钢护筒施工

钢护筒施工（精选6篇）

钢护筒施工 篇1

摘要：结合具体工程实例,提出了浮式平台施工倾斜裸岩桩基钢护筒的方案,阐述了具体的施工过程及施工质量控制要点,积累了倾斜岩面施工经验。

关键词：浮式平台,倾斜,裸岩,桩基,钢护筒

1 工程简介

淳安县城中湖南路2号桥梁采用58 m+3×108 m+58 m=440 m五跨预应力混凝土连续刚构结构,全桥共6个墩台,1号～4号墩为水中墩,均采用高桩承台钻孔桩基础,共计16根桩。基础采用4根ϕ2.0 m钢管混凝土柱栽入ϕ2.6 m钻孔桩形式,设计桩长13.5 m～55 m不等,钢管桩设计Q345c、壁厚25 mm,采用壁厚16 mm、内径3 m的钢护筒。

2 基础地质描述

桥位处2号～4号墩位河床多属倾斜裸露岩面,岩性为风化砂岩,其中2号,3号墩河床面为全风化和强风化砂岩,4号墩河床面为强风化和弱风化砂岩。河床倾斜,实测倾斜坡度在1∶1～1∶1.5之间,桩位处直径3 m,钢护筒范围内最大高差达到了3 m。

3 基础施工方法简介

深水钻孔钢护筒最大重量近50 t,栽桩钢管桩最大重量64 t,要求整体起吊能力大;近十年千岛湖水位变化较大,要求平台施工周期短,受水位影响小。经综合比较采用浮式钻孔平台施工水中基础,浮式钻孔平台由浮体、钻孔平台、门式吊机、锚碇设备四部分组成。与固定平台施工比较,浮式平台施工具有以下优越性:1)浮式门吊与钻孔平台整体设计,起吊能力大,整体性能好,移动方便。2)为保证固定平台稳定性需在钢护筒内先吸泥,再灌注混凝土,再填砂等繁琐工序。浮式平台形成工序简化。3)采用与浮式平台方案相配套的冲吸反循环钻机清水钻进,无须造浆,避免了对水体污染,满足了环保的要求。4)结构安全稳定,周期短,平台转移速度快,准备时间短,材料投入少,成本低。5)浮式平台施工受水参考文献:位变化影响较小,通过调整锚绳长度适应水位变化,方便了施工。

4 倾斜裸岩钢护筒施工方案

平台初定位后需进行桩基钢护筒施工,由于桩位处在倾斜裸岩上,在钢护筒下放前选择大直径钻头预偏至高位处对桩位冲击处理, 找平河床,以便于钢护筒着床。岩面找平后利用钻孔平台构架安装钢护筒导向架,下放钢护筒并接长,护筒下放按照对角对称下放,四根钢护筒基本同步着床。钢护筒着床后需对钢护筒进行第一次振打,使钢护筒嵌入河床一定深度,保证钢护筒在自重作用力下的竖向稳定。完成钢护筒第一次振打后对角安装钻机,进行钢护筒跟进,由于钢护筒作为钢管桩、钢筋笼和混凝土水封的主要受力载体,要求钢护筒刃脚低位处跟进至弱风化岩面50 cm。钢护筒跟进根据护筒内钻孔情况选择跟进时间,可分次分段跟进,施工钢护筒刃脚距离孔底超过1.5 m～2 m时需进行跟进,跟进采用中—160振动打桩机中高档位振打。在完成全部四根桩的插打后焊接水上联结系,使钢护筒形成稳定的板凳结构。

5 倾斜岩面处理,钢护筒着床

5.1 预偏冲击处理倾斜岩面

为方便护筒顺利着床,在下放钢护筒之前必须将桩位处护筒大小范围内倾斜岩面处理好。1)倾斜岩面处理前用测绳对墩位处各桩位进行河床测量,准确测量出单桩最大高差和倾斜方向。2)选择单根绳钻机处理倾斜岩面,钻头为四翼或五翼冲击钻头。该钻机轻巧,移动方便,改变钻头直径操作简单,有一定优势。倾斜岩面处理时选择钻头的直径为2.9 m。3)预偏冲击,找平河床。根据桩位处高差情况调整钻机位置,钻机预先往倾斜面较高处偏位,在钻机冲击时钻头将顺着倾斜面滑动,偏位量根据岩面倾斜程度选择偏离桩中心30 cm～50 cm不等。其中3号墩采取了预偏冲击钻孔,较2号墩按照理论中心冲击钻孔倾斜岩面效果好,缩短了时间。4)冲击至河床面基本平整且孔底必须进入角砾混凝土层,现场取样判断岩层位置,倾斜岩面处理好后需要再次测量孔深,根据施工需要可派潜水员水下探摸。

5.2 钢护筒对接与下放

待四个桩位处河床找平后,根据实测平台顶标高与找平后河床面标高,场内配置好钢护筒,要求钢护筒加工质量控制符合设计及规范,如钢护筒焊接质量、椭圆度、垂直度等控制。移动找平钻机,安装4 m高钢护筒导向架和下放支撑框梁,逐节下放钢护筒,受浮式平台吊高限制,单节钢护筒长度不超过9 m,节段间焊接接长,四根钢护筒接长至设计长度,钢护筒着床前必须精调浮式平台位置,要求精调至平台中心偏差不大于2 cm,平台偏角不大于0.2°,然后按照对角钢护筒逐个着床,着床应缓慢稳步地进行,要求同步、统一。

5.3 钢护筒第一次沉桩

钢护筒着床后,需进行初次振打使钢护筒嵌入河床一定深度。钢护筒第一次沉桩振打既有利于护筒自身的初步稳定,同时对平台位置起到一定的限位。振打采用中—160振动打桩锤,振打前要求再次复核钢护筒的垂直度和孔位偏差,然后振打钢护筒,初次振打桩控制档位选择中高档,根据振打情况调整控制开关,不得强打,否则容易因为倾斜岩面的岩层强度不均造成钢护筒振打倾斜。施工现场将河床标高、护筒底标高、岩层、锤击时间等数据详细记录。振打过程统一指挥,测量、技术全程监控,保证符合施工要求和安全要求。

