桥梁承台锁口钢管桩围堰施工技术.docx

桥梁承台锁口钢管桩围堰施工技术交通与路建科技嚣向导2011年第21期桥梁承台锁口钢管桩围堰施工技术王东亚刘明明(中国建筑第七工程局有限公司交通公司河南郑州450004)【摘要】本文介绍了在公路桥粱工程中,桥梁承台锁口钢管桩围堰施工的工艺原理和施工过程.【关键词】桥梁工程;承台围堰;锁扣钢管桩;施工工艺O.前言宿迁市开发区大道京杭运河特大桥工程包括桥梁和引道两部分其中桥梁跨越京杭运河.主桥长242米.东西两岸引桥各长18O米,全桥总长602米主桥两主墩(PIO,P1】墩)位于京杭运河河水之中.主墩墩身采用花瓶型独立柱墩,顺桥向宽度2.43.0米.横桥向长度l0-3米,墩身高分别为:PIO墩12.41米和Pl1墩】1.8米.承台采用17.5xlO米矩形尺寸,厚度3.0米,覆土厚度0.4米.主墩基础采用15根p1.5米钻孔灌注桩.该桥的承台为14.17x6.5米矩形平面尺寸.厚度2.0米边墩基础采用8根P1.5米钻孔灌注桩.承台处水深6-?m,承台底在水下约lOre,在覆盖层内埋深3-4m.由于承台在山脚下,山下岩石掉落在此处.故土层中孤石密集这两承台施工围堰必须能通过地层内的障碍物,且承台内不能有支撑.在灌筑塔身和墩身前.围堰顶的支撑能拆除.1.工艺流程施工工艺流程2.锁口钢管桩围堰的设计与施工2.1设计嗣堰设计实际上是:计算围堰内挖土和抽水时钢管植和支撑中的应力是否安全;确定围堰内封底混凝土的强度和厚度必确定锁Ki的形式,使其能注浆止水,确保锁rl在复杂受力状态下不被破坏;围堰在水流,风力,波浪作用下抗倾覆性检算.2.1.1围堰设计程序a.设计资料收集.如气象,水文,地质等资料,还有加工制造,运输,吊装,桩锤等有关数据.b.资料中的同堰设计参数计算.如风力,水流,波浪,土压力系数.c.确定施丁顺序.如对围堰支撑的要求.是水中去土,还是干挖.这一程序是关系围堰侧压力计算.很重要d.绘出同堰总图.拟定钢管桩直径,锁口形式,支撑间距及平面布置,绘于总图中.e阁堰侧压力计算进一步求出每米宽围堰的弯短和支撑反力.f.按以锁口中心宽度换算成每根管桩的弯矩和支撑反力.检算桩的应力.设计或检算支撑g.按锤击沉桩的锤击力及允许的施工误差设计锁口.h计算作用在围堰的风力,水流力,波浪力,检算围堰的抗倾覆的稳定性2.1.2设计要点简介a.钢管桩的截面选择.它是围堰受力主要部件.初拟钢管截面尺寸必须符合钢结构设计规范)(GBJ1788)的规定:钢管(直)径(壁)厚比的要求fy为钢材屈服强度.A3钢D/t<100.在保证钢管总体稳定性前提下,因要穿过密集孤面,片石堆积和木质沉船.为防止在柴油锤的强击,偏打,桩帽接触不良及桩垫材料恶化等造成桩端部出现局部压曲.故在管桩下端要贴焊定钢板补强.补强板的厚度与原管壁叠合后的径厚比D/t0.8X50:40.D/t<50是研究数据.0.8是两层叠合板的折减系数b.钢管桩的支点处理钢管桩与围堰支撑的水平圈梁接触处防止钢管压曲办法是:钢管内加钢环:填早强砂浆或有圆弧面的木垫块,使集中力变均布荷载.然后按有关公式检算钢环或管壁强度.钢管与封底混凝土接触处要作两点处理:接触处弯矩峰值很高.要按照连续梁在支座处削减负弯矩峰值办法进行即Me:MRI/8.式中.M.R,L分别是封底混凝土处弯矩,支反力,厚度;按均布荷载q=R/l检算管壁强度,若不够:a.