千岛湖大桥深水栽桩成桩质量研究课件.ppt

1、确保千岛湖大桥深水栽桩成桩质量确保千岛湖大桥深水栽桩成桩质量科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关目目 录录一、工程概况及小组简介一、工程概况及小组简介 二、选择课题二、选择课题 三、设定目标三、设定目标 四、提出各种方案及确定最佳方案四、提出各种方案及确定最佳方案 五、制定对策五、制定对策 六、实施对策六、实施对策 七：确认效果七：确认效果 八、标准化八、标准化 九、巩固与今后打算九、巩固与今后打算一、工程概况一、工程概况科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量 千岛湖大桥位于国家AAAA级千岛湖风景区，是连接“杭州西湖 千岛湖 安徽黄山”旅游干线

2、的枢纽工程，同时为国内首例采用深水栽桩技术施工的项目。全桥共16个墩台，14个水中墩，采用高桩承台钻孔桩基础连续刚构18#墩，连续梁02#墩均采用了1.8m，1.5m嵌岩锚固钢管混凝土桩，钻孔孔径为2.4m，2.1m,河床覆盖层均较薄。浅水区（水深约25m）0#，01#，03#，04#，9#均为1.5m倾斜裸岩钻孔桩基础。本桥的柔性钢管砼嵌岩锚固桩和915m长一联的V形墩连续刚构施工具有国内领先水平。课题名称课题名称科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量小组名称小组名称千岛湖大桥项目部深水栽桩千岛湖大桥项目部深水栽桩QCQC小组小组 注册日期

3、注册日期20032003年年3 3月月活动时间活动时间20032003年年3 3月月 2003 2003年年7 7月月课题类型课题类型创新型创新型小小 组组 成成 员员 概概 况况姓名姓名年龄年龄学历学历专业职称专业职称QCQC学时学时小组内职务小组内职务2626本科本科助工助工6868组长组长3838本科本科高工高工7272技术顾问技术顾问3434本科本科工程师工程师7272技术顾问技术顾问6666本科本科高工高工专训专训技术顾问技术顾问3030本科本科工程师工程师6868组员组员2626大专大专助工助工4848组员组员3030中专中专助工助工6868组员组员3232大专大专助工助工4848

4、组员组员3737中技中技装吊工装吊工4242组员组员科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量选题理由选题理由施工项目意义大项目施工难度大本工程为国内桥梁施工中首例采用深水栽桩技术施工的项目,是大桥局在浙江杭州地区的重点工程。水深达45m50m，覆盖层浅且为倾斜裸岩钻孔，深水栽桩施工技术含量高,无可以借鉴的工程实例，现场施工需要靠科学实验攻关进行。科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量框梁吊管湖水高程钢护筒

5、顶设计高程钢管顶设计高程设计砼外翻面高程湖床高程砼外翻预期高程桩底设计高程深水栽桩示意图 千岛湖大桥钢管砼桩深千岛湖大桥钢管砼桩深水栽桩施工时，深水区的水栽桩施工时，深水区的1#8#墩、墩、02#墩钻孔桩施工墩钻孔桩施工采用浮式平台施工方案，冲采用浮式平台施工方案，冲吸反循环清水钻成孔，将吸反循环清水钻成孔，将1.8m的主体钢管和钢筋笼的主体钢管和钢筋笼“栽入栽入”孔径孔径2.4m的岩石中的岩石中，钢管用吊管担在钢护筒的，钢管用吊管担在钢护筒的框梁上，为了精确定位主体框梁上，为了精确定位主体钢管，底节钢管下部加焊钢管，底节钢管下部加焊“耳形耳形”导向，然后进行水封导向，然后进行水封砼砼“栽桩栽

6、桩”。为了检测砼外。为了检测砼外翻高度能否达到预期目标：翻高度能否达到预期目标：H2D和设计上要求，我们和设计上要求，我们现场做了两次砼外翻模拟试现场做了两次砼外翻模拟试验予以验证。验予以验证。砼外翻模拟试验砼外翻模拟试验科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量1 1、将桩径、钢管及水封导管按比、将桩径、钢管及水封导管按比例缩小例缩小1 1倍进行模拟试验，即采用倍进行模拟试验，即采用1.2m1.2m钢护筒钢护筒,0.9m0.9m钢管，钢管，150mm150mm导管进行模拟实验。试验导管进行模拟实验。试验结果表明结果表明:150mm150mm水封