6 钢护筒跟进施工

钢护筒在施工过程中既作为钻孔护筒用,同时护筒还作为下放钢管桩、钢筋笼以及混凝土水封等的支撑体,因此钢护筒在第一次沉桩后需对其进行跟进,施工要求护筒刃脚跟进至弱风化岩面不少于50 cm,钢护筒最后一次振打以贯入度不大于1 cm/min为准。

1)钢护筒完成初次振打嵌入河床一定深度后,继续选择单根绳钻机进行对角护筒跟进,两相邻钢护筒在未入岩前不同时施工。跟进时钻头直径选择2.85 m,调整钻机对中后进行孔内钻孔。2)由于单绳钻机冲击钻进时需投入红土等造浆才能实现进尺和孔侧护壁。随着钻进进尺,钢护筒会随着进尺有不同程度的下沉,现场认真记录,根据护筒内钻孔情况选择跟进时间,可分次分段跟进,一般钻进至钢护筒刃脚距离孔底1.5 m～2 m时安装桩帽和桩锤振打跟进护筒,跟进采用中—160振动打桩机中高档位振打。直至完成钻孔至岩面最低位置嵌入弱风化0.5 m,最后一次安装桩帽和桩锤,完成护筒跟进,护筒入岩深度以贯入度不大于1 cm/min为准。3)依次完成其他护筒的钻孔跟进,待四根钢护筒跟进完成后,焊接水上联结系,使钢护筒形成稳定的板凳平台结构,然后在钻孔平台上安装YCJF-25型钻机钻孔施工。

7 钢护筒施工质量控制要点

1)钢护筒的制作、焊接和运输、沉桩严格按照JTJ 254-98港口工程桩基规范和施工组织设计中的规定进行。2)钢护筒厂内加工完成后进行试拼,合格后用油漆做拼接标记。3)钢护筒对接和下放严格控制垂直度和管口轴线偏差。按接长顺序吊起第二根护筒按照试拼时做好的对接油漆标记与前一节进行对接,要保证护筒的轴线偏差在允许误差范围内,这样接长直至达到设计长度,每节段下放护筒时需将前一节段的牛腿割除,注意割除时不能伤害护筒。4)钢护筒着床后检查平面偏差和护筒倾斜度,如不符合要求,将护筒提起重插。护筒位置合格后安装变截桩帽、夹持器和中—160振动打桩机。5)钢护筒振打,护筒振打时选择低档位点打,待护筒基本稳定后调整工作档位振打。6)按照钢护筒刃脚与孔底的距离不超过2 m跟进钢护筒,以免因钻孔过深而护筒未及时跟进造成塌孔。7)在钢护筒振打施工全过程中,由测量人员在岸上进行监测,并作好记录。

8 结语

淳安县千岛湖是国家AAAA级旅游风景区,湖底地质构造复杂,岩面倾斜,本文介绍了浮式平台倾斜岩面钢护筒施工流程和施工质量控制要点,为倾斜岩面施工提供了经验借鉴,也为以后类似施工提供了一定的参考价值。

参考文献

[1]杨希文.水中钢管桩和钢护筒联合平台的设计与施工[J].山西建筑,2007,33(20):350-351.

钢护筒施工 篇2

在对钢护筒进行受力分析时,通常是按照最大荷载乘以冲击系数的方式进行静力分析.文中提出了一种与实际情况更接近的方法:将激振力按照动力荷载输入,对整个结构进行时程分析,并与静力分析的结果相比较,对比不同分析方法得出的结构的应力峰值与分布情况的`区别,最后提出钢护筒的局部加强方案,并验算其受力满足要求.

作 者：a洁 朱浩 Gou Jie Zhu Hao  作者单位：a洁,Gou Jie(贵州交通职业技术学院,贵阳,550008)

朱浩,Zhu Hao(中交武汉港湾工程设计研究院有限公司,武汉,430071)

钢护筒施工 篇3

1) 工程概况。魏家峪桥梁位于阳泉市魏家峪村, 是阳泉市漾泉大道二期北段跨越魏家峪沟谷的一座桥梁, 桥梁起点桩号K0+899, 终点桩号K1+109, 全长210 m。6×35 m装配式预应力混凝土箱形连续梁, 下部桥墩采用柱式墩, 桥梁按两幅布置, 每幅宽24.5, 相距4 m。承台接人工挖孔灌注桩基础, 南北半幅各7个承台, 除南半幅0号桥台外, 其余每个承台8根桩, 共计108根桩。桩基具体情况如表1所示。变更:由于北半幅6号桥台桩基开挖到15 m处遇到煤层, 煤层厚度约为6 m, 经协商, 设计院提出设计变更:桩基穿过煤层, 进入微风化泥岩0.6 m。

2) 地质情况。地勘报告显示:依据设计要求及规范规定, , 在在墩台位布设钻孔28个, 钻孔揭露在0号、4号、5号、6号承台位置下有煤层, 煤层厚度0.6 m~6.8 m, 深度在6 m~30 m, 其中南半幅6号有巷道, 巷道高2 m~3 m。

目前开挖的情况:巷道净高1.5 m左右, 沉渣1 m左右, 巷道区域不确定, 暂无塌孔现象。另据勘察单位补充:北半幅5号承台位置下可能存在一定区域的巷道, 深度较浅。

3) 采空区域气体含量情况。经测定, 巷道处的瓦斯含量、一氧化碳含量均为0, 氧气含量最低达到7%。

2 编制目的

魏家峪桥梁工程进入桩基施工阶段, 在大桥6号承台桩基, 5号承台桩基挖孔过程中, 遇到小煤窑采空区巷道, 巷道区域面积不确定, 为不使混凝土流失到巷道内, 经与设计、业主单位协商, 决定采用拼装钢护筒对巷道区域进行封闭。

3 施工工艺

3.1 工艺流程

6号台巷道位置较深, 5号台巷道位置较浅, 所以针对不同的巷道深度, 采取不同的施工工艺。

工艺流程图见图1。

3.2 施工工艺

1) 使用鼓风机向孔内巷道口处通风, 用气体检测仪对巷道口的瓦斯、一氧化碳、氧气浓度进行检测, 确定各气体浓度符合标准后, 可进行下一道工序。

2) 确定存在巷道的桩基数量。

3) 挖至巷道位置, 记录巷道高程。挖孔人员严格佩戴安全帽、系安全带, 在接近地勘资料显示的煤层位置时, 减缓挖孔速度, 防止坠入突然出现的采空区巷道, 发生危险。

