护筒加工、运输

钻孔平台钢护筒均用Q235B钢板，钢护筒内径2.0m，壁厚20mm，长45.1m，重

44.934t，在专业工厂加工制作。

钢护筒均按设计规格拼装成整桩，按沉放顺序分批加工制作，出厂检验合格后，用驳船运输至施工现场。

为防止钢护筒在吊运及沉放过程中发生变形，φ2000钢护筒底口100cm范围内用12mm钢板设置加强圈，顶底口用［型钢设置“米”型内支撑，为防止下沉过程中管桩底口变形或拉裂，钢护筒吊直后应将底口“米”内支撑割除。φ1400钢护筒底口各80cm范围内用10mm钢板设置加强圈。 6.3.3钢护筒沉放

钢护筒施沉有两种施工方案：1使用振动锤沉钢护筒 2、使用打桩船沉钢护筒 6.3.3.1、钢护筒用振动锤施沉

起重船的选择：单根钢护筒长45.10m，重44.934吨。选用与钢管复合桩施工所用的起重船相同，均为200t的全旋转起重船“宇航18#”。

宇航起重18号起重船起重性能表

船 体 主 尺 度 船长（m） 60 船宽(m) 22 型深(m) 4.38 吃水(m) 起 重 性 能 臂角（度） 作业半径（m） 主钩 起吊高度（m） 允许负荷（t） 作业半径（m） 付钩 起吊高度（m） 允许负荷（t） 30 49.5 33.4 55 62.3 43.2 45 35 47.2 37 59 59.3 47.5 50 40 44.8 40.1 65 55.8 51.9 60 45 41.6 43.6 72 51.9 56 60 50 38.5 46.5 80 47.6 59.8 60 55 35 49.2 92 43 63.2 60 60 31.2 51.7 107 38.1 66.2 60 65 27 53.9 128 33 68.7 60 70 23.1 55.5 158 27.6 70.9 60 75 18.8 56.9 200 22 72.6 60 注：起吊高度为钩头至水面距离。

振动锤的配置：一般情况下，选择振动锤需满足两个条件：一是振动锤的激振力FR应大于土的动摩阻力Fu；二是振动锤的激振力FR应大于振动系统结构重量W的1.20～1.40倍。

土的动摩阻力Fu： Fu＝?Kl×U×Li×τl=0.4×6.28×（6.4×10+7.1×13+4.1×50+3.3×

25+1.75×55+3.55×85+2.6×100）=2755KN

式中：Kl——土层液化系数，K1＝0.4。

Li——钢管桩在不同土层中的入土深度。 U—— 钢管桩周边长度，U=6.28m。

τl——不同土层的单位摩阻力。（地质孔JDQ09） W——钢管桩和振动锤自重。

应选择击振力大于2755KN的振动锤，选用ICE V360振动锤

ICE V360振动锤性能表 基本参数 振动锤外形尺寸（mm） 动力柜外形尺寸（mm） 长 2415 宽 815 高 2110 长 965 宽 356 高 788 振动锤 11798 重量（kg） 动力柜 10160 液压头 785 机械性能 偏心力矩 130kg.m 最大激振力 3203kN 最大上拔力 2000KN 空载振幅 37mm 功率 783Kw/2100RPM

钢护筒的起吊：浮吊一吊钩挂两根软索吊钢护筒顶口的两个吊点，另一吊钩挂两根φ52钢丝绳起吊中间两个吊点。起吊中：在开始平吊中，中间两吊点受力，顶口吊点不受力，单需带紧软索；起吊至一定高度（35～40米）后，开始下放中间两个吊点，顶口吊点保持不动，直至钢护筒下放竖直，解除中间两吊点，由顶口吊点将钢护筒喂进导向架内。同时，在钢护筒中间两吊点的下放过程中，钢护筒部分将进入水中。

钢护筒的定位：采用GPS全站仪定位。定位船在测量的指挥下移至桩位位置，运桩船停靠浮吊。钢护筒起吊由宇航18#浮吊的两个吊钩完成。当钢护筒起吊竖直后，将钢护筒送进导向架内，卡好限位装置，并通过限位装置及桩顶口的软索调整钢护筒的倾斜度，边下放边调整，慢慢下放至泥面（此时软索受力，不让钢护筒在自重下下沉），再由测量调整钢护筒的平面位置及倾斜度，当平面位置偏差在5cm以内、倾斜度1/400以内，下放钢护筒，履带吊脱钩，起吊ICE V360型液压振动锤就位，测量再次复核钢护筒的平面位置及倾斜度，合乎施工要求后，振动下沉到位，下沉以顶标

高控制为主。

6.3.3.2、使用打桩船沉护筒

由于钢管打入桩试桩采用了大型的打桩船，因此钻孔平台钢管桩及钢护筒均可采用此打桩船施工，根据设计钻孔平台桩位按顺序施打即可。此方法的优点是不需大型起重设备及大型振动锤，节约成本。 6.3.4 钻孔施工