如管桩不拔除,则在管桩吸泥,灌注混凝土;b.如管桩要拔除倒用.则需做成双壁圆筒c.封底混凝土的厚度低强度昆凝土.在抗静水压力和承托承台新鲜混凝土重力时要增加厚度.则相应增加基底开挖量.增加钢管桩长度;若提高混凝土标号,厚度减薄,开挖量减少,桩规少.所以应尽量提高混凝土的标号.减薄昆凝土厚度注意厚度是削减弯矩值参数之一.要兼顾这个因素d.围堰支撑主要功能是支撑围堰外侧压力的在设计时应增加两个功能:在围堰内封底混凝土之前.作用围堰上的风力,水流力,波浪力应通过支撑传给钻孔灌注桩的钢炉筒上:大体积承台的围堰,支撑应兼做脚手架.承受竖向荷载e.锁口的设计.锁口能否止水是围堰成败的关键之一.为保证锁口能止水:要保证锁口有足够强度不开裂.对锁口强度检算主要是受力分析难.笔者认可这样假定的:a).两根桩在同一平面内对称倾斜1/100,造成锁El一端受拉,一端受压.b).在平面外,两根桩相反方向各倾斜1/100,锁口受弯,扭,剪;c).一根下沉带动相邻桩下沉,锁口受剪;d).管桩锤击下沉时旋转使锁El受扭.旋转力按锤击力的10%.以上各计算力的大小时均以锤击力为基数要使锁口有空腔可灌浆堵漏按图5所示”LT”形锁口较好.围堰在封底混凝土后抗倾覆力计算时要考虑锁口内浆体粘着力.封底混凝土与围堰外侧压力对桩端的嵌固力.2.2锁口钢管桩围堰的施工2.2.1在钻孔灌注桩施工平台周边安装导向架设上,下两层,力争高精度控制桩的倾斜2.2.2在导向架上按理论尺寸放线定出各桩的位置.在导向架内插入桩.用震动打桩机下沉到设计标高.若高位止桩.查阅地质资料,如遇到沉船,孤石,片石等地段,用吊机将柴油锤套在桩顶,将桩锤击到位.2.2_3锁El内射水冲洗灌注粘土水泥浆.为了阻止碎石和硬上进入锁IZ1.在桩下插前于锁El槽171下端先焊坡度l:6的挡板.2.2.4按设计要求安装围堰支撑2.2.5围堰内开挖.泥土用抓斗冲抓或射水吸泥.沉船用冲击钻机和旋转钻机破碎.船梆的大方木由潜水工人水下切割.孤石由潜水工水下作业消除.片石因堆砌整齐,且用砂浆钩缝.故在于挖时用钢纤凿开或用撬棍撬松.人工清除2.2.6在封底混凝土后灌筑承台,塔肢或墩身.2.2.7钢管桩的拔除在用震动打桩机震松锁口的浆体后,用液压千斤顶顶出.3.锁口钢管桩围堰的特点及应用前景3.1特点通过施工.达到了设计的目的.也加深了对这一决策的认识,归纳起来.我们认为有如下特点:(下转第404页)4152011年第21期科技疆向导交通与路建以上崩塌地质灾害较发育,但其危害性小.故其地质灾害危险性,l,.2.2塌岸特征路段区塌岸主要有大凌河和小凌河的河道侵蚀塌岸和线路西起点西海口至小凌河口海水侵蚀塌岸实地调查大凌河和小凌河穿越路段区内的海积漫滩和洪积扇,地层为松散状细砂,中砂,粗砂,粉质粘土淤泥粉质粘土互层.河道常见黑色淤泥.两岸坡高多1.5m2.0m,坡体剖面呈上陡下缓形.下部堆积物为上部土坡受洪水冲塌而成,且在河道的凹向侧坡体的坡度明显陡于凸向侧的坡度.为汛期洪水对凹向侧岸的更强烈冲刷所至线路西起点西海1:3至小凌河口海水侵蚀塌岸为公路的临海路段.海水侵蚀塌岸发生在海岸带,约占该路段全长度的50%.但塌岸体规模较小.其地质灾害的危害性及危险性小.23地基不均匀沉降特征路段区冲海积地层属多层结构.土体强度较低,饱和状态,土石类别为松土(软土)力学强度低,局部含淤泥质粉质粘土,并夹有饱和粉砂,在振动载荷的作用下.