4) 根据巷道位置, 选择对应的工艺。

a.巷道位置较深的桩基:钢护筒制作。钢护筒为采用6 mm厚的钢板卷制并焊接而成的圆筒, 其外径为1.14 m, 为了避免钢护筒在施工过程中发生变形, 钢护筒顶口和底口0.5 m长度段需加强, 其壁厚采用8 mm或焊3道环形布置的钢筋作为加劲肋;地勘资料显示煤层厚度4 m~6 m, 桩基进入微风化泥岩0.6 m, 钢护筒置于基底, 为保证煤层上方1.5 m的封隔段, 将钢护筒高度统一定位。

逐步开挖, 钢护筒逐步下放。在孔口设置地锚, 采用手拉葫芦吊装钢护筒, 在钢护筒加强段均匀布置4根盘条, 盘条与钢护筒焊接, 焊接方式如图2所示。

吊放过程中要保证4根钢筋受力均匀, 钢护筒吊装到位后, 继续进行桩基开挖工作, 每挖1 m, 钢护筒下放1 m。循环作业, 开挖至设计深度。钢护筒吊装就位:钢护筒吊装至孔底。

b.巷道位置较浅的桩基。钢护筒制作:钢护筒为采用6 mm厚的钢板卷制并焊接而成的圆筒, 其外径为1.14 m, 为了避免钢护筒在施工过程中发生变形, 钢护筒顶口和底口1.5 m长度段需加强, 其壁厚采用8 mm或在其内部焊3道环形布置的钢筋作为加劲肋;钢护筒高度。

封闭采空区巷道。在孔口设置地锚, 将制作好的钢护筒上部均匀焊接4根盘条, 盘条另一端与孔口地锚连接, 使用手拉葫芦将钢护筒吊装到位, 保证吊装时, 巷道上下各有150 cm的封隔段, 以封闭采空区巷道, 不致使桩身混凝土流失到巷道内。

挖桩至设计深度。

5) 钢筋笼制作与安装。

6) 灌注混凝土。在灌注钢护筒所在段的桩基混凝土时, 浇筑速度要减慢, 防止由于侧压力过大, 致使钢护筒变形。

4 质量保证措施

1) 进行制作及拼接的电焊工应持证上岗, 焊缝应饱满、均匀, 焊缝质量应符合规范要求, 并严格按电焊工的操作规程进行操作。

2) 钢护筒成品外观表面不得有明显缺陷, 发现缺陷应给予修补。

3) 钢护筒制作完成后安排专人对焊缝、纵轴线、壁厚、接缝等进行检查, 对存在缺陷处及时进行整改, 对不符要求的严格把关。

4) 在钢护筒吊装前, 要准确量测桩孔的孔径及倾斜度。

5) 在钢护筒顶部夹塞软棉物, 以防止灌注混凝土时产生离析。

6) 在灌注钢护筒所在段的桩基混凝土时, 浇筑速度要减慢, 防止由于侧压力过大, 致使钢护筒变形。

5 安全保证措施

1) 施工过程中, 不断向孔内输送新鲜空气。2) 施工人员在孔内的连续工作时间不宜超过1 h。3) 孔内严禁火种。4) 钢护筒采用在岸上拼装制作, 严禁在巷道内焊接安装。5) 起吊前应对起吊的机具, 设备认真检查, 以保证其性能满足施工要求。6) 起吊前应检查盘条与钢护筒的焊接质量。7) 施工人员严格佩戴安全帽, 系安全绳, 防止坠落突然出现的巷道。

6 安全预防

1) 危险源及可能发生的事故见表2。

钢护筒施工 篇4

某跨海大桥全长12. 454 km, 分南岸陆地引桥、南岸浅水区引桥、南岸深水区引桥、蚶江互通主线桥、通航主桥 ( 70 + 130 + 400 +130 + 70) m双塔分幅组合梁斜拉桥、北岸深水区引桥、北岸浅水区引桥、秀涂互通主线桥九个区段。全线共设蚶江、秀涂、张坂、塔埔四个互通。本文主要对此项目中A4 标段的钢护筒制作及沉放施工工艺进行研究, 此标段各类型钢护筒共计318 根。某跨海大桥桥型布置图如图1 所示。

2 工程施工条件及特点

1) 气象条件。年平均气温20 ℃ , 极端最低气温- 0. 3 ℃ ; 年平均降水量1 088. 5 mm; 年平均雾日15. 9 d ~ 29. 4 d; 本工程位于典型季风区, 冬季盛行偏北风、夏季盛行偏南风, 因此热带气旋 ( 台风) 是影响大桥的主要灾害性天气, 持续时间一般从4 月份~次年的1 月份。桥位处海面开阔, 平均潮位下水深1. 4 m ~5. 7 m, 最大7. 8 m, 浪高3 m左右。

2) 地质条件。地质情况: 典型地层共分6 大层, 自上而下分别为填土、淤泥、中细砂 ( 含粉质粘土) 、卵石 ( 含粗砾石) 和花岗岩。

3) 本工程为全栈桥施工, 材料进场与相邻标段存在干扰。

4) 钢护筒自上而下至冲刷线以下3 m范围内 ( 或整根) 涂装800 μm ( 主桥主墩以外为300 μm) 。中心偏位不大于5 cm, 倾斜度不大于1 /220。主桥护筒底口位于胶结密实的卵石层和强风化花岗岩层, 增加了钢护筒的加工和现场的沉放难度。

5) 北岸深水区引桥下部结构施工节点工期为12 个月, 工期短, 施工任务重, 需要交叉、连续流水作业, 拟投入的支栈桥和钻孔钢平台数量较多, 使用周期相对较长。

6) 本工程所涉及到的领域广、工艺复杂、环境污染源多, 且周边存有大片养殖区, 使环境保护工作的压力增大。

3 钢护筒制作

本工程施工条件复杂, 钢护筒直接在工厂中按照设计要求加工成型。与传统制作方法相比, 去除分节下放、焊接等环节, 大大缩短了现场组装的时间, 加快施工进度并确保施工安全。