钻孔施工采用泥浆护壁、回旋钻机钻进气举反循环清孔的施工工艺，主要包括钻进成孔、清孔、钢筋笼制作安装和水下混凝土浇注等工序。 6.3.4.1钻机选型

桩基主要穿过砂层、砾砂层等地层，，钻孔选用气举反循环工艺进行施工，拟选用ZDK－1215、ZSD－2500型钻机，使用直径Φ1.80m的刮刀钻头钻进成孔。

钻孔桩直径2.0m~1.8m，桩径大、深度深，进入微风化花岗岩4m左右，成孔难度大，为保证成孔要求，选用ZJD2500/1500反循环凿岩钻机钻孔。

ZJD2500/1500反循环凿岩钻机性能表

钻机 型号 ZJD2500/1500 钻杆规格(mm) ￠351×20×3000 成孔最大成孔深度直径(mm) (m) 2500 150 额定 扭距(t.m) 总功率(KW) 165 排碴 方式 气举反循环 最大提升能力（t） 110 主机重(t) 15 25 6.3.4.2泥浆配置

试桩地处中华白海豚核心保护区，环保要求很高，因此钻孔泥浆拟选用轻型优质环保泥浆。桩基钻孔灌注桩施工时为防止江水被污染，必须将钻孔泥渣运回后方陆地堆渣场沉淀处理。废旧物资回收利用，不得随意抛入江中。

泥浆配合比通过试验室试配后确定.主要原材料和外加剂等在特制的25-30m3制浆池中用射流泵循环制浆,直至达到设计指标后备用。

钻孔泥浆循环利用一个泥浆池和一个专用沉渣池,过滤器组成.泥浆循环过程为: 钻孔中-----振动筛----沉渣池-----护筒------钻孔中

旋流分离器

每个钻孔的泥浆经检验指标后如果各项指标合格可重复使用,每次钻孔仅需补充流失的泥浆即可。钻进过程中和清孔的泥浆指标见下表:

各阶段泥浆参数表 序钻进土层 号 比重 粘度 S 含砂率% 酸碱泥皮失水量胶体度pH 厚mm （ml/30min） 率% 1.0～1.5 ≤2 ≤2 ≤2 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 ≥99 备注 1 新制泥浆 1.06-1.08 23-26 ≤0.5 8-10 2 3 4 护筒内 护筒外 清孔 1.06-1.10 23-26 1.08-1.10 23-26 1.03-1.10 20-25 ≤4 ≤2 ≤1 8-10 8-10 8-10 ≥96 造浆钻进 ≥96 造浆钻进 ≥99 6.3.4.3成孔

选用气举反循环钻机钻孔，泥浆循环，沉淀利用联通的泥浆池及沉渣池，泥浆选用优质环保泥浆。

由于桩基为变径桩（2.0/1.80米），护筒内径均为2.0m，钻孔桩孔径为1.8m，故分为护筒内和护筒外钻进，先利用带钢丝刷的钻头钻至护筒底口以上1m处并扫孔，然后利用φ1.8m钻头钻进，（变径位置护筒底口）至桩底。

在施工中主要采取以下措施：

A、钻头作特殊处理,在1.8m钻头上设导向装置,防止提升钻头时在护筒底部被卡住,保证钻头进出钢护筒顺畅。特别注意导向装置长度足够以及护筒底口的具体位置。

B、在提升钻头时,减慢提升速度,注意提升力和钻机提升状态的细节变化,边旋转边提升,以便钻头顺利进出钢护筒。

C、安装钻机时,测量人员应仔细放线,确保钻头中心线为桩的中心,防止偏钻。在钻进过程中对钻机底座的水平度和钻塔的垂直度随时进行检测，当发生偏钻后,应提升钻头,调整好钻机垂直度或平面位置在重新开钻。

D、加强泥浆指标的调配,采用高效优质环保泥浆作钻孔护壁泥浆,增加旋流除渣器,便于清除泥浆中的微细颗粒,提高泥浆性能的稳定性。

E、在钻孔至钢护筒底部时,控制钻孔进尺速度和钻机转速,投放适当数量的锯沫(木材短纤维),增大泥浆护壁泥皮的稳定性,防止漏浆。

F、钻出护筒后即变径位置以下2m左右时,重锤高速钻进,尽量缩短钻孔时间,争取在最短时间内完成 钻孔施工作业。

当钻深达到设计标高以上5米左右位置时，泥浆指标按终孔的泥浆指标控制，从而尽量缩短终孔后清孔的时间。当钻深达到设计标高后，经监理批准后，将钻头提离孔底30-50cm连续清孔2-3小时，保证泥浆至少循环两次，泥浆的性能指标达到:比重1.03-1.08,粘度20-25S,含砂率小于1%时,才能拆钻杆、移钻机，进行成桩作业。

在钻进过程中，严防发生掉钻头，坍孔等事故，发生钻机钻进过程中有异常情况，停机查出问题并解决后方能继续钻进。

6.3.4.4检孔

成孔后对孔的质量进行检测，检测方法：孔的平面位置即用GPS检测，孔径及倾斜度用测径仪检测。 6.3.5 成桩施工

6.3.5.1钢筋笼制安

后场加工：钢筋笼加工制作在钢筋加工场内进行。加工场设3条台座，台座由混凝土与型钢支撑为主筋定位半圆钢板架构成，在支架安装固定过程中用经伟仪及水准仪进行轴线控制和找平。为保证钢筋笼上、下及断面齐平并防止钢筋笼在制作过程中发生纵向变形，在底胎模一端头设10MM钢板挡板，并用I16支撑稳固。钢筋笼制作时，先在制作好的加劲箍内加焊“十”支撑（支撑采用Ⅱ级钢筋Ф28），然后在底胎模上按设计间距进行布置。在钢筋笼制作完成后，进行绕箍。在每节钢筋两端接头断面错开的1.5M范围之内，为方便钢筋连接，螺旋钢筋盘绕收拢预留在两端头接头断面外，暂不绑扎固定，待现场主筋连接好后，再下放绑扎到位。在螺旋钢筋绑扎时，扎丝头子不伸出钢筋笼外。螺旋箍绑扎完成后进行塑料垫块的安装，垫块每间隔2M呈梅花形布置。垫块强度和密实性不低于钻孔桩砼强度（C40）。

