大直径薄壁筒桩（共3篇）
大直径薄壁筒桩 篇1
1 工程概况
温岭市开发区位于温岭市东部滨海地带, 东临大海, 南面与松门镇毗邻, 西侧紧邻原老塘堤坝。开发区的启动区块位于东海塘南片综合开发区的西南部, 总规划用地面积为3.29平方公里。规划区内地形高程1.0～1.5m左右, 局部遇河道地段为0.5m左右, 目前区内由纵横向田垠小道划分成大小不等的养殖塘地块。该区道路及桥梁工程包括南北向的航道路、经一路、经二路、经三路、经四路、东西向的纬一路、纬二路、纬三路、纬四路、纬五路、纬六路、纬七路、虎山北路、C一路、C二路、C三路及C四路道路与26座桥梁, 其中一座大桥, 25座小桥, 若干座涵洞。
2 大直径薄壁筒桩的技术特性
大直径薄壁筒桩是采用专用机械设备, 利用高频振动在地基中形成大直径筒形孔, 然后配置钢筋笼并现场灌注混凝土而成的筒形桩。不配置钢筋的称素混凝土筒桩。
其特点是:无土拱到有土拱;振动密实砼, 使其强度增加;地基土强度增强, 摩擦角增大;桩周土及管内土的应力分布外高压区, 内减压区 (才能排土) 。
浙江杭宁高速公路科研项目组提出的试验研究报告中指出, 对现场施工的薄壁筒桩作了下列检测, 结果如下:
现场开挖, 从10根桩开挖的实际情况来看薄壁筒桩内、外壁表面光滑, 壁厚均匀, 未发现薄壁塌落、严重缩颈等不良现象。
壁厚测量, 从开挖6根桩进行钻探取芯, 取芯采用微型取芯机 (直径10cm) , 间隔2m自上而下钻探取芯。从测量结果看, 除桩顶附近壁厚部分小于12cm外 (设计壁厚12cm) , 其余各段厚度在12.0±0.3cm左右, 自上而下桩身厚度基本一致, 数据离散度小。
桩身砼抗压强度, 从3根桩共取3组芯样制作成10cm×10cm×10cm标准试样, 从抗压试验结果看, 薄壁筒桩混凝土强度均大于设计值C25, 强度分布均匀, 自上而下, 混凝土强度逐渐提高, 下部混凝土由于有较高压力, 密实性、均匀性较上部好。
3 桥头路基采用筒桩复合地基的优越性
3.1 桥头路堤常出现的弊病及处理方法
软土地区的桥头路基一般为柔性基础, 大多会发生较大的沉降, 这种沉降与桥台的刚性基础形成的沉降差, 往往比较大而形成跳车现象。这是经常出现的通病, 给行车和养护造成很大的影响。造成这样的原因大致有以下几方面:首先组成地基土为软土, 软土具有空隙比高, 变形量大, 渗透系数小, 固结时间长等特点, 在上部荷载作用下, 地基会发生较大的沉降。第二, 桥头地段往往连接桥台是路堤高的地段, 路堤高载重大造成的沉降大。第三, 桥头路堤由于桥头的影响在填筑的过程中比较难夯实, 有的拐角处夯不到, 造成填土不实, 容易形成较多的沉降。第四, 桥台基础是刚性基础, 沉降很小, 而台后的路基则是柔性基础, 允许出现一定的工后沉降, 本身要求就不一致。由于这些原因, 如果在设计中不解决这些问题, 往往在桥路连接处出现较大的沉降差, 形成跳车现象。
对于这种跳车现象的处理, 通常是用地基处理的方法来解决, 当然可以在路面铺设搭接板, 但前者方法从本质上去解决为好些。一般的做法是在桥台后线路一定长度内, 如50米设为过渡段, 在这段长度内可以采用排水固结法, 以设置不同间距和不同长度的排水通道, 如塑料排水板上部填土压载或超载预压, 也可用复合地基法如采用深层搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等作为增强体与桩间土形成复合地基, 同样采用不同长度和不同间距来调整整个过渡段。
当大直径薄壁筒桩发明后, 人们用素混凝土薄壁筒桩作为增强体形成筒桩复合地基来加固桥头路基收到非常好的效果, 杭宁高速公路长兴段的大型试验路堤以充实的资料, 从理论到实践, 从技术条件到经济效益都证明采用大直径薄壁筒桩复合地基是目前处理桥头路基最好的方法。