为提高钢护筒利用率, 减小海水对其的腐蚀性, 采用螺旋管加工工艺, 成型后用环氧粉末进行涂层并且同措施部分、永久部分一起加工成型。为确保其制作质量达到设计要求, 在正式制作前, 分别选取具有代表性位置的钢护筒进行试做: 主桥Z3 号墩的1 号护筒、B015 号墩的67 号护筒、B002 号墩上游侧防撞墩的219号护筒。通过试做掌握制作过程中的注意事项, 为后续护筒制作提供相关的技术参数。

1 号护筒材质为Q345C, 内径2. 8 m, 壁厚22 mm ( 措施护筒壁厚18 mm) , 单根长度35. 0 m。护筒底端外周设0. 75 m、高12 mm钢板抱箍, 顶口设0. 5 m、高12 mm钢板抱箍加强。钢护筒在- 0. 35 m标高向下25 m范围内, 外壁采用环氧粉末涂层, 厚度不小于800 μm。

67 号护筒顶标高材质为Q235B, 内径2. 3 m, 壁厚16 mm ( 措施护筒壁厚16 mm) , 单根长度25. 3 m。护筒底端外周设0. 75 m、高12 mm钢板抱箍, 顶口设0. 5 m、高12 mm钢板抱箍加强。钢护筒在- 1. 25 m标高向下14 m范围内, 外壁采用环氧粉末涂层, 厚度不小于300 μm。

219 号护筒顶标高材质为Q235B, 内径2. 3 m, 壁厚28 mm, 单根长度36. 3 m。护筒底端外周不设钢板抱箍, 顶口措施部分壁厚16 mm, 设0. 5 m, 高12 mm钢板抱箍加强。防撞墩钢护筒在1. 46 m标高向下13. 76 m不等范围内, 外壁采用环氧粉末涂层, 厚度不小于800 μm。

4 钢护筒沉放

4. 1 沉放方案

本工程施工方案中拟采取的钢护筒沉放的方案有两种:

方案一: 钢护筒在加工工厂分节完成以后, 分节运送到施工现场, 然后搭设施工平台, 预留钢护筒的沉放通道, 采用履带吊进行钢护筒的沉放, 每节制护筒沉放的过程要进行钢护筒的焊接施工。

方案二: 钢护筒在加工工厂按照设计要求, 每根钢护筒按照实际的长度进行加工, 送到施工现场, 直接进行钢护筒的沉放。采用改装后的打桩船进行钢护筒的沉放, 每根钢护筒无需在现场进行焊接连接, 钢护筒的整体性好, 对环氧涂层破坏较小, 抗海水腐蚀性能好, 钢护筒沉放完毕后进行施工平台的搭设。同方案一相比, 每个施工平台的搭设中可以节省6 根钢护筒, 但是受海浪风力的影响较大, 是目前钢护筒沉放方法中的一种新兴工艺。

综合考虑本桥址施工过程中的各项因素, 采用第二种方案进行钢护筒的沉放。

4. 2 准备工作

1) 施工测量坐标系统。根据本工程特征, 施工测量采用坐标系统如下: a. WGS-84 坐标系统: 地心坐标系统, 主要应用于基准点GPS定位测量。b. 控制网坐标系统: 平面和高程坐标系统采用设计图纸提供的系统。

2) 定位监测。采用导向架法栈桥施工, 施工现场对每个护筒做单根定位。为达到放样设计精度, 在每个墩台 ( 栈桥) 上增加点位2 个 ( 如果相邻墩有出水结构物, 也可在其上加密) 监测点。采用GPS相对静态定位模式或全站仪自由设站法测设加密点平面, 高程测设采用EDM三角高程进行跨河水准测量或GPS高程拟合法。加密点测设完毕后, 用全站仪三维坐标法进行钢护筒的放样定位。沉放时, 为控制其垂直度、监控其下沉, 需在两个互相垂直的测站上布设一台经纬仪。沉放完毕, 在护筒顶口用全站仪放出桩位设计纵横轴线, 用测斜仪测出扩筒的垂直度, 用钢尺量取护筒顶口的偏移量。

4. 3 钢护筒沉放施工

钢护筒沉放施工工艺流程图, 如图2 所示。

1) 沉放设备选型。打桩船的主要作用是抱桩定位。为适应本标段不同直径钢护筒的抱桩需求, 开工前对打桩船的抱桩器进行改造。为保证本标段钢护筒在实行抱桩后, 护筒底口仍在水面以上, 能满足GPS的监测要求, 本工程打桩船桩架高度为55 m。除此之外, 在打桩船上布设2 台GPS, 通过其前方交汇调整船位, 以达到确定钢护筒平面位置的目的。通过微调桩架确保护筒的倾斜度。

振动锤的激振力和振幅决定了钢护筒能否被顺利沉放到位且不发生底口变形, 因此针对本工程, 采用标贯击数进行动摩阻测算, 最大激振力约为240 t, 验证振动锤的振幅: 115 / ( ( 9. 05 +12. 02) + 7 249) = 1. 23 mm, 小于36 mm。

2) 钢护筒起吊。起吊前, 打桩船通过绞锚, 将船缓缓靠向运桩船, 打桩船桩架为固定扒杆, 不能在水平方向进行转动。因此打桩船在靠近运桩船过程中, 须调整方向, 与运桩船呈垂直状态。待钢护筒起吊竖直后, 通过绞锚, 将船体缓慢移动到桩位, 准备沉放。钢护筒起吊采用三点吊, 即桩顶两个吊耳+ 桩身下部用绳索捆绑后的一个吊点。

3) 沉放。选用平扳驳船将钢护筒运输至施工水域, 采用粤航工3 号打桩船并配合ICE 1412 振动锤直接沉放到位。根据工程实际情况, 利用船上GPS定位系统确定打桩船抛锚定位, 精度要求为平面定位 ± 50 mm, 高程 ± 80 mm ( 距基站25 km以内时) 。沉放时以桩底设计标高为主, 贯入度为辅。针对部分覆盖层墩位较浅区域, 钢护筒到位后, 为达到稳桩目的, 立即进行平联焊接。平联与钢护筒焊接连接都采用“哈佛接头”。

4) 钢护筒沉放施工中的重难点。钻孔桩中心偏位不大于5 cm, 钢护筒倾斜度不大于1 /220, 需最大限度地提高护筒的定位精度; 护筒底口主墩进入卵石层和强风化花岗岩层, 引桥进入中砂层, 需采取必要手段防止护筒底口变形。