钢筋笼后场制作加工图见图 钢筋笼后场加工制作图 钢筋笼的运输：钢筋笼运输按先底节，后顶节的顺序进行。钢筋笼在后场用吊车吊至运输卡车之上，四周塞垫稳固，两侧用6个花兰螺丝或2T手拉葫芦锁死。钢筋

笼运输至码头上，用20T桅杆吊转运至驳船上。钢筋笼在驳船上单层堆放以防止钢筋笼变形，并且堆放时要求钢筋笼内的十字型支撑保持一根水平，一根垂直向下受力，严禁在十字型支撑斜置的情况下进行堆放。钢筋笼之间应保持一定的距离，以便于起吊时人工穿索。

钢筋笼运输工序图见图 运输卡车江堤栈桥桥台2.47%运输驳船5.50贝雷架450施工水位0.3施工水位0.3 钢筋笼运输工序图 钢筋笼经驳船运输至施工平台后，用起重船分节吊入桩孔接长下放、定位。按分段顺序吊起钢筋笼，缓慢下放钢筋笼并通过人工转动钢筋笼使之与桩内钢筋笼主筋对齐，然后进行直螺纹接头连接。连接完成后进行下放。在下放过程中，割除钢筋笼内的各种支撑，在每节钢筋笼最上端的米字形支撑暂不割除，在下节钢筋连接完成后，再行割除。在割除支撑时，要求用直径为4分的白综绳绑扎好后再行割除，严禁掉入孔中。割除的支撑，经运回后场，周转使用。连接完成后，略为提起钢筋笼，取下活动式吊耳，进行下放。为了满足钢筋笼起吊和换钩的要求，每节钢筋笼设8个吊耳，8个吊耳均匀设在最顶端加劲箍上。最顶上一节设置吊耳位置加劲箍采用双加劲箍，并进行支撑加强。为加快钢筋笼在长节接长时的速度，在护筒口均布设置4个活动式吊耳。在设置吊耳位置的加劲箍进行加强。

6.3.5.2水下混凝土浇筑

水下砼浇注是钻孔灌注桩施工的主要工序，也是影响桩身质量的关键。灌注前须仔细测量沉碴，若混凝土灌注前沉碴超过设计要求，须进行第二次清孔，满足设计要求经现场监理工程师认可后，才能灌注水下砼。

混凝土配合比设计：桩身砼标号为C45，混凝土配合比设计通过试配确定，砼除

满足强度要求外，还应符合下列要求：

1）粗集料采用级配良好的花岗岩碎石，粒径5～25mm。

2）细集料宜采用级配良好的中砂，细度模数应控制在2.3～2.8。 3）胶凝材料宜不小于380kg／m3，改善混凝土的和易性、流动性。 4）混凝土初凝时间大于10h，终凝时间小于15小时。

5）混凝土的坍落度控制在20～22cm，3h以后不小于16cm，流动度不小于50cm。 6）混凝土具有良好的和易性、流动性、泵送性，可掺入适量的粉煤灰及外加剂。 导管水密性试验：本工程水下砼浇注导管选用壁厚δ=12mm，φ外=325mm的无缝钢管，连接为T型螺纹的快速接头。导管须径水密试验不漏水。水密性试验方法是把拼装好的导管先灌满水,两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与压水泵出水管相接，启动压水泵给导管注入压力水，当压水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。

混凝土浇筑设备：混凝土浇筑采用1艘150m3/h混凝土拌合船“港渝1号”

“港渝1号”砼搅拌船主要技术参数表

理论生产能力 船 长 L 型 宽 B 型 深 D 设计吃水 ds 结构吃水 dg 石料舱容积 150m3/h 75.00m 13.30m 3.40m 1.80m 2.50m 300m3 砼浇注：钻孔桩的最大混凝土方量约142.5m3，预计3.0小时左右浇注完成。因此混凝土拌制采用一艘150M3/H水上搅拌船布置2台搅拌站，2台TB60型拖泵经2台布料杆输送砼至平台集料斗，通过料门为漏斗放料灌注。

混凝土封底灌注采用拨球法，即在漏斗底部用黄油和塑料薄膜密封，再用塞子在导管口压住塑料薄膜。塞子通过钢丝绳挂在起重设备吊钩上，漏斗也通过另一套钢丝绳挂在起重设备吊钩上，两根钢丝绳长度不同，导管封底时可提升塞子一定高度而小料斗不受影响，当混凝土堵塞导管时可提升漏斗从而提高导管悬空，增大压差便于混凝土下落。当集料斗内混凝土方量达到封底方量后，开启集料斗料门通过溜槽给漏斗供料，当漏斗内灌满混凝土后立即吊出塞子，使混凝土沿导管下落，同时保持集料斗