7、导管内径偏水封导管内径偏小不能满足普通砼灌注需要。小不能满足普通砼灌注需要。2 2、钢管直径缩小至、钢管直径缩小至1.2m1.2m，孔径缩，孔径缩小至小至1.7m1.7m，使用，使用300mm300mm导管进行导管进行模拟实验。试验结果表明模拟实验。试验结果表明:在砼性能在砼性能满足施工需要以及保持水头差的情满足施工需要以及保持水头差的情况下，砼的外翻高度可以达到预期况下，砼的外翻高度可以达到预期目标目标:H2D:H2D（D D为桩径）为桩径）,但是还不但是还不能保证满足设计要求。能保证满足设计要求。科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量目标

8、1目标2保证千岛湖大桥1#8#墩及02#墩钢管砼桩外侧砼外翻面达到湖床面以上0.5m。确保主体钢管与岩石的嵌固良好，满足桩基刚度要求，进而保证深水栽桩的成桩质量。三、设定目标科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量四、提出各种方案及确定最佳补救方案四、提出各种方案及确定最佳补救方案（一）（一）提出各种方案提出各种方案模拟试验，科技攻关，探模拟试验，科技攻关，探索深水索深水“栽桩栽桩”新技术。新技术。环内填充碎石环内填充碎石 后压浆模拟试验后压浆模拟试验 深水灌注细石砼深水灌注细石砼模拟试验模拟试验 深水灌注不离散砼深水灌注不离散砼模拟试验模拟试

9、验 科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量（二）、各种方案的可行性分析及评价（二）、各种方案的可行性分析及评价 可行性分析及评价可行性分析及评价：1 1、试验设备可以利用现有的抛锚船等、试验设备可以利用现有的抛锚船等大临设施及精准的试验仪器。大临设施及精准的试验仪器。2 2、技术力量实力雄厚，有丰富的理论、技术力量实力雄厚，有丰富的理论经验加以指导经验加以指导 。3 3、从试验过程看，由于、从试验过程看，由于150mm150mm导管导管过小，造成灌注砼困难，砼离析现象过小，造成灌注砼困难，砼离析现象严重，并且堵管现象难以克服。严重，并且堵管现

10、象难以克服。4 4、从试验结果看，钢管外侧砼与钢管、从试验结果看，钢管外侧砼与钢管壁粘结不密实，空洞较多，强度达不壁粘结不密实，空洞较多，强度达不到设计要求。到设计要求。深水灌注细石砼深水灌注细石砼方案不可行方案不可行 科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量 2 2、深水灌注不离散砼模拟试验、深水灌注不离散砼模拟试验 可行性分析及评价可行性分析及评价深水灌注不离散砼深水灌注不离散砼方案不可行方案不可行 从试验的过程来看，试拌的不离散砼从试验的过程来看，试拌的不离散砼线性损失太大，加水后改变水灰比，线性损失太大，加水后改变水灰比，砼强度降低，由

11、于砼强度降低，由于150mm150mm导管过小，导管过小，根本满足不了灌注要求。根本满足不了灌注要求。试验设备可以倒用方案一的相关设备；试验设备可以倒用方案一的相关设备；有相关的经验做指导；有相关的经验做指导；科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量3 3、环内填石后压浆模拟试验、环内填石后压浆模拟试验 从试验结果看3天后剥开钢护筒，2m高的碎石孔隙填充水泥浆均匀密实，使用回弹仪测得3天砼平均强度为35Mpa。环内填充碎石（5mm25mm）设置压浆管后压浆可以满足设计对桩外填充砼的要求同时，后压浆施工时容易实现。环内填石后压浆模拟试验为探索深水

12、“栽桩”新技术指明了方向。（四）、确定最佳补救方案（四）、确定最佳补救方案 水下桩外侧填石后压浆水下桩外侧填石后压浆 是深水栽桩的最佳补救方案是深水栽桩的最佳补救方案科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量制约水下桩外侧填石制约水下桩外侧填石后压浆实施的因素后压浆实施的因素 压力表未校定压力表未校定 水下桩外侧填石后压浆工艺水下桩外侧填石后压浆工艺 初步形成，理论体系未健全初步形成，理论体系未健全 水泥浆提前未试拌水泥浆提前未试拌 压浆局部不密实压浆局部不密实 存在破碎带易存在破碎带易造成压浆时串孔造成压浆时串孔 未严格按压浆未严格按压浆技术交

13、底执行技术交底执行 未进行岗前培训未进行岗前培训 压浆管接头及压浆压浆管接头及压浆 管分节不符合要求管分节不符合要求 水泥浆压浆前水泥浆压浆前未过筛处理未过筛处理 科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量未严格按压浆未严格按压浆技术交底执行技术交底执行水下桩外侧填石后压浆工艺水下桩外侧填石后压浆工艺 初步形成，理论体系未健全初步形成，理论体系未健全 存在破碎带易存在破碎带易造成压浆时串孔造成压浆时串孔压浆局部不密实压浆局部不密实科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量要因确认要因确认科学模拟试验