振动锤液压夹头的2 只夹钳对称分布, 避免偏心引起钢护筒的倾斜。桩位计算要复核, 防止出差错, 打桩前对基线控制点进行验收, 在使用过程中要经常复查校正。为防止振动锤出现较大偏心振动, 要严格控制其安装精度。先点振至护筒沉入土层且完全起振后, 采用连续振动下沉。整个过程中进行垂直度监测实时监测。桩位计算要有复核, 防止出差错, 打桩前对基线控制点进行验收, 在使用过程中要经常复查校正。

沉桩施工前检查卫星信号, 防止出现假锁现象。根据实际情况编排打桩顺序, 经常检查调整打桩船锚缆, 防止锚缆相互干扰, 保证船舶稳定性。每沉放完一个钢护筒后要进行复测, 并与打桩船GPS测量结果进行对比。

5 结语

1) 在钢护筒制作过程中采用环氧涂层粉末的施工工艺, 能有效提高钢护筒抗海水侵蚀能力和循环利用率。

2) 为有效节约钢护筒的沉放时间, 当钢护筒设计长度不超过35 m时, 采用工厂一次性加工完成的施工工艺, 施工现场一次性安放到位的施工方法。

3) 利用打桩船进行钢护筒的沉放, 与先搭设施工平台后利用履带吊沉放钢护筒相比较, 能有效节约材料, 减少施工成本。

参考文献

[1]SY/JT 035—2005, 钢质管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范[S].

[2]GB/T 18593—2010, 熔融结合环辑粉末蛉料的防腐蚀涂装[S].

[3]GB/T 8923—88, 涂装前制材表面锈蚀等级和除锈等级[S].

钢护筒施工 篇5

二号桥为浙江省温岭市西环路工程楼旗立交上跨桐溪河的一座大桥, 建筑范围为K1+879.826至K2+538.476, 工程造价7000多万元;桐溪河是本市重要排涝及水运河道, 在施工中不能采用全河道围堰施工。

本工程共有水中基础承台10座, 承台尺寸为7m×7m×2m。承台顶标高荦-2.00米及荦±0.00米。低于常水位1.72米左右, 均属于水中基础。根据施工条件, 桐溪河水面宽度为61米, 水深均为4米～1.2米。不排洪时, 水流速度较小;河床粘土较深, 适合钢护筒套箱施工。

2 钢护筒套箱

根据实际施工情况, 确定采用可装配式钢护筒套箱方案 (简称钢套箱) 。钢套箱是利用角钢、槽钢及钢管等刚性杆件与钢板连接, 具有可靠的整体性和良好的防水性, 亦有利于分块拼装, 重复使用, 与土石筑坝围堰相比不仅节约填筑工程量, 而且减少对河流的污染, 对河道泄洪断面减少最小, 同时减少挖基数量。既是围水设施又可作为基础承台施工模板使用, 则不失为一种工程费用低, 工期短的施工方法。

钢套箱周边尺寸考虑承台支模空间一致, 须扩大基础敞口开挖尺寸, 钢套箱离开基础轮廓尺寸0.5米同时还满足抽水设备和集水井设置的要求。

钢套箱总高度, 根据各施工阶段的最高水位抽水最高水位, 渡洪最高水位及冲刷深度, 基坑需要开挖的深度以及基底稳定程度 (如涌水、翻砂, 拱起泥土的可能性) 确定, 暂定设为8米。

钢套箱基坑内, 设一层素构造层作封底, 采用圆砾 (直径≥10cm) 1m厚, 能确保基坑施工中涌泥安全问题。

根据2#桥岩土工程勘察报告说明, 标高-5.5m左右均为淤泥层。在施工中须考虑到钢套箱不断下沉, 必须在支承桩 (或形钢梁上) 安装固定横梁, 扣上4只10T葫芦, 作固定保险作用, 以免出现下沉漏水, 给施工增加难题。

3 钢套箱施工

3.1 构造和制作

为拼装、拆卸, 吊装的方便, 钢护筒套箱每节高2米尺寸。采用12mm厚的钢板制成的钢模板, 钢模板四周和内肋采用∠100×100角钢焊接, 内侧采用20#槽钢做骨架焊成肋条, 其间距根据强度设定4道, 为便于拼装, 钢模板可制定通用板块。每道对接缝设5mm防水橡胶垫圈, 用Φ12螺栓联结成型以利起吊拆除。

3.2 钢护筒套箱的设计

结构布置。钢护筒套箱平面尺寸边长为8.8m的方形钢筒由角模、平面模2个部分组成;尺寸如图1:

根据河道水深外侧压力情况设纵横支撑, 支撑间距为2米一道, 承受最大弯矩力, 确保各层支撑反力相等的规则设置。

3.3 钢套箱沉放期间强度及刚度计算

计算概况。套箱沉放到底, 箱内抽干水, 套箱承受外水压力, 水压力通过套箱模板传到套箱内[25围令承受套箱内围令平面布置。

荷载计算。取最下层板块计算P=rh h上=3.5m h下=5.5m r=1t/m3P上=3.5t/m2P下=5.5t/m2

取平均值P=4.5t/m2

板带宽B=2m则全板带受均布荷载P=4.5t/m×2m=9t/m围令内力。

计算简图按三不等跨连续梁

NΓb=Лd2/4×fΓb=Л252/4×210=103.1KN≈10t>8.01t满足为偏于安全计平面模与角模平面模上下层之间每边用4M16及12M12连接, 构造连接不在验算面板强度验算。面板结构布置面板背面肋板布置平面

计算假定面板支承条件与1、3相连结, 由于1、3件刚度较大, 按固定端与2相连结边按铰接则每一小板块均为40cm×50cm的两相邻边固结, 另相邻边铰结的四边支承板

δ=12厚B=50cm取1m板宽计算 (荷载也取1m) 的截面模量]

[σ]=210>σ满足富余太多, 但是为了提高整体刚度, 不再消弱板厚

3.4 钢套箱重量计算

全套钢护筒重331.08×4×4+1166.12×4=9.96t/套

围令用量[25 (8.8×4+2×√2×4) ×6=279.1=8.76t/套

4 钢套箱安装施工程序

全套钢护筒起吊重量9.96+8.76=18.72T

钢套箱安装施工程序:钢护筒制造→工厂内拼装验收→工地上载桩上搭平台→测量放样打导向桩→在平台上组装钢套箱→吊机配合沉放套箱 (同时加设钢围令) →冲水套箱沉放到位测量验收校正→箱内排水→加防沉措施防止继续下沉→桩基修凿→护筒内角用水下砼封底→承台施工。