的储料不间断地通过漏斗和导管灌注至水下，从而完成首批混凝土的灌注。封底成功后，随即转入正常灌注阶段。混凝土经泵送，不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至水下，直至完成整根桩的浇筑。正常灌注阶段导管埋深控制在4~10m，且每20~30分钟测量一次砼面标高，测点不少于2个，当测点出现较大的高差时，应及时调整导管埋深，同时混凝土在护筒刃脚以下时须保持护筒内泥浆面高于水位1.5m。灌注至扩大截面处时，导管提升至扩大截面下约2m，稍加大混凝土灌注速度和混凝土的塌落度，当混凝土面高于扩大截面处3m后，将导管提升至扩大截面处上1m，继续灌注至桩顶。当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的高度是否准确，当确定混凝土的顶面标高到位后，停止灌注，及时拆除灌注导管。灌注完成时，砼面应不小于设计桩顶标高0.5～1.0m，以保证桩头砼质量。

在灌注过程中，孔内排出的泥浆经排浆管引流至排渣驳上，定点排放处理。 7、试桩测试

港珠澳大桥主体工程桥梁大直径钢管复合桩试桩

1、工程概况

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道，是列入《国家高速公路网规划》的重要交通建设项目。建设内容包括：海中主体工程（粤港分界线至珠澳口岸之间区段）、香港界内跨海桥梁、香港口岸、珠澳口岸、香港连接线、珠海连接线及澳门连接桥。项目总平面布置见图1。

主体工程范围：粤港分界线至珠澳口岸之间区段，总长29.6公里，其中桥梁长约22.9公里，沉管隧道长5.99公里(不含桥隧过渡段)，为实现桥隧转换设置两个长度各为625米的隧道人工岛。

图1 港珠澳大桥项目总平面布置图

2、研究目的和意义

工程区域地质情况较复杂、环境保护要求高，缺乏可以利用的试桩资料；大直径钢管复合桩属创新技术，因钢管复合桩的钢管内壁需要设置剪力环等构造，考虑到内壁剪力环对施工的影响，有必要在工程区域内进行工艺试桩研究，探索并积累大直径钢管复合桩成孔及成桩施工经验，研究并验证大直径钢管复合桩的施工设备、施工组织、施工泥浆和施工参数（如混凝土配合比、混凝土初凝时间等），为大直径钢管复合桩施工组织及施工图设计提供依据；另外，通过大直径钢管复合桩承载力试验，获取各土层及桩端持力层有关参数、测定桩基沉降和变形，为进一步核定大直径钢管复合桩各项设计参数和单桩极限承载力提供参考依据。

3、试桩布置

港珠澳大桥主体工程桥梁试桩统一采用本项目建立的平面及高程控制测量系统。 大桥施工将建立海中临时参考站及测量控制点，为满足海中桥梁施工测量定位的需要，拟在青州航道桥、江海直达船航道桥和九州航道桥附近的试桩平台上建立

GNSS临时参考站。经研究，三个参考站宜设在K19、K27和K33处，位于桥轴线北侧100米左右。

根据桥位处水文及地质情况，大直径钢管复合桩的试桩位置结合海上测量平台的选点需要，拟选定在江海直达船航道桥附近桥轴线北侧100米左右。

在试桩平台上均可设置强制归心观测墩，用于安置GPS接收机和电子全站仪进行施工测量。

根据以上要求及试桩需要相结合，各类试桩的具体位置及相应的轴线桩号见下表。

序号 1 2 3 4 5 6 相应轴线桩号 K19+003 K19+003 K27+033 K27+033 K33+317 K33+317 X-坐标 Y-坐标 相应的钻孔号 试桩类型 直径2.0m钢管桩 直径2.0m钢管桩 直径2.2~2.0m钢管复合桩 直径2.2~2.0m钢管复合桩 直径2.0~1.8m钻孔灌注桩 直径2.0~1.8m钻孔灌注桩 桩底标高(m) -93.7 -93.7 -104.3 -104.3 -43.1 -43.1 单桩轴向受压承载力容许值(kN) 12357 12357 35047 35047 28372 28372 2465321.918 38471489.298 CKQ17 2465327.908 38471488.956 CKQ17 2461718.405 38464471.457 CKQ41 2461724.201 38464469.906 CKQ41 2458844.096 38458916.939 2458848.234 38458914.133 JDQ09 JDQ09 表注：试桩桩底标高为暂定值。

4、研究工作内容

1. 完成试桩结构设计及试桩研究工作大纲编制。 2. 完成一组共两根钢管复合桩的试桩研究。

3. 研究大直径钢管复合桩成孔、成桩施工工艺，研究并确定适合本项目的轻质化学泥浆及清孔措施；单桩承载力测试；测试各土层及桩端持力层有关参数，测定桩基沉降和变形；在施工过程中探索和总结降低钢管插打噪音、有利于环保及无污染的施工措施。

