1、深厚覆盖层区域倾斜岩质基底上超长钻孔灌注桩施工及承载试验研究中国交通建设股份有限公司科技研发项目立项申请书项目名称：深厚覆盖层区域倾斜岩质基底上超长钻孔灌注桩施工及承载试验研究申报单位：路桥华东工程有限公司负 责 人：宋伟峰、张鹏飞项目经费：220万元完成时间：2010年6月 中国交通建设股份有限公司制订一、立项背景我国沿海地区地质条件复杂，如在建的浙江省台州椒江二桥，基岩面倾斜，基岩上覆盖层从岸侧至江中心70120余米。这样的地质条件给桩基的设计、施工带来巨大的困难。首先，复杂的地质条件使得桩基设计时不可避免的采用超长嵌岩桩。但由于桩岩接触的复杂性等，目前各种荷载传递模型尚无法精确描述其作用
2、机理，给设计带来困难。其次，超长的桩基给施工控制、桩基测试带来了新的挑战。如椒江二桥的桩基设计长度已达137m，其极限承载力仅190000KN。在桩基测试技术方面必须取得突破才能获得最佳的测试效果。此外，倾斜的岩面、覆盖层因潮汐等因素出现的厚度变化将导致桩基两侧压力的出现差异，基桩在施工阶段可能出现桩孔位移等病害，其不仅影响施工的顺利进行，也给桩基的正常使用带来安全隐患，同时桩基在使用过程中长期承受压力差导致的推力，其稳定性问题也不容忽视。因此，开展深厚覆盖层区域倾斜岩质基底上超长钻孔灌注桩施工及承载性能试验研究，发展超长钻孔灌注桩的设计计算方法以及相应的试验方法，对桩基设计与施工具有重要的工
3、程意义和理论价值。二、国内外研究概况及可行性分析1、国内外研究概况目前国内外在深水区的基础形式基本采用为钻孔灌注桩，基本采取的是摩擦桩和端承桩的设计思路，在近岛侧碰到类似情况曾采用沉井基础形式，采用钻孔灌注桩一般根据设计荷载以及所在地的土层参数来确定所要采取的种类，国内外近期施工的大型桥梁考虑设计荷载和沉降，一般桩径取值在200300cm，桩长在90120m，如东海大桥、广东九江大桥、上海长江大桥等。而对于浙江台州椒江水域的独特性质，椒江二桥桥位处基岩上覆盖层从岸侧至江中心70120余米，且土层摩阻力远低于其他地区同类型土层，基岩面倾斜的地质条件给桩基的设计、施工带来巨大的困难，复杂的地质条件
4、使得桩基设计时不可避免的采用超长嵌岩桩。设计单位在初步设计阶段对摩擦桩和端承桩进行过详细的计算和比选：摩擦桩方案虽然对单根桩来说施工风险小于超长端承桩，但工程量将会大幅增加，但端承桩净桩长超过130m，最长达137m，且嵌入中风化岩层3.5m以上，岩石强度在120Mpa以上，由于桩岩接触的复杂性而导致施工难度较大。如何在深厚覆盖层区域倾斜岩质基底上超长钻孔灌注桩的施工，保证后续的荷载试验顺利进行。2、可行性分析工艺试桩的施工方案基本上可以归纳为钻孔机械选型、如何保证顺利成桩的护壁泥浆指标控制及孔身倾斜度措施上，钻机及配套措施的高配置必然能保证在钻孔能顺利嵌岩，护壁泥浆的严格控制则能保证钻孔过程
5、中不漏浆、不糊钻以及一清后钢筋笼的下放和二清后混凝土的顺利成桩，保证孔身倾斜度则保证钢筋笼包括荷载箱的顺利下放以及后续荷载试验的顺利进行。从总体上，只要做好钻机的选型、过程中的泥浆控制以及钻孔倾斜度的控制，用该方案来完成目前国内最长的超长嵌岩桩是可行的。三、项目研发的主要内容及技术经济指标项目研发的主要内容：本课题针对正在修建的浙江省椒江二桥及接线工程基桩施工，以栈桥和试桩阶段的工艺试桩为研究对象，主要研究的内容有工艺试桩的钻孔机械比选、成桩过程中的泥浆控制、如何保证钻孔倾斜度以及钢筋笼安放和桩身混凝土灌注等四个主要方面。1、钻孔机械比选主要研究钻机最大扭矩是否满足要求，相应的配套机械如钻杆、