5 钢护筒沉放

5.1 就位下沉

首先搭建原设定水中工作段连续箱梁支承工作平台。此平台具有足够承载力稳定性和工作面。在钢护筒套箱安装之前先在施工点四周设定位桩和柱桩, 边下沉边测量;稳定后, 再在其顶部加设纵横梁形成操作平台。利用四角设置的定位桩, 绑设滑轮组并用吊车配合将钢套箱分块吊装, 拼装成型, 将钢管支撑 (加厚168#钢管) 用Φ22螺栓联结于侧面钢模的横肋上。检查各联结点上的螺栓是否拧紧, 支撑是否牢固, 以防抽水时出现事故。然后用四角的滑轮组将钢套箱缓慢下沉就位。

下沉钢套箱之前, 应清除河床底表面障碍物, 确保下沉平衡, 若在施工中出现下沉有倾斜, 采用侧向加压配水枪冲击, 及至能够顺直下沉, 达到施工要求。

5.2 清基

钢套箱沉到位后, 确定位置准确无错位时, 采用清水泵抽水, 在抽水期间注意观察钢护筒套箱实际情况 (如:倾斜、水压变形、漏水) 稳定。抽干后, 下入工人后, 设三处集水井, 安装好抽水设备, 确保基底无水施工。

5.3 钢套筒围堰封底

考虑混凝土流动半径及护筒壁的阻挡等因素, 封底时布置了6根导管, 以确保封底混凝土均匀上升。

封底混凝土采用泵送, 坍落度18～22 cm。

在灌注混凝土的过程中, 随时测量下灰导管口附近的混凝土顶面标高, 确保导管埋深, 避免混凝土“洗澡”。套箱模板内灌水以减小模板内外水头差, 封底混凝土养护。

5.4 异常情况紧急处置

常有以下异常情况出现, 处理方法也不复杂。

钢护筒漏水较大, 属制造拼装不严密所致, 处理方法:缝夹橡皮。底部冒浆管涌现象, 视管涌严重情况, 采用加伸护筒、延长渗径;筒内边角加浇护筒砼, 可用袋装砼叠放;沉放偏斜四边下沉不均匀, 可改善冲砂控制范围随时调整, 必要时在下沉缓慢的一侧护筒顶上加载加压。

洪水或潮水位过高, 可暂停施工, 让护筒内进水, 退水后复抽水继续施工。

6 承台施工

测量好桩顶标高, 采用空压机凿除桩顶, 达到设计要求再清理石渣, 清理完毕, 及时浇筑承台垫层, 终凝后重新放样;经监理验收合格后及时安装钢筋, 支撑模板及浇筑混凝土。

浇筑方法:因承台底标高高差较大, 考虑到下放混凝土不松散。采用:搅拌抖出料由翻斗车送料至吊车装料斗, 再由吊车吊入套箱内。在承台上搭建下滑槽, 搅拌出混凝土料, 由翻斗车直接送到承台滑槽口, 再滑入承台底, 安排专业人士指挥下料, 确保安全。筑捣时由比较有经验的工人前去震捣, 保质保量完成浇筑项目。

7 钢套箱拆除

承台浇筑完毕, 须二次周转施用需及时拆除套箱。

起吊套箱之前, 先将套箱内注入水, 确保内外水压平行, 再搭建电机吊车横梁, 配25吨汽车吊, 采用大型液压顶, 起顶全部套箱, 顶出水面后, 由电机吊车定位, 再分节分片拆除, 使用汽车吊吊出平台外, 再作调整保养, 确保下次安全顺利安装。

结语

钢护筒套箱水下承台施工过程要做到精心组织、科学施工, 对施工过程中的各个环节都要做到重视。在钢套箱水下承台施工过程中, 水下封底混凝土灌注技术虽已属成熟工艺, 但对于大面积水下灌注, 应严格遵守相关规程, 充分考虑可能出现施工质量问题的每一道工序, 做好详细的施工前准备与交底工作。

围堰结构的类型是多种多样的, 除本文提到的钢护筒套箱围堰外, 还有板桩围堰、钢筋混凝土围堰等等, 无论采取哪种结构型式的围堰, 其目的都是为了止水, 以实现承台干施工的作业环境。

由于西环路Ⅲ期二号桥钢护筒套箱施工方案科学、组织合理, 在整个钢护筒套箱承台施工过程中, 施工质量及施工的经济性方面效果良好。

摘要：本文介绍浙江沿海温岭地区桐溪河上低桩承台施工, 为今后类似工程的施工提供借鉴经验。

关键词：西环路Ⅲ期二号桥,钢护筒套箱:围堰施工

参考文献

[1]《建筑结构工程师手册》.吴德安等.中国建筑工业出版社.2005.

[2]交通部第一公路工程局.《公路施工手册》桥涵.上册[M].北京:人民交通出版社.2000.

钢护筒施工 篇6

关键词：苏通大桥,承台,封底混凝土,握裹力,试验研究,应用

目前,随着我国跨江、跨河、甚至跨海大桥的修建,大型水上施工作业已日益增多,在进行承台施工时,封底混凝土与钢护筒间的握裹力大小目前尚无可靠参考数据,各施工单位均根据经验取适当的系数,如系数取值太大则造成了封底混凝土的结构安全隐患,如系数取值太小则造成了封底混凝土等材料的大量浪费。为此,通过模拟试验,进行受力分析和施工现场受力检测,提出了封底混凝土与钢护筒间的握裹力系数。

1 工程概况

苏通大桥南主塔墩承台为哑铃型结构,承台长114 m、宽48 m、高13.24 m,承台砼强度等级为C35,混凝土方量约4.3万m3,其中承台封底厚度为3 m,采用30号水下混凝土,设计总方量为12 156 m3,是世界上规模最大、入土最深的桥梁深水群桩基础。

2 封底混凝土与钢护筒间握裹力试验

由于苏通大桥南主塔基础承台混凝土数量巨大,如承台封底混凝土与钢护筒间的握裹力足够大,则承台施工时的所有荷载可全部由其承担,减少承台施工时的工程量。为指导承台施工,确保施工安全,对钢护筒与混凝土间的握裹力进行了模拟试验。