4. 试桩结束后，其试桩结构将用作施工海上测量平台。

5、主要技术要求

⑴ 本试桩既是承载力试桩，也是施工工艺试桩，因此专题承担单位应制定详细

的钢管复合桩施工方案并报业主及设计单位审核；

⑵ 钢管复合桩施工所采用作业平台强度应满足风浪及大型施工设备承载的要

求；

⑶ 桩基钢管应采用Q345C钢板，钢管的壁厚及钢管内壁的剪力环等构造见附

图资料。钢管底口应进行加劲，且设置刃脚以减小沉放阻力。钢管在运输过程中两端需加强以避免变形，起吊支点范围内需设局部加强。钢管在沉放、插打施工工程中应采用导向架或其它有效措施严格控制施工精度。钢管的垂直度误差不得大于1/400，桩顶中心的平面位置误差不得大于5cm； ⑷ 钢管复合桩成孔建议采用旋转钻机气举反循环法施工。施工单位应根据桩

径、桩长、钢管长度、钢管重量及钢筋笼总重等各项施工参数合理选择钻机、起重设备及其它施工设备；

⑸ 试桩桩基桩径大、钻孔深，钢管外水位受潮位变化影响大，钻孔过程中容易

出现缩径和漏浆等现象，因此施工单位在钻孔施工过程中应通过工艺试验配制不分散、低固相、高粘度的轻质化学泥浆护壁；密切注视潮位变化，确保钢管内水位比潮位高2.0m左右；定时对孔内泥浆进行检测，保证孔内泥浆性能指标符合要求；制订严密的防掉钻、防塌孔的技术保证和应急处理措施； ⑹ 施工单位应预计将来工程全面开工期间混凝土拌和站的可能布置位置、生产

能力以及海上交通情况，合理确定单桩混凝土浇注时间。并据此进行桩基C45水下混凝土配合比试验，确定混凝土初凝时间，以保证成桩质量； ⑺ 施工过程中施工单位应对试桩周围河床泥面局部冲刷情况进行观测，最终提

供桩周局部冲刷的实测资料及桩周河床冲淤与水流的关系； ⑻ 钢管复合桩在承载力试桩前，应通过声测法检测桩身的完整性；

⑼ 试桩施工完成后，施工单位应及时总结（包括对轻质化学泥浆、清孔措施、

钢管插打噪音和减噪措施效果进行评价）、整理施工的成功经验及不足之处，对大直径超长桩的施工方法、施工精度、施工设备及施工组织提出实施性指

导意见；

⑽ 试桩采用自平衡法加载，荷载箱的位置宜选在桩基底部；

⑾ 承载力试桩过程中应确定桩的极限承载力，并给出各土层对桩的侧向极限摩

阻力、桩端极限承载力、各土层界面上的沉降位移、桩端位移、桩身弹性压缩及土层的塑性变形等情况；

⑿ 测试单位应根据实际试桩要求，合理布设所需检测仪器、预埋测试元件； ⒀ 承载力试桩完成后测试单位应提供试桩工程报告，要求综合分析试验成果并

提供指导性意见。

⒁ 控制混凝土外壁泥皮厚度等工艺分析。 6、复合桩施工 6.1 施工方案

打设辅助钢管桩及钢筒搭设钻孔平台进行复合桩施工。

钢管桩采用打桩船或者振动锤施沉，采用泥浆护壁、回旋钻气举反循环成孔工艺，搅拌船浇筑水下混凝土。

所有桩内先用钻头带钢丝刷的钻机钻孔至钢管桩底口以上1m位置，再用所选型号钻机钻孔至终孔；灌注混凝土用导管在钢筋笼施工完成前先进行短节接长，当钢筋笼连接、固定完成后，再进行长节接长；所浇筑混凝土均用搅拌船生产、泵送至安置在需浇混凝土孔旁的大集料斗中，再通过溜槽、小料斗、导管进行水下混凝土浇注。 6.2 施工工艺流程

施工工艺流程。

钻孔平台搭设形成 泥浆净化系统形成 钻机就位安装、调试 泥浆池、沉淀池就位 排渣系统形成 钻孔 泥浆制备形成循环系统 成孔并清孔 实验室按施工要求配置 导管接长 检测泥浆合格后提钻并检孔 满足规范及设计要求 不满足规范及设计要求 移钻机、下放钢筋笼 下钻头进行扫孔 下放导管 合格 沉渣检测 不合格 合格 浇注水下混凝土 二次清孔 桩基检测 钻孔桩施工工艺流程图

6.3 钻孔平台搭设 6.3.1钻孔平台设计

钻孔平台由桩基、梁系组成，每个钻孔平台用9根￠1000×10mm辅助钢管桩支撑，桩长为30m左右，桩间用Φ500×8mm的钢管连接，主承重梁为贝雷梁、I25分配梁及10mm厚钢面板组成，平台顶标高为+8m。钻孔平台结构具体见图。

6.3.2复合桩钢钢管桩加工、运输

钢护筒直径2.25m，壁厚25mm，桩尖2m壁厚32mm，长度64.08m，单根重量92.706t。

在钢管打入桩加工厂同时加工。

如果钢管桩采用打桩船施沉，按整根加工，如果采用振动锤施沉，分两节加工，第一节长度45m，第二节长度19.08m，现场第一节施沉后接长第二节，采用焊接接长。

钢护筒均按设计规格加工制作，出厂检验合格后，用驳船运输至施工现场。 为防止钢护筒在吊运及沉放过程中发生变形，φ2000钢护筒底口100cm范围内用12mm钢板设置加强圈，顶底口用［型钢设置“米”型内支撑，为防止下沉过程中管桩底口变形或拉裂，钢护筒吊直后应将底口“米”内支撑割除。φ1400钢护筒底口各80cm范围内用10mm钢板设置加强圈。 6.3.3复合钢管桩沉放