14、攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量序序号号要要 因因对对 策策目目 标标措措 施施地地 点点负责人负责人完成时间完成时间1 1未严格按压未严格按压浆技术交底浆技术交底执行执行开技术开技术交底会交底会作业人作业人员熟练员熟练掌握相掌握相关知识关知识让墩长对让墩长对协力队伍协力队伍进行培训进行培训施工施工现场现场姜涛姜涛张新献张新献2003.3.152003.3.152 2水下桩外侧水下桩外侧填石后压浆填石后压浆工艺初步形工艺初步形成，理论体成，理论体系未健全系未健全编写编写新工艺新工艺完善水完善水下桩外下桩外侧填石侧填石后压浆后压浆工艺工艺总工组织总工

15、组织人员进行人员进行编写并请编写并请专家评审专家评审技术技术室室郭煜郭煜张新献张新献2003.5.202003.5.203 3压浆局部压浆局部不密实不密实均 匀 对均 匀 对称 布 置称 布 置好 压 浆好 压 浆管 和 覆管 和 覆盖层盖层保证砼保证砼与钢管与钢管外侧岩外侧岩石粘结石粘结良好良好加大砂子加大砂子铺设厚度铺设厚度使压浆管使压浆管均匀对称均匀对称布置好布置好施工施工现场现场杨继辉杨继辉侯海军侯海军2003.6.102003.6.104 4易造成压浆易造成压浆时串孔时串孔加 大 砼加 大 砼外 翻 高外 翻 高度度砼 外 翻砼 外 翻高 度 面高 度 面高 出 破高 出 破碎带碎带

16、加大钢管加大钢管内外水头内外水头差，设重差，设重拌仓保证拌仓保证砼性能砼性能施工施工现场现场李海宏李海宏张国才张国才2003.7.12003.7.1科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量 实施一、在项目部技术实施一、在项目部技术管理人员中召开水下桩外管理人员中召开水下桩外侧填石后压浆技术交底会侧填石后压浆技术交底会,并让协力队伍参加学习交并让协力队伍参加学习交流流,掌握相关知识并严格掌握相关知识并严格按工艺执行按工艺执行.实施二、项目总工亲自实施二、项目总工亲自组织编写新工艺组织编写新工艺,并邀请并邀请相关专家进行工艺评审相关专家进行工艺评审

17、,方案可行后再正式下发方案可行后再正式下发执行执行。科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量实施三、填充碎石至设计标高实施三、填充碎石至设计标高后后,加大覆盖层的厚度并多次加大覆盖层的厚度并多次多点测量其高程多点测量其高程,保证覆盖层保证覆盖层铺设的均匀性铺设的均匀性,压浆拔管时要压浆拔管时要保证保证2m2m的压浆管埋深，防止后的压浆管埋深，防止后压浆时出现局部不密实现象。压浆时出现局部不密实现象。实施三实施三科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量实实 施施 四四 在在60t60t浮式钻孔平台

18、上浮式钻孔平台上设重拌仓对砼进行二次搅设重拌仓对砼进行二次搅拌拌,保证砼的性能以利于外保证砼的性能以利于外翻翻,自行设计加工简易自行设计加工简易5t5t小小吊机专门提升导管，加快吊机专门提升导管，加快灌注砼速度，保证砼在初灌注砼速度，保证砼在初凝前达到预期外翻高度，凝前达到预期外翻高度，同时钢护筒预留出浆口以同时钢护筒预留出浆口以增大钢管内外水头差反压增大钢管内外水头差反压，也可以加大砼的外翻，也可以加大砼的外翻，保证砼外翻高度高出破碎保证砼外翻高度高出破碎带带 ，避免压浆时串孔。，避免压浆时串孔。七、确认效果七、确认效果科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼

19、桩深水栽桩成桩质量3.68.9318.333.66.5518.673.66.4718.133.67.9918.530%20%40%60%80%100%高度（m）12344#墩钢管桩砼外翻高度柱状图系列3系列2系列1 由于采用水下桩外侧填充碎石后压浆进行深水由于采用水下桩外侧填充碎石后压浆进行深水栽桩的补救工作，所以首先保证了设计要求钢管砼栽桩的补救工作，所以首先保证了设计要求钢管砼桩外侧砼面达到湖床面桩外侧砼面达到湖床面0.5m0.5m以上的要求以上的要求。科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量单桩抗推试验单桩抗推试验 为了检测水下桩外侧填石