3.2 筒桩复合地基处理桥头路基的优越性
由筒桩和桩间土形成的复合地基, 能达到提高地基承载力, 减少地基沉降的目的。根据筒桩的成桩原理及桩身强度, 我们认为它是刚性桩, 它所形成的复合地基也为刚性桩复合地基。它不同于散体材料桩和柔性桩形成的复合地基。筒桩复合地基设计实际上就是要确定筒桩的桩径、桩长、桩间距, 使形成的复合地基能满足路基承载力和沉降的要求。
3.3 控制桥基沉降和路基沉降相对一致以解决桥头跳车的理念
传统桥梁设计中往往把基础置于变形极小, 几乎桥基不沉降的刚性基础概念上, 但台后路堤却又允许一定沉降的柔性基础, 再加上其他客观条件的存在, 必然造成桥台跳车问题。解决这一问题的办法是:采取单一的控制桥台处路堤沉降, 甚至采用预应力管桩加固桥台处路堤。现在提出桥基在符合现行桥规的基础上允许一定程度的沉降, 达到桥基与路基沉降趋于同步的理念 (确保桥台沉降要小于路基沉降) 。现保留的古桥梁或古建筑物发生了持续沉降, 但结构仍保持完好, 足以说明上述桥基与路基沉降趋于同步的设计理念是完全可行的。
4 桥头跳车处理方案
4.1
大直径现浇薄壁筒桩是一种新型的桩基, 它具有承载力高、稳定性好、沉降小、质量可靠、较好的性价比等特性, 用它来做复合地基的增强体组成筒桩复合地基, 是比较理想的组合, 再加上桩顶砼盖板及二层土工布, 使上部荷载均匀分布。这种做法在杭宁高速公路、杭州绕城公路以及铁路沿海大通道软基处理中应用的非常成功。
4.2
在工后沉降控制在10-30cm的前提下, 采用调整桩长和桩间距的办法, 使沉降逐渐从桥台段过渡到一般路基, 用50m左右的过渡段克服桥台与台后路堤、台后路堤与一般路堤的不均匀沉降, 避免跳车现象。
4.3
根据工程实例及经验, 现提出2个筒桩方案, 分别为不穿透淤泥层 (方案一) 和穿透淤泥层 (方案二) 。
方案一:筒桩直径采用Ф1.0m, 壁厚0.12m, 素砼C25, 桩长分别15m～25m, 桩间距分别为3.2m, 桩顶盖板2m×2m×0.4m, 盖板上铺设二层土格栅。
方案二:筒桩直径采用Ф1.0m, 壁厚0.12m, 素砼C25, 桩长分别20m～30m, 桩间距分别为3.2m, 桩顶盖板2m×2m×0.4m, 盖板上铺设二层土格栅。
5 结论和建议
5.1 用筒桩复合地基加固桥头软土路基是目前解决路堤稳定, 减小沉降, 克服桥头跳车的较好方法之一。
理论研究说明了这种方法的正确性, 现场试验和工程实践也证明它的较好效果。从温岭东海塘两座桥梁四段桥头路堤中选取了六个代表性剖面做了验算, 采用固定桩长和桩间距, 梅花形布桩, 沉降和稳定均满足要求, 使桥台与台后路堤及台后路与一般路堤均匀过渡, 我们认为可以采用这种设计方案。
5.2 在进一步改善优化设计中建议再做另六个断面的检算, 必要时重新调整筒桩长度和间距, 使其更合理。
建议在优化设计中采用长短桩组合的方式, 以长桩主要解决沉降, 在满足设计的条件下降低工程造价。
5.3 采用筒桩作桥梁基础, 理论上是可行的。
由于现有桩机适合桩长一般不超过35m, 采用双排桩方案, 桩长35m, 造价较原方案有所增加。若桩机能改造成, 适合打更长的筒桩, 则可采用单排桩, 桩长41m、42m, 造价较原方案更经济。无论采取以上两种方案中的哪种, 都需进行试桩。
参考文献
[1]JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范.
[2]JTG B01-2003公路工程技术标准.
[3]JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范.