钢护筒施沉有两种施工方案：1使用振动锤沉钢管桩 2、使用打桩船沉钢管桩 6.3.3.1、钢护筒用振动锤施沉

起重船的选择：单根钢管桩长64.08m，分两节施工，第一节长度45m，重65.103t，第二节长度19.08m，重27.603t，采用起重能力为2000kN的全回旋转起重船“宇航18#”，性能指标见表。

宇航18#性能表

振动锤的配置：一般情况下，选择振动锤需满足两个条件：一是振动锤的激振力FR应大于土的动摩阻力Fu；二是振动锤的激振力FR应大于振动系统结构重量W的1.20～1.40倍。

土的动摩阻力Fu： Fu＝?Kl×U×Li×τl=0.4×7.065×（7.4×11+9.8×13+18.8×17+11.1×

30+7×90+0.75×95）=4416KN

式中：Kl——土层液化系数，K1＝0.4。

Li——钢管桩在不同土层中的入土深度。 U—— 钢管桩周边长度，U=7.065m。

τl——不同土层的单位摩阻力。（地质孔CKQ41） W——钢管桩和振动锤自重。

应选择击振力大于4416KN的振动锤，选用2台ICE V360振动锤并联。

单台ICE V360振动锤性能表 基本参数 振动锤外形尺寸（mm） 动力柜外形尺寸（mm） 长 2415 宽 815 高 2110 长 965 宽 356 高 788 振动锤 11798 重量（kg） 动力柜 10160 液压头 785 机械性能 偏心力矩 130kg.m 最大激振力 3203kN 最大上拔力 2000KN 空载振幅 37mm 功率 783Kw/2100RPM

钢管桩的起吊：浮吊一吊钩挂两根软索吊钢护筒顶口的两个吊点，另一吊钩挂两根φ52钢丝绳起吊中间两个吊点。起吊中：在开始平吊中，中间两吊点受力，顶口吊点不受力，单需带紧软索；起吊至一定高度（35～40米）后，开始下放中间两个吊点，顶口吊点保持不动，直至钢护筒下放竖直，解除中间两吊点，由顶口吊点将钢护筒喂进导向架内。同时，在钢护筒中间两吊点的下放过程中，钢护筒部分将进入水中。

钢护筒的定位：采用GPS全站仪定位。定位船在测量的指挥下移至桩位位置，运桩船停靠浮吊。钢护筒起吊由宇航18#浮吊的两个吊钩完成。当钢护筒起吊竖直后，

将钢护筒送进导向架内，卡好限位装置，并通过限位装置及桩顶口的软索调整钢护筒的倾斜度，边下放边调整，慢慢下放至泥面（此时软索受力，不让钢护筒在自重下下沉），再由测量调整钢护筒的平面位置及倾斜度，当平面位置偏差在5cm以内、倾斜度1/400以内，下放钢护筒，履带吊脱钩，起吊ICE V360型液压振动锤就位，测量再次复核钢护筒的平面位置及倾斜度，合乎施工要求后，第一节钢管桩振动下沉到平台顶部1m左右停止下沉，吊开振动锤，焊接接长第二节钢管桩，起吊ICE V360型液压振动锤就位，振动下沉到位，下沉以顶标高控制为主。

6.3.3.2、使用打桩船沉护筒

由于钢管打入桩试桩采用了大型的打桩船，因此钻孔平台钢管桩及钢护筒均可采用此打桩船施工，根据设计钻孔平台桩位按顺序施打即可。此方法的优点是不需大型起重设备及大型振动锤，节约成本。

复合桩钢管入土深度深，打入精度要求高：平面位置误差不大于5cm，钢管桩误差不大于1/400，不知打桩船打入钢管桩的精度能否达到这个要求。

打桩船施打钢管桩的方法与钢管打入桩试桩相同 6.3.4 钻孔施工

钻孔施工采用泥浆护壁、回旋钻机钻进气举反循环清孔的施工工艺，主要包括钻进成孔、清孔、钢筋笼制作安装和水下混凝土浇注等工序。 6.3.4.1钻机选型

桩基主要穿过砂层、砾砂层等地层，，钻孔选用气举反循环工艺进行施工，拟选用ZDK－1215、ZSD－2500型钻机，使用直径Φ1.80m的刮刀钻头钻进成孔。

钻孔桩直径2.0m~1.8m，桩径大、深度深，进入微风化花岗岩4m左右，成孔难度大，为保证成孔要求，选用ZJD2500/1500反循环凿岩钻机钻孔。

ZJD2500/1500反循环凿岩钻机性能表

钻机 型号 ZJD2500/1500 钻杆规格(mm) ￠351×20×3000 成孔最大成孔深度直径(mm) (m) 2500 150 额定 扭距(t.m) 总功率(KW) 165 排碴 方式 气举反循环 最大提升能力（t） 110 主机重(t) 15 25 6.3.4.2泥浆配置