20、后压浆进行深水栽桩的效果，同为了检测水下桩外侧填石后压浆进行深水栽桩的效果，同济大学前来工地就济大学前来工地就4#4#、5#5#墩做桩基础刚度抗推试验。墩做桩基础刚度抗推试验。回填注浆回填注浆试验值 设计值 试验值 设计值 试验值 设计值 试验值 设计值10KN161913121520131120KN363834243539332230KN5857563655595034卸载20000030KN59573655593440KN807780487779754550KN112961076010799995630KN7657713631597034卸载70600090加载工况P4墩单桩抗推试验试验测

21、量、计算数据表3#桩4#桩外翻砼外翻砼 从从4#墩单桩抗推试验的数据看，顶推位置墩单桩抗推试验的数据看，顶推位置由于临时接高钢管壁较薄由于临时接高钢管壁较薄,尽管采取加固措尽管采取加固措施，也产生局部变形，致使施，也产生局部变形，致使50KN加载时测加载时测量数据略大于计算值。但总体来讲，实测数量数据略大于计算值。但总体来讲，实测数据和计算数据较吻合。由于地质条件、外翻据和计算数据较吻合。由于地质条件、外翻砼高度以及后压浆砼的性能决定，其计算嵌砼高度以及后压浆砼的性能决定，其计算嵌岩锚固位置大约在测量标高往下岩锚固位置大约在测量标高往下2m到到4m处处科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管

22、砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量回填注浆试验值设计值试验值设计值试验值设计值10KN10113028211120KN25236356442230KN433499837034卸载100304030KN35349883773440KN5046139111994550KN57571931391255630KN4234122839034卸载20160150加载工况5墩单桩抗推试验测量、计算数据表2#桩3#桩外翻砼注浆5#5#墩单桩抗推试验测量、计算数据墩单桩抗推试验测量、计算数据科学模拟试验攻关科

23、学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量单桩刚度抗推试验柱状图56561251930501001502002501234 计算值 注浆 回填石子 外翻砼桩顶位移（mm）1234 从柱状图中，我们可从柱状图中，我们可以看出在外翻砼和回填石以看出在外翻砼和回填石子两种工况下，做水平子两种工况下，做水平50KN抗推试验时，桩顶抗推试验时，桩顶位移达到位移达到193mm、125mm均大于计算模型的计算值均大于计算模型的计算值56mm，不能满足单桩的，不能满足单桩的刚度要求；而采取注浆处刚度要求；而采取注浆处理后，钢管砼桩的刚度可理后，钢管砼桩的刚度可以满足设计要求。以满

24、足设计要求。单桩抗推试验单桩抗推试验科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量 所有测试桩在卸载后，过一段时间均所有测试桩在卸载后，过一段时间均能回复到原状，这说明桩基始终处于弹能回复到原状，这说明桩基始终处于弹性工作状态，表明目前施工工艺是切实性工作状态，表明目前施工工艺是切实可行的，桩的嵌固性能能达到正常使用可行的，桩的嵌固性能能达到正常使用要求。水下桩外侧要求。水下桩外侧。科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量八、标准化八、标准化（一）将深水（一）将深水“栽桩栽桩”技术施工编入技术施工编入

25、千千岛湖大桥钻孔桩施工方案岛湖大桥钻孔桩施工方案，以便在类，以便在类似的工程应用。似的工程应用。（二）、及时进行技术总结，形成（二）、及时进行技术总结，形成水下水下桩外侧填石后压浆工艺桩外侧填石后压浆工艺，并在以后实，并在以后实践中不断改进。践中不断改进。九、巩固措施及今后打算九、巩固措施及今后打算 为了使本次活动成果能够有效的保持，本小组针对为了使本次活动成果能够有效的保持，本小组针对各项对策实施后的效果，制定了一系列的巩固措施：各项对策实施后的效果，制定了一系列的巩固措施：1 1、严格执行小组讨论所确定的深水栽桩施工方案及补、严格执行小组讨论所确定的深水栽桩施工方案及补救措施。救措施。2 2、将小组讨论指定的对策编入新的施工工艺及作业指、将小组讨论指定的对策编入新的施工工艺及作业指导书，下发给后作业队严格执行。导书，下发给后作业队严格执行。我们我们QCQC小组今后将强化深水栽桩施工过程控制和质小组今后将强化深水栽桩施工过程控制和质量监督，我们的下一个课题题目量监督，我们的下一个课题题目优化优化915m915m长一联的长一联的V V型墩施工方案型墩施工方案。科学模拟试验攻关科学模拟试验攻关 确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量确保钢管砼桩深水栽桩成桩质量