大直径薄壁筒桩 篇2
平阳县昆阳镇城东新区B43地块安置房建设项目坐落于温州市平阳县昆阳镇城东新区建丰村, 规划中的经五路以东, 三号路以西, 环城路以北, 北侧有在建平阳县昆阳镇城东新区B30地块安置房项目。本工程地下室一层, 基坑开挖深度深4900mm~7100mm, 结合周边场地情况, 基坑支护采用筒桩支护体系。筒桩外侧采用水泥搅拌桩止水土帷幕, 坑底部分区域采用水泥搅拌桩加固。
2 工艺原理
将筒桩在基坑周边成队列式间隔布置, 结合水泥搅拌桩组成挡土止水的围护结构, 为一种排桩支护, 可分为悬臂式筒桩支护和內撑式筒桩支护。筒桩则是采用专用施工机械在地基中形成大直径筒形孔, 然后配置钢筋并就地灌注混凝土成型。筒桩专用钻机由机座、机架、成孔器三大部分组成, 机座和机架与普通的沉管灌注桩机相似。成孔器包括中高频率的振动锤、连接振动器和内外管的夹持器、出泥孔、混凝土受料槽、外管、内管、最底部的环形桩尖。其中环形桩尖、内外护壁套管和专用振动锤是筒桩成型整套工艺的核心设备。
3 施工工艺流程及操作要点
施工工艺流程:在基坑支护中应用大直径现浇混凝土薄壁筒桩时, 我们通常都采用以下的施工工艺流程:施工前期的各项准备-制作桩尖-筒桩的施工-保养和养护-科学的处理桩顶-灌芯-施工压顶梁-在其支撑作用的梁下方挖土-施工支撑梁-养护-开挖至基底标高。
操作的要点: (1) 施工准备阶段。应结合的实际情况编制施工现场的岩土工程勘察报告、施工设计文件、施工现场与地下管线、地基基础以及铁路、道路等相关资料, 同时应联合各个部门的人员做好对施工图纸文件的会审工作, 并及时的进行施工安全和施工技术交底。进行打桩之前, 应将地下和高空的障碍物处理干净, 施工现场应具备足够的平整性, 桩机移动的垂直度必须符合相应的要求, 同时还应考虑到地面的承载力, 为保证施工机械设备的有序作业, 应保证排水的畅通性, 先进行试打桩再进行筒桩的施工, 确保施工工艺以及各项设计参数都是符合相应的规范要求的。 (2) 制作桩尖。为充分的保证环形桩尖的制作效果, 必须遵照以下的要求进行操作:桩尖的表面应是较为密实和平整的, 掉角的深度应小于20mm, 同时局部掉角和蜂窝的缺损总面积应是小于桩尖全部表面积的1%的, 在桩尖的上方, 内外支承面的高度差应小于5mm, 并且其内外面圆度的偏差不应超过桩尖直径的1%, 其混凝土强度则应高于筒桩混凝土强度一个等级。 (3) 桩基的就位调平。在施工的准备阶段, 应确保桩机就已经是调试合格的, 导管、桩管以及桩的中心线必须是在同一个竖直线上的, 垂直度的允许偏差必须是小于1%的, 预制的桩尖应放置在成孔器的正下方, 落下振动锤, 确保桩尖是嵌在内外护筒之间的, 这样不但能够防止夹层中混入泥土, 同时也能更好的固定双层钢护筒。应将提前定制的橡胶密封圈安装在护筒和桩尖之间, 从而起到良好的水止吐作用。 (4) 安装钢筋笼。应严防钢筋笼出现变形的问题, 安装完成后应固定好钢筋笼的位置, 确定成管的标高已经符合了相应的要求后, 应立即将夹持器和振动锤拆卸下来, 同时放置制作完成的钢筋笼, 并用振动锤将双层钢护筒重新夹紧, 从而起到良好的固定作用。 (5) 灌注混凝土。进行混凝土灌注的作业之前, 应保证成孔具有良好的质量, 同时保证成孔器内是不存在进泥和吞桩尖的现象的, 防止进水问题的发生。灌满管内的混凝土后, 应先振动6s, 并同时将其提升约8m左右, 之后改为间歇振动的方式, 并采取加料的方式将其再次提升, 从而保证管内砼面的高度比地面高2m, 提升的速度应控制在1.2m/min-2m/min的范围内, 为保证桩身的连续性, 应保证钢管埋入到成孔器中的深入是多于1m的。应预加一定的高度在灌注的桩顶标高上, 这一高度应大于0.5m, 同时采取有效的保护措施, 以保证即使在将桩顶的浮浆凿除后桩顶的混凝土强度也是符合设计要求的。 (6) 有效的处理桩顶。浇筑作业完成后, 通常桩尖都应是比设计标高高50cm的, 对其进行保护并凿除浮浆层, 如果已经和桩顶标高持平了, 桩身混凝土的质量却还是不符合要求的, 那么应继续凿除, 确保凿到了质量较好的部位, 接桩时建议采用接桩法。 (7) 压顶梁的施工。应先在压顶梁底部的标高部位支好底模, 之后再将钢筋绑扎在压顶梁上, 底模建议采用方木和具有一定厚度的胶合板, 在筒桩壁上的支点位置处, 方木应设置好预留孔, 切忌应在绑扎钢筋之前就设置好, 应以压顶梁的截面高度为依据准确的计算出方木的间距。伸入压顶梁的筒桩主筋的长度应大于锚固的长度, 同时采用常规的方法进行混凝土的浇筑以及钢筋的绑扎作业就可以了。
4 布桩形式
筒桩采用单排φ1500@2500 (2100) , 振动贯入成孔法施工。筒桩采用C30水下混凝土, 充盈系数>1.1, 混凝土应超灌1000mm, 凿除浮浆后顶部混凝土强度必须满足设计要求。灌注混凝土前, 必须检查成孔器内有无吞桩尖或进泥、进水现象。桩主筋保护层厚度35mm。施围护工时采用跳打方式, 保证施工质量, 不得出现缩径、夹泥、露筋、断桩等施工质量问题。桩伸入冠梁内100。筒桩的质量检测采用低应变动测法, 检测数量不应少于总桩数的30%。有异常情况时, 应加大抽检范围, 必要时进行钻孔取芯检测。
结语
大直径现浇混凝土薄壁筒桩应用于基坑支护具有以下几个特点: (1) 桩径大大增加, 充分发挥了大直径桩的稳定性和强度, 大直径环形截面能提供较大的抗弯刚度, 有效限制基坑侧向变形; (2) 独特的筒体结构以及更大桩距进行布桩, 大大降低了围护桩混凝土和钢筋用量, 更加节省材料; (3) 连续灌注一次成型, 在中高频率振动下起拔, 桩的整体性好, 桩身混凝土质量容易控制; (4) 沉孔过程中土体从上部出泥孔自动溢出, 挤土效应小, 并且没有泥浆排放, 中高频振动施工几乎没有噪声和粉尘污染, 更加环保。
摘要：大直径现浇混凝土薄壁筒桩充分发挥了大直径桩的稳定性和强度, 大直径环形截面能提供较大的抗弯刚度, 有效限制基坑侧向变形;具有施工质量有保证、环境影响小等优点。联体筒桩同时具有挡土、止水功能, 用于深基坑支护有较好的经济效益。本文从工艺原理、布桩形式、环境效应等方面对筒桩支护进行了讨论。
关键词：大直径,薄壁筒桩,基坑支护
参考文献
[1]蔡国发.大直径簿壁筒桩在深基坑支护中的应用[J].门窗, 2014.