2.1 试验模型

本次试验将南主塔墩承台按照1:0.15的比例,取其中的一个单元制作测试模型,进行握裹力测试。根据比例,确定本测试模型为一直径2 m、厚1 m的混凝土块。采用水下30号混凝土浇注。本模型在混凝土内预埋1根外径426 mm,壁厚10 mm的钢管,在钢管壁上安装3层位移杆,每层均匀安装4根。在钢管顶安装承重梁和4台25 t油压千斤顶,油压千斤顶实行联动,集中控制。千斤顶对混凝土进行加压后,利用千分表判别位移杆所在位置的钢管的相对位移,即可测出混凝土与钢管间的握裹力。

2.2 试验仪器设备

本试验所需仪器设备为:25 t千斤顶4个(要求4个千斤顶联动),千分表12个,百分表12个,100MPa压力表1个,混凝土拌合站1套,混凝土运输车1台。

2.3 试验过程

2.3.1 试验准备

本次试验选择在一平整场地进行,开挖了1个Φ2.12 m,深1.25 m的基坑,在基坑中央布置一个已设置位移杆的钢管并按照封底混凝土施工工艺浇注混凝土。钢管及位移杆的具体布置见图1。

2.3.2 试验过程

在2003-11-08晚浇注本试验模型混凝土,实际浇注混凝土厚度为1.15 m。11-15对同步养生的混凝土试块进行了7 d压力试验,其强度已达到设计强度的65%。试验前对各试验设备均进行了标定。试验总体布置见图2。

2.4 试验结果

经试验发现:当布置在第1层位移杆上的位移表(千分表)发生明显变化时,与千斤顶相连的压力表的读数为70 MPa;第1层位移杆以上混凝土与钢管的接触面积为0.646 m2。其对应平均单位摩阻力为70×2826÷4÷0.646÷106=1.22 MPa。

当布置在第3层位移杆上的位移表(千分表)发生明显变化时,与千斤顶相连的压力表的读数为86 MPa;第3层位移杆以上混凝土与钢管的接触面积为1.54 m2。扣除钢管及钢管内混凝土的重量,其对应本试验模型的平均单位摩阻力为0.63 MPa。此时钢管与混凝土间已出现了细微的裂痕。由于试验时混凝土强度仅达到了设计强度的65%(即20号混凝土的强度),由《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022—85)可知,20号混凝土的极限弯曲抗拉强度为2.5 MPa。由于混凝土与钢管间已开裂,故认为此时混凝土与钢管间的摩阻力已发挥。

2.5 试验结果分析

由试验结果可知,当第1层位移杆上的位移表发生变化时混凝土与钢管间的单位摩阻力达到了1.2 MPa,而当第3层位移杆上的位移表发生变化时混凝土与钢管间的单位摩阻力仅为0.63 MPa,说明当第1层位移杆上的位移表在持载10 min后,荷载已传至第2层位移杆的位置,但尚未使第2层位移杆上的位移表发生变化。故本试验中混凝土与钢管间的单位摩阻力可取0.63 MPa。

3 封底混凝土与钢护筒间握裹力有限元模拟计算

为验证本次模拟试验的试验结果,对承台封底混凝土与钢护筒间的握裹力用有限元模型进行分析,以苏通大桥主7#墩承台施工为基础进行总体建模分析(主7#墩承台采用钢吊箱进行施工)。

3.1 模型基本假定

(1)封底混凝土与钢护筒的应变规律是协调的。

(2)观测阶段钢护筒的应变主要受浮力控制,表现为浮力减小,钢护筒的应变增大,浮力增大则钢护筒的应变减小。

(3)钢护筒处于拉伸状态。

3.2 建立模型

(1)网格划分。在承台封底混凝土摩阻力的计算分析中,综合考虑了钢吊箱、封底混凝土与钢管桩的相互作用。钢吊箱、封底混凝土与钢管桩采用实体单元模拟,其间设置无厚度古德曼单元,计算模型网格划分见图3,共划分单元1 940个,结点2 929个,其中接触面单元342个。

(2)计算参数。钢管桩密度ρ=2 581.6 kg/m3,E=260 GPa,μ=0.169;钢吊箱密度ρ=300 kg/m3,E=200 GPa,μ=0.25;封底混凝土密度ρ=2 449.0 kg/m3,E=210 GPa,μ=0.167;钢吊箱与钢护筒之间接触参数δ=1°,Krs=5,Ksr=5,Kn=100 GPa,K1=5,Rf=0.0,n=0.0,c=0;封底混凝土与钢护筒之间接触面参数δ=16.7°,Krs=100,Ksr=100,Kn=100 GPa,K1=15 000,Rf=0.67,n=0.01,c=450 k Pa。

(3)计算工况:计算模拟了4种工况,(1)封底混凝土浇筑完成并达到设计强度,钢吊箱外水位高程为2.93 m;(2)在工况(1)的基础上,抽空钢吊箱内的水,即内部水位降到高程-2.0 m,钢吊箱外水位高程仍为2.93 m;(3)在工况(2)的基础上,钢吊箱内无水,钢吊箱外水位由高程2.93 m降到设计低水位-1.21 m;(4)在工况(3)的基础上,钢吊箱内无水,钢吊箱外水位在低水位-1.21 m情况下,模拟浇筑4.0 m厚的流态混凝土。

3.3 模拟计算结果分析

各特征部位见图4,封底混凝土的竖向位移特征见表1。在完成工况(4)的基础上,通过不断增加上部荷载,绘制计算过程中接触面单元最大位移与接触面总摩阻力的关系曲线,以推求极限摩阻力,见图5,在线性阶段,平均单位摩阻力可达到0.28 MPa。当平均单位摩阻力达到0.37 MPa时,局部区域接触面达到屈服强度。故从安全角度出发,封底混凝土平均极限单位摩阻力取值不宜超过0.37 MPa。

4 封底混凝土与钢护筒间握裹力应用

4.1 握裹力应用

苏通大桥南主塔墩承台施工时,按照2种工况进行承台的受力计算:(1)钢围堰抽水完成阶段,吊箱抗(上)浮稳定性计算;(2)首层承台砼浇筑阶段,吊箱抗(下)滑稳定性计算。