试桩地处中华白海豚核心保护区，环保要求很高，因此钻孔泥浆拟选用轻型优质环保泥浆。桩基钻孔灌注桩施工时为防止江水被污染，必须将钻孔泥渣运回后方陆地

堆渣场沉淀处理。废旧物资回收利用，不得随意抛入江中。

泥浆配合比通过试验室试配后确定.主要原材料和外加剂等在特制的25-30m3制浆池中用射流泵循环制浆,直至达到设计指标后备用。

钻孔泥浆循环利用一个泥浆池和一个专用沉渣池,过滤器组成.泥浆循环过程为: 钻孔中-----振动筛----沉渣池-----护筒------钻孔中

旋流分离器

每个钻孔的泥浆经检验指标后如果各项指标合格可重复使用,每次钻孔仅需补充流失的泥浆即可。钻进过程中和清孔的泥浆指标见下表:

各阶段泥浆参数表

序钻进土层 号 比重 粘度 S 含砂率% 酸碱泥皮失水量胶体度pH 厚mm （ml/30min） 率% 1.0～1.5 ≤2 ≤2 ≤2 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 ≥99 备注 1 新制泥浆 1.06-1.08 23-26 ≤0.5 8-10 2 3 4 护筒内 护筒外 清孔 1.06-1.10 23-26 1.08-1.10 23-26 1.03-1.10 20-25 ≤4 ≤2 ≤1 8-10 8-10 8-10 ≥96 造浆钻进 ≥96 造浆钻进 ≥99 6.3.4.3成孔

选用气举反循环钻机钻孔，泥浆循环，沉淀利用联通的泥浆池及沉渣池，泥浆选用优质环保泥浆。

由于桩基为变径桩（2.0/1.80米），护筒内径均为2.0m，钻孔桩孔径为1.8m，故分为护筒内和护筒外钻进，先利用带钢丝刷的钻头钻至护筒底口以上1m处并扫孔，然后利用φ1.8m钻头钻进，（变径位置护筒底口）至桩底。

在施工中主要采取以下措施：

A、钻头作特殊处理,在1.8m钻头上设导向装置,防止提升钻头时在护筒底部被卡住,保证钻头进出钢护筒顺畅。特别注意导向装置长度足够以及护筒底口的具体位置。

B、在提升钻头时,减慢提升速度,注意提升力和钻机提升状态的细节变化,边旋转边提升,以便钻头顺利进出钢护筒。

C、安装钻机时,测量人员应仔细放线,确保钻头中心线为桩的中心,防止偏钻。在钻进过程中对钻机底座的水平度和钻塔的垂直度随时进行检测，当发生偏钻后,应提升钻头,调整好钻机垂直度或平面位置在重新开钻。

D、加强泥浆指标的调配,采用高效优质环保泥浆作钻孔护壁泥浆,增加旋流除渣

器,便于清除泥浆中的微细颗粒,提高泥浆性能的稳定性。

E、在钻孔至钢护筒底部时,控制钻孔进尺速度和钻机转速,投放适当数量的锯沫(木材短纤维),增大泥浆护壁泥皮的稳定性,防止漏浆。

F、钻出护筒后即变径位置以下2m左右时,重锤高速钻进,尽量缩短钻孔时间,争取在最短时间内完成 钻孔施工作业。

当钻深达到设计标高以上5米左右位置时，泥浆指标按终孔的泥浆指标控制，从而尽量缩短终孔后清孔的时间。当钻深达到设计标高后，经监理批准后，将钻头提离孔底30-50cm连续清孔2-3小时，保证泥浆至少循环两次，泥浆的性能指标达到:比重1.03-1.08,粘度20-25S,含砂率小于1%时,才能拆钻杆、移钻机，进行成桩作业。

在钻进过程中，严防发生掉钻头，坍孔等事故，发生钻机钻进过程中有异常情况，停机查出问题并解决后方能继续钻进。

6.3.4.4检孔

成孔后对孔的质量进行检测，检测方法：孔的平面位置即用GPS检测，孔径及倾斜度用测径仪检测。 6.3.5 成桩施工

6.3.5.1钢筋笼制安

后场加工：钢筋笼加工制作在钢筋加工场内进行。加工场设3条台座，台座由混凝土与型钢支撑为主筋定位半圆钢板架构成，在支架安装固定过程中用经伟仪及水准仪进行轴线控制和找平。为保证钢筋笼上、下及断面齐平并防止钢筋笼在制作过程中发生纵向变形，在底胎模一端头设10MM钢板挡板，并用I16支撑稳固。钢筋笼制作时，先在制作好的加劲箍内加焊“十”支撑（支撑采用Ⅱ级钢筋Ф28），然后在底胎模上按设计间距进行布置。在钢筋笼制作完成后，进行绕箍。在每节钢筋两端接头断面错开的1.5M范围之内，为方便钢筋连接，螺旋钢筋盘绕收拢预留在两端头接头断面外，暂不绑扎固定，待现场主筋连接好后，再下放绑扎到位。在螺旋钢筋绑扎时，扎丝头子不伸出钢筋笼外。螺旋箍绑扎完成后进行塑料垫块的安装，垫块每间隔2M呈梅花形布置。垫块强度和密实性不低于钻孔桩砼强度（C40）。

钢筋笼后场制作加工图见图

钢筋笼后场加工制作图 钢筋笼的运输：钢筋笼运输按先底节，后顶节的顺序进行。钢筋笼在后场用吊车吊至运输卡车之上，四周塞垫稳固，两侧用6个花兰螺丝或2T手拉葫芦锁死。钢筋笼运输至码头上，用20T桅杆吊转运至驳船上。钢筋笼在驳船上单层堆放以防止钢筋笼变形，并且堆放时要求钢筋笼内的十字型支撑保持一根水平，一根垂直向下受力，严禁在十字型支撑斜置的情况下进行堆放。钢筋笼之间应保持一定的距离，以便于起吊时人工穿索。