大直径薄壁复杂转接轴工艺研究 篇3
关键词：转接轴,薄壁,大外圆,深长孔,加工变形
转接轴结构非常复杂, 不但工件大外圆直径尺寸较大而且轴向尺寸较长且内孔较深。直径越大意味着工件加工变形越不好控制。内孔深加工时容易振刀、让刀, 使内孔尺寸和粗糙度难保证, 由于是首次加工大直径转接轴, 没有直接可借鉴的加工经验, 只能在加工中摸索、总结经验。找出影响工件变形的因素, 以便在精车内外型面、大外圆及端面、铣加工多处斜槽、斜孔及径向槽以及在喷丸后对大外圆和止口的修复中更好地控制工件变形, 保证外圆、内孔直径尺寸和对基准的跳动0.013和垂直度0.01的要求。
1 工件结构分析
转接轴材料为TC4钛合金, 外径尺寸较大φ4XXmm, 轴向尺寸较长4XXmm, 最薄壁厚仅为3mm, 腹板型面壁厚尺寸公差严, 加工难保证。大端面φ7、φ8安装孔各有60个, 由于壁厚较薄, 加工时易引起大端面变形。外圆上有螺纹和花键, 在度面及外圆上有多处斜槽、斜孔及径向槽, 加工时易引起工件变形。内孔有4处球头槽及凹槽, 小端面有4处端面槽。内孔直径为φ1XXmm, 深为3XXmm, 加工时容易振刀、让刀, 使内孔尺寸和粗糙度难保证。工件配合尺寸精度及技术条件要求高, 尺寸最小公差为0.013, 垂直度、同轴度为0.01, 对基准跳动为0.013, 很难加工保证。需要派制精车内外型面夹具, 加长刀杆, 内止口测具, 编制数控程序, 选择合适刀具, 以控制工件加工变形及加工深长孔振刀让刀问题, 保证外圆、内孔尺寸精度及技术条件要求。
工件三维图如图1所示。
2 加工前工艺准备
2.1 制定合理的工艺加工方案, 在粗加工后和半精加工后分别进行稳定处理, 以消除加工应力控制工件变形。
2.2 半精车、精车工序采用数控加工, 选择合适刀具, 编制数控程序, 在数控车床上进行加工内外型面, 以保证尺寸精度、技术条件要求、提高工件加工效率。
3 主要表面加工方法
3.1 大外圆、端面及深内孔的加工
采用专用精车夹具, 选择合适刀具编制数控程序在数控车床上进行加工, 通过夹具辅助支撑有效地控制了大端面及外圆的加工变形。精车内孔时采用加长刀杆加工深内孔, 解决振刀、让刀问题, 保证内孔尺寸和工件表面粗糙度要求。
3.2 外型面的加工
采用专用精车外型面夹具涨紧内孔压紧小端面精车大端面、内止口、腹板型面。压紧大端面精车外圆和内孔。采用涨紧夹具结构能够有效地控制工件夹紧变形以控制工件精车大外圆及端面和精车外圆时的变形。通过采用该夹具可同时加工外型面和内孔, 不仅保证了外圆、内孔较高的尺寸公差要求, 同时控制了大端面、大外圆的加工变形, 保证了外圆对基准的跳动等相关技术条件要求。
3.3 大端面镗孔
大端面φ7、φ8孔各有60个, 孔位置度要求0.05, 由于壁厚较薄加工时易引起端面变形, 会造成孔位置度超差。通过采用组合夹具压紧大外圆边缘并在坐标镗床钻镗120个孔, 很好地控制了加工120个孔时, 大端面的变形, 从而保证了孔的尺寸公差要求和120个孔的位置度0.05的要求。
3.4 凹槽、斜孔、斜槽、径向槽的加工
选择合适刀具, 编制数控程序将4处球头凹槽、斜孔、斜槽、径向槽工序合并一次装夹找正, 在五坐标加工中心进行, 保证了斜孔、斜槽、径向槽相关尺寸及技术条件要求, 提高了生产效率。
3.5 端面槽的加工
转接轴4处端面槽到中心距离尺寸公差严仅为0.05位置度要求0.15需要在插床上进行加工, 先在加工位置划线, 然后找正插槽刀具中心, 将工件装夹在工作台上找正工件中心及4槽位置。通过试验加工后经检测工件尺寸和位置度度满足图纸要求。
结语
通过派制精车内外型面夹具, 选择合适刀具, 编制数控程序并在数控车床上进行加工试验, 解决了工件大外圆及端面的变形及腹板型面壁厚尺寸难保证问题。采用加长刀杆加工深长孔解决了车内孔振刀、让刀问题。保证了工件的外圆、内孔尺寸精度及相关技术条件要求, 将加工凹槽、斜孔、斜槽、径向槽在五坐标加工中心进行, 提高了加工效率, 保证了产品质量。
参考文献
[1]柯明扬.机械制造工艺学[M].北京:航空航天大学出版社, 1996.
[2]汤湘中.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 1988.
[3]张幼桢.金属切削原理及刀具[M].北京:国防工业出版社, 1990.