6、空压机以及泥浆分离器是否满足需要等；2、泥浆性能控制主要在泥浆原浆调制的配合比控制、漏浆层的泥浆性能、厚粘土层不导致糊钻的泥浆性能调整、入岩后的泥浆控制以及第一次清孔、砼灌注前的第二次清孔的泥浆性能指标控制等；3、钻孔过程中孔身倾斜度控制主要有：在钻头上部设置了导正器，并设两个单重20t的配重钻杆，使钻具在重力的作用下始终垂直向下；在护筒内的钻杆上按2030m的间距设置两个钻具扶正器，以减少钻杆的自由变形长度；钻机转盘始终保持水平，每加23节钻杆，检查一次钻机水平度和钻杆垂直度情况；钻杆每隔20m左右设导向筒。施工难度最大的是崁岩施工。进入岩层时应通知地质工程师判断岩层，每进尺50cm进行取样
7、，刮刀钻头不进尺立即起钻换滚刀钻头，采取轻压慢转，特别要注意岩层倾角大时一定要减压钻进，控制进尺，多活动钻具，来回扫孔，避免产生台阶，待钻头全断面入岩后方可正常按嵌岩钻进参数钻进。4、试桩钢筋笼（包括荷载箱）总重约为90吨，选择合适的机械确保其顺利下放是保证试桩试验检测的关键，施工现场采取70t履带吊配合专门设计的卷扬机机下放导向架进行，并采取直螺纹连接形式、专用薄壁套筒式声测管以及在一清过程中严格控制泥浆粘度、桩底沉渣确保钢筋笼顺利、快速下放到位。混凝土灌注主要为控制二清泥浆指标尤其是桩底沉渣、混凝土的配合比设计、首灌料斗及混凝土灌注导管构造、混凝土的交通运输组织、以及灌注过程中的控制，确保
8、基桩混凝土的顺利浇筑。 四、项目研发的技术路线 深厚覆盖层区域倾斜岩质基底上超长钻孔灌注桩施工方案设计 钻孔施工 荷载箱安装随钢筋笼下放基桩混凝土浇筑荷载试验 技术推广应用。五、推广应用前景及经济效益预测 1、预期成果通过试桩的成功实施，分析总结出一套完整的施工工艺，用于即将开建的椒江二桥，保证椒江二桥基础的顺利实施。2、应用目标为沿海地区超复杂地质情况的桥梁基础设计施工创造先例。六、申报单位和协作单位及分工申报单位：路桥华东工程有限公司协作单位：交通部公路工程检测中心由申报单位负责课题的研究以及后续资料的整理工作，协作单位负责承载力的测试试验。七、项目进度计划2009年10月1日2009年1
9、0月15日 科研课题的选择2009年10月16日2009年11月15日 科研课题的制定2009年11月16日2010年1月31日 科研课题研究、现场实施2010年2月1日2010年6月30日 完成方案编制、形成论文并上报八、项目经费（一）项目总经费项 目总经费（万元）其 中自 筹承担单 位拨款协作单位拨款股份公司拨 款国 家拨 款其 它220100120无（二）经费支出明细表序 号支 出 科 目年 度金 额（万元）1人员费202设备费503材料费704测试化验加工费105燃料动力费106差旅费57会议费58国际合作与交流费109出版/文献/信息传播/知识产权事务费2010专家咨询费1011管理费10九、项目负责人及主要研究人员序号姓 名年龄单 位技术职务项目职务项目分工1宋伟峰35椒江二桥项目部高级工程师项目经理课题负责人2张鹏飞36椒江二桥项目部高级工程师公司副总工程师方案审定3陈洪敏27椒江二桥项目部工程师项目副经理课题方案组织实施4吴乾坤29椒江二桥项目部工程师项目总工程师总体方案制定、审查5王敬宇26椒江二桥项目部助工现场主管现场施工管理6郭杰鑫26椒江二桥项目部助工现场主管现场施工管理十、申请单位和主管单位审核意见申请单位意见： 法人代表： 申报单位（盖章）： 年 月 日审核意见： 主管领导： 主管单位（盖章）： 年 月 日