钢筋笼运输工序图见图 运输卡车江堤栈桥桥台2.47%运输驳船5.50贝雷架450施工水位0.3施工水位0.3 钢筋笼运输工序图 钢筋笼经驳船运输至施工平台后，用起重船分节吊入桩孔接长下放、定位。按分段顺序吊起钢筋笼，缓慢下放钢筋笼并通过人工转动钢筋笼使之与桩内钢筋笼主筋对齐，然后进行直螺纹接头连接。连接完成后进行下放。在下放过程中，割除钢筋笼内的各种支撑，在每节钢筋笼最上端的米字形支撑暂不割除，在下节钢筋连接完成后，再行割除。在割除支撑时，要求用直径为4分的白综绳绑扎好后再行割除，严禁掉入孔中。割除的支撑，经运回后场，周转使用。连接完成后，略为提起钢筋笼，取下活动式吊耳，进行下放。为了满足钢筋笼起吊和换钩的要求，每节钢筋笼设8个吊耳，8个吊耳均匀设在最顶端加劲箍上。最顶上一节设置吊耳位置加劲箍采用双加劲箍，并进行支撑加强。为加快钢筋笼在长节接长时的速度，在护筒口均布设置4个活动式吊耳。在设置吊耳位置的加劲箍进行加强。

6.3.5.2水下混凝土浇筑

水下砼浇注是钻孔灌注桩施工的主要工序，也是影响桩身质量的关键。灌注前须仔细测量沉碴，若混凝土灌注前沉碴超过设计要求，须进行第二次清孔，满足设计要求经现场监理工程师认可后，才能灌注水下砼。

混凝土配合比设计：桩身砼标号为C45，混凝土配合比设计通过试配确定，砼除满足强度要求外，还应符合下列要求：

1）粗集料采用级配良好的花岗岩碎石，粒径5～25mm。

2）细集料宜采用级配良好的中砂，细度模数应控制在2.3～2.8。 3）胶凝材料宜不小于380kg／m3，改善混凝土的和易性、流动性。 4）混凝土初凝时间大于10h，终凝时间小于15小时。

5）混凝土的坍落度控制在20～22cm，3h以后不小于16cm，流动度不小于50cm。 6）混凝土具有良好的和易性、流动性、泵送性，可掺入适量的粉煤灰及外加剂。 导管水密性试验：本工程水下砼浇注导管选用壁厚δ=12mm，φ外=325mm的无缝钢管，连接为T型螺纹的快速接头。导管须径水密试验不漏水。水密性试验方法是把拼装好的导管先灌满水,两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与压水泵出水管相接，启动压水泵给导管注入压力水，当压水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。

混凝土浇筑设备：混凝土浇筑采用1艘150m3/h混凝土拌合船“港渝1号”

“港渝1号”砼搅拌船主要技术参数表

理论生产能力 船 长 L 型 宽 B 型 深 D 150m3/h 75.00m 13.30m 3.40m 设计吃水 ds 结构吃水 dg 石料舱容积 1.80m 2.50m 300m3 砼浇注：钻孔桩的最大混凝土方量约142.5m3，预计3.0小时左右浇注完成。因此混凝土拌制采用一艘150M3/H水上搅拌船布置2台搅拌站，2台TB60型拖泵经2台布料杆输送砼至平台集料斗，通过料门为漏斗放料灌注。

混凝土封底灌注采用拨球法，即在漏斗底部用黄油和塑料薄膜密封，再用塞子在导管口压住塑料薄膜。塞子通过钢丝绳挂在起重设备吊钩上，漏斗也通过另一套钢丝绳挂在起重设备吊钩上，两根钢丝绳长度不同，导管封底时可提升塞子一定高度而小料斗不受影响，当混凝土堵塞导管时可提升漏斗从而提高导管悬空，增大压差便于混凝土下落。当集料斗内混凝土方量达到封底方量后，开启集料斗料门通过溜槽给漏斗供料，当漏斗内灌满混凝土后立即吊出塞子，使混凝土沿导管下落，同时保持集料斗的储料不间断地通过漏斗和导管灌注至水下，从而完成首批混凝土的灌注。封底成功后，随即转入正常灌注阶段。混凝土经泵送，不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至水下，直至完成整根桩的浇筑。正常灌注阶段导管埋深控制在4~10m，且每20~30分钟测量一次砼面标高，测点不少于2个，当测点出现较大的高差时，应及时调整导管埋深，同时混凝土在护筒刃脚以下时须保持护筒内泥浆面高于水位1.5m。灌注至扩大截面处时，导管提升至扩大截面下约2m，稍加大混凝土灌注速度和混凝土的塌落度，当混凝土面高于扩大截面处3m后，将导管提升至扩大截面处上1m，继续灌注至桩顶。当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的高度是否准确，当确定混凝土的顶面标高到位后，停止灌注，及时拆除灌注导管。灌注完成时，砼面应不小于设计桩顶标高0.5～1.0m，以保证桩头砼质量。

在灌注过程中，孔内排出的泥浆经排浆管引流至排渣驳上，定点排放处理。 7、试桩测试

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