钢护筒设计方案(技术总结).docx

钢护筒设计方案
1、钢护筒材质、直径、壁厚选择
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)8.4.1款规定：
钢护筒选用Q345钢，内径d=240cm，壁厚t=16mm。
护筒埋置最大深度h=30m，护筒内径d=D+2（Hi+d’）=200+（3000*0.5%+5）*2=240cm，其中D为桩直径，H为护筒高度，i护筒倾斜度，允许1%，d’护筒平面位值允许偏差，允许5cm。护筒长度大于10m时，需锤击或振动下沉时，采用Q235钢时，径厚比不宜大于120。
最小计算壁厚t= d120fQ235fQ345=240120*235345=1.6cm，
轴向临界应力计算σφ，cp=1.64-0.234dtfy=1.64-0.2342401.6*345=288.1MPa，
环向临界应力计算σφ，cp=0.2fy+0.4σφ,ce=0.2fy+0.4*0.9E(td)2=0.2*345+0.4*0.9*2.1*105*(1.6240)2=72.4MPa，
加强箍为内径2432mm的空心圆柱钢管，套焊在钢护筒底口以上，对钢护筒底部进行加强，厚度16mm，高度3m。
如钢护筒外侧被动土压力为p<17KN/m3*30m=510KN/m2=0.51MPa（可以按计算取值），1mm高度环向力F=dp=1*（2432+2*16）*0.51=1257N，
环向应力σ=12572*16=39.3MPa<72.4MPa。
2、水中钻孔桩护筒底端埋置深度确定
深水及河床软土淤泥层较厚处，应尽可能沉入到不透水层粘性土内；河床内无粘性土时，应沉入到大砾石、卵石层内0.5～1.0m，河床为软土、淤泥、砂土层时，埋置深度按公式计算。有冲刷影响时，应埋入局部冲刷线以下不小于1.0～1.5m。
水中钻孔桩护筒底端埋置深度计算：
计算公式：，

――钢护筒穿过的几种不同土层的饱和容重（N/m3），约为1.7～1.8 N/m3；
――每种不同土层的厚度（m）；
H――施工水位至河床表面深度（m）；
h――护筒内水头，即护筒内水位与施工水位之差；
――护筒内泥浆容重（N/m3）；
――水的容重；1.0×104N/m3；
公式推导如下：
由护筒内底端的泥浆压力和护筒外水及土压力平衡得：
导出；
按照公式计算后的结果小于3m时，采用3m。处于潮汐影响和水流冲刷影响处，由于河床不匀质而引起局部渗透，护筒埋置深度应考虑其影响。为防止护筒底端向外发生流动、管涌，而使护筒倾斜、沉陷，按公式计算的L值应乘以安全系数1.5～2.0。
泥浆比重为11KN/m3时，
取安全系数1.5,1.5L=9.6m，接近覆盖层厚度；
泥浆比重为12KN/m3时L=11.4m。
取安全系数1.5,1.5L=17.1m，远大于覆盖层厚度；
该处为泥岩夹砂岩互层，泥浆比重是比较大的。
因此必须至少埋入弱风化层以下1.0m，嵌固在基岩内，可采用钻孔后跟进的办法嵌入岩层。
3、钻孔桩首批混凝土灌注数量计算
计算公式：(m3);
(m);
――灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底高度，(m);
――导管初次埋入深度≥1m;
――导管底端至钻孔底间隙，约0.4m；
D――井孔直径（m）；
d――导管直径（m）。
――护筒内泥浆容重（N/m3）；
――素混凝土容重（N/m3）；
――井孔内混凝土面以上水或泥浆深度（m）。
4、混凝土灌注漏斗底口高度计算
在钻孔桩桩顶低于钻孔中水面时，漏斗底口应比水面至少高出4～6m，在桩顶高于钻孔中水面时，漏斗底口应比桩顶至少高出4～6m，当计算值大于上述规定时，应采用计算值。
计算图式：
计算公式：
;
――实际灌注桩顶至漏斗底口距离（m）；
――素混凝土容重，24KN/m3;
――钻孔内泥浆容重（KN/m3）;
――使导管内混凝土下落至导管底并将导管外混凝土顶升时所需的超压力，采用100～200KPa，桩径1m时取低限，等于或大于4m时取高限，1m～4m之间取插入值。
――灌注混凝土时护筒内最高水位至实际灌注桩顶距离（m）；
正常灌注采用混凝土输送车直接出料至漏斗灌注水下混凝土；灌注至离桩顶2～3m时，由于需要一定超压力，仍应按首批混凝土灌注方法采用拔球灌注水下混凝土。
5、导管直径及壁厚表
导管直径表
导管直径（mm）
通过混凝土数量（m3/h）
桩径（m）
200
10
0.6～1.2
250
17
1.0～2.2
300
25
1.5～3.0
350
35
大于3.0
导管壁厚表（mm）
导管长度
导管直径200～250mm
导管直径300～350mm
m
钢板卷制
无缝钢管
钢板卷制
无缝钢管
＜30
3
8
4
10
30～50
4
9
5
11
50～100
5
10
6
12
注：最下端一节壁厚不宜簿于5mm。

6、如果灌注水下混凝土时泥浆比重大，适当加大测锤重量；至桩顶时，采用钢筋加焊钢管筒掏出混凝土查看。