成果名称: 海上平台大直径百米嵌岩桩全套管全回转与旋挖、RCD钻机组合成桩施工技术
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司,深圳市金刚钻机械工程有限公司
主要人员: 冯栋栋,廖启明,王通,雷斌,李树青,王刚,肖牡,陈朝阳,王奕,张登奎
介绍:

    1.课题来源和背景: 海上桥桩主墩基础通设计为大直径嵌岩灌注桩,施工时需在海上搭建平台施工,通常情况下采用振动锤下入深长护筒,利用旋挖钻机钻进成孔。因其特殊的施工作业环境条件,施工时常遇到深厚海相淤泥层、砂层影响,钻进成孔时易出现塌孔、缩颈、沉渣超标等问题。同时,振动锤下护筒受深度限制,二次清孔效果差。另外,桩端持力层埋深大,超百米深钻孔的硬岩钻进困难,旋挖钻进效率低。因此亟需研发一种大直径超深嵌岩灌注桩施工技术,达到成桩质量好、施工效率高的施工目标。

     2. 技术原理及性能指标: 2.1 技术原理 本工法重点针对其特殊的施工作业环境条件和地质条件,研究采用全套管全回转钻机下放超长永久性钢套管护壁,钢套管下至岩面,有效防止了成孔过程中出现塌孔问题;覆盖层采用旋挖机套管内取土,解决了超长钻孔抓斗钢丝绳提升取土工效低的问题;硬岩钻进采取气举反循环钻机(RCD)回转钻进,配置全断面滚刀研磨硬岩,解决了旋挖钻机超深孔入岩效率低、取芯孔垂直度差的问题。 2.2 性能指标 (1)全套管下沉采用全套管全回转钻机施工,钢套管直径同设计桩径,由多节套管通过焊接连接,随旋挖钻机钻进取土逐节加接套管直至岩面,从而实现钻进过程中土层段全套管护壁。 (2)套管内减阻技术,施工时根据地层性质,采用超前取土或套管适当超前钻进,从而减小套管内土体对套管的侧摩阻力。 (3)套管外注浆减阻法,在钢套管外侧垂直方向各焊接两根通长注浆管(外径30mm,壁厚3mm),注浆管两侧采用2根螺纹钢筋(直径32mm)进行保护。 (4)套管外减阻条减阻法,在钢套管外侧垂直方向各焊接一根减阻条,钢条宽度、厚度各20mm。 (5)下节套管下沉至全套管全回转钻机操作平台顶部0.5m位置时停止下沉,将上节钢套管吊起至下节钢套管顶部,在下节套管顶部焊接限位钢板,使上下两节钢套管对齐。 (6)混凝土灌注前,采用P.O.42.5R硅酸盐水泥配置水灰比为0.5的水泥浆进行开塞,水泥浆比重2.45g/cm3、粘度18S。 (7)桩身混凝土采用超缓凝混凝土,混凝土初凝时间30h。

     3. 技术的创造性与先进性: (1)全套管全回转与旋挖、RCD钻机组合成桩技术,采用全套管跟进,套管深度至岩面,有效解决了淤泥层、砂层等不良地层塌孔问题;采用旋挖钻机土层取土,解决了冲抓取土工效低的问题。入岩时采用RCD钻机配备的全断面滚刀钻头研磨硬岩,保证了桩底沉渣厚度达标、提升了入岩效率及入岩段垂直度。 (2)超长钢套管内、外减阻下沉技术。套管内减阻采用超前取土或套管适当超前钻进,从而减小套管内土体对套管的侧摩阻力。套管外注浆减阻:在通长的套管外壁对称焊接两组注浆管,注浆液采用膨润土,从而达到减阻效果。套管外减阻条减阻:在钢套管外壁对称加焊两根通长钢条作为减阻条。 (3)桩身大体积混凝土灌注技术:为防止大体积混凝土在灌注过程中快速初凝,采用超缓凝混凝土进行灌注。在混凝土灌注之前采用水泥浆进行开塞,起到润管、避免混凝土中水泥浆粘管及防止初灌混凝土发生离析;同时,可使岩屑颗粒悬浮于水泥浆液中。水泥浆一次开塞完成后再采用混凝土进行二次开塞进行初灌。

    4. 技术的成熟程度,适用范围: 经过多个项目实践,形成了完整的施工工艺流程、技术标准、工序操作规程,达到了成桩质量好、施工效率高的效果,同时具备良好的可操作性和安全可控性,易于技术推广,具有广阔的市场前景。适用范围如下: (1)适用于在水上平台、码头及海上设施的基础工程灌注桩施工。 (2)适用于直径2500mm及以上、易塌孔地层条件下的灌注桩施工。 (3)适用于百米孔深、桩端硬岩灌注桩施工。

    5. 应用情况及存在的问题: 本技术已经应用在“澳凼第四跨海大桥G2、Z3主桥墩桩基工程”,实践证明,本技术的安全性良好,具有良好的可操作性。存在的问题主要是:当桩长超过120m时,该技术处理手段需要进一步提升。

     6.历年获奖情况 :无。

批准登记号:
登记日期: 2023-12-13
研究起止时间: 2020-06-01至2023-05-04
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省建筑业协会
评价日期: 2023-05-18