根据试验及模拟模型计算,考虑到桩基施工周期较长,护筒在水下埋置时间达到了1年以上,砼与钢护筒之间的握裹力偏安全的取150 k Pa。

(1)抽水完成阶段,吊箱抗(上)浮稳定性计算

在高潮位时,钢吊箱抽水完成,该工况下钢吊箱存在上浮的可能性。其荷载组合为:钢吊箱自重(向下)+封底混凝土自重(向下)+舱壁混凝土自重(向下)+封底混凝土握裹力(向下)+水浮力(向上)

封底混凝土自重:G1=γh S=2.4×3×4 050.8=29 165.8 t;钢吊箱自重G2=5 800 t;舱壁混凝土自重G3=γh0S3=2.4×8.4×590.4=11 902.5 t;封底混凝土握裹力:G4=20×π×2.85×3×135=72 486.9 t;水浮力F1=(2.91+10.0)×4 641.2×1=59 917.9 t。

抗浮安全系数K=(G1+G2+G3+G4)/F1=1.99。

(2)首层承台砼浇筑阶段,吊箱抗(下)滑稳定性计算

在低潮位时,第1层承台施工完成,钢吊箱有下落的可能性。其荷载组合为:钢吊箱自重(向下)+封底混凝土自重(向下)+舱壁混凝土自重(向下)+第1层混凝土自重(向下)+封底混凝土握裹力(向上)+水浮力(向上)。封底混凝土自重、钢吊箱自重、舱壁混凝土自重、封底混凝土握裹力同工况(1)。

第1层承台混凝土(厚2.4 m)自重G5=γh S=2.4×2.5×4 050.8=24 304.8 t;水浮力F2=(-1.21+10.0)×4641.2×1=40 796.1 t。

抗滑安全系数K=(F2+G4)/(G1+G2+G3+G5)=113 283/71 173.1=1.59

经过上述计算,抽水后,高潮位时抗浮稳定系数达到1.99;首层承台厚度取2.3 m时低潮位时抗下滑安全系数达到1.59。

4.2 握裹力检测

为了查清封底混凝土与钢护筒接触面的实际粘结强度,分别观测封底混凝土与钢护筒的应变以换算接触面的剪应变和最低粘结强度,同时采用静力水准测试技术观测封底混凝土与钢护筒相对位移,以反演封底混凝土和钢护筒的计算参数,进而反馈于混凝土与钢护筒共同作用的三维数值模拟计算分析。

试验选择主7#墩承台H7、H10、H13三根钢护筒监测桩位,其中H7、H10监测桩位各安装了2支表面应变计和1支混凝土应变计,分别用于观测钢护筒和混凝土的应变,同时安装了4点静力水准系统,用于观测封底混凝土与钢护筒的相对位移。H13监测桩位仅安装了2点静力水准系统。

钢护筒应变采用振弦式表面应变计测试技术,通过在钢护筒外表面焊接表面应变计,监测钢护筒的应变。表面应变计采用美国基康公司生产的4000型钢护筒表面应变计(长15.2 cm,量程为3000με,分辨率为1με)。选择H7号和H10号监测桩(分别为边桩和中心部位的基桩)进行安装,每根桩在桩顶封底混凝土段布置2个观测断面,每个断面布置1个测点。2个观测断面分别距离封底混凝土的顶、底面20 cm。

封底混凝土应变采用振弦式混凝土应变计测试技术,通过在封底混凝土中预埋混凝土应变计,监测封底混凝土的应变。混凝土应变计采用美国基康公司生产的4200型混凝土应变计(长15.2 cm,量程为3 000με,分辨率为1με)。在钢护筒应变监测桩(H7号桩和H10号桩)外侧的封底混凝土中布置测点,每根桩的外侧布置1个测点,测点高程与钢护筒应变测点相同。

封底混凝土与钢护筒相对位移的观测采用静力水准测试技术。利用GK4675静力水准系统进行测量,在H7、H10、H13监测桩各布置1对测点,每根桩布置2个GK4675型静力水准仪,其中1个布置在监测桩相应的静力水准点引出钢管顶部;另1个布置在钢护筒表面(高程与静力水准点引出钢管顶部高程基本相同)。安装于H7、H10监测桩的4个静力水准点的高程基本相同,连接为一个4点的封闭回路系统。安装于H13监测桩的2个监测点高程亦基本相同,连接为一个2点的封闭回路系统。

2004-05,用于苏通大桥主7#墩封底混凝土与钢护筒共同作用试验的监测仪器安装全部完成,项目组随后立即开始进行测试。现场4名观测人员进行钢护筒应变、混凝土应变、封底混凝土与钢护筒相对位移以及钢吊箱内外水位的联合观测。观测频度约为1次/0.5 h。观测一直持续到割除钢护筒为止,观测过程包含了钢吊箱整个抽水过程以及钢吊箱抽水结束后2个涨落潮过程,共进行了46次测读。

综合封底混凝土与钢护筒共同作用的现场监测结果和三维数值模拟分析结果,封底混凝土在实测阶段处于弹性工作状态,模拟浇注第1层混凝土过程中封底混凝土也处于弹性工作状态,实测值与数值模拟的结论是吻合的。在未浇注承台混凝土之前,观测期间封底混凝土发挥的最大握裹力为0.07 MPa(对应浮力最大工况)。封底混凝土与钢护筒的平均极限摩擦强度建议取为0.37 MPa。

5 结束语

苏通大桥南主塔墩的实际施工中采用了施工检测过程中推荐的握裹力系数,安全、快速、经济的完成了苏通大桥南主塔墩基础的施工,出于安全兼顾经济性考虑,建设在后续同类型工程施工中承台封底混凝土与钢护筒间握裹力系数取0.15~0.2 MPa。

参考文献

[1]孙旻,徐伟.苏通大桥6号墩钢吊箱施工阶段有限元分析[J].施工技术,2005,(1):12-14.

[2]肖文福,陈金海,符礼斌,等.鄂黄长江公路大桥主6号索墩承台基础钢吊箱设计与施工[C].中国分路学会桥梁和结构工程学会2001年桥梁学术讨论会论文集,2001:310-319.

[3]孙英学,陈志坚,冉昌国.大型钢吊箱封底混凝土与钢护筒共同作用研究[J].河海大学学报(自然科学版),2005,33(5):552-556.