易造成沉陷和滑动,振动应力作用下易产生软土触软土触变导致路基变形坍塌.实地调查中局部道路有沉陷现象,但发育一般.其地质灾害的危害性及危险性小.3.地质灾害预测3.1塌岸本段公路见穿越大凌河(K71)与小凌河人海口(K26和K34),两条河流在汛期河水流量大.洪峰含沙量相对较高,河流的侧向侵蚀作用大实地调查大凌河与小凌河所在冲洪积和海积平原历史上多有改道.表明在在海水潮汛和河水侧蚀作用下,洪水对岸坡的侵蚀强烈.本工程公路修建后在大凌河人海口处建成特大桥.在小凌河人海口处建成大桥.汛期洪水强烈冲蚀引桥路基和护堤坝除上述地段工程建设本身可能遭受塌岸地质灾害外.由于KIOK14段有填海段工程.在海浪的侵蚀下填方工程同样会遭受塌岸的地质灾害.预测工程建设本身具有遭受海水,洪水侵蚀塌岸地质灾害的可能性小,其地质灾害危险性小.3.2地基不均匀沉降滨海公路锦州市段大部分(K0K2大河口段,K10K14填海段和K24路线东端)穿越海积地形的滩涂,海水养殖场,盐田,河道人海口,芦苇塘,这些地段下卧软弱岩土层,又是路基的填方加高段.路基,路面的加载和承载力的不均可能引发公路路基的不均匀沉降.路基不均匀沉降直接表现为.产生侧向滑动,向基底两侧挤出等现象,造成路面沉陷,裂缝,滑移,形成鼓包和陷落等,对路基沉降影响较大,破坏路基和路堤.故存在工程建设可能引发,加剧及遭受软土触变导致的地基不均匀沉降地质灾害.其可能性,危害性和危险性属中等级别.33砂土液化在小凌河和大凌河人海口附近地下水埋藏深度普遍较小.在线路建成投入使用后.由地质构造动力和过往车辆的震动载荷等作用可能诱发区内部分路段砂土液化地质灾害.所以工程建设后有遭受砂土液化地质灾害的可能性.其危害性小,地质灾害危险性属于小等级.4.地质灾害防治措施2为减轻或避免地质灾害对工程安全的危害性及周边环境的影响,需对其进行防治,按照地质灾害防治条例(国务院第394号令),采取预防为主.避让与治理相结合的方针.依据本路段地质环境条件地质灾害类型.防治措施以工程措施为主.具体防治措施可根据场地实际选择如下措施:4.1塌岸防治措施在拟建工程削方地段.施工中或工程建成后仍可能产生边坡失稳.引发塌岸地质灾害,可采用见防护堤,坡面防护,削方减重,降低坡度,护岸,下设脚墙,挡墙的防护措施,同时应做好防,排水工程,避免地表水渗入岩土体内:严禁人为破坏坡角及在坡顶加载.同时在施工期间.应对边坡进行长期连续观测.以便及时了解边坡的稳定状态.4.2地面(地基1不均匀沉降防治措施根据地质情况.部分路段淤泥层不太厚.其下又有砾砂层的存在.设计采用塑料排水板的排水方案.塑料排水板贯穿淤泥层.上面通过砂砾垫层,下面通过砾砂层,按双向排水计算,以加固初始固结,减少工后残余沉降:在路基底部铺垫50cm的砂砾或石屑垫层,分两层碾压.并要求高出原地面2Ocm以利于向侧向排水.其上铺土工格栅约束填土路基的剪切变形,加强路堤整体性:软基段桥头引道填土较高,地基承载力较低,故采用水泥粉喷桩进行深层处理,使其成为复合地基.大,中桥桥头引道每侧处理50m,小桥桥头引道每侧处理30m.粉喷桩所使用的水泥必须是硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥水泥强度不低于32.5级.掺入比12%:每m粉喷桩的水泥用量按50千克控制:局部占用水田,养殖区,盐池,水塘等路段采用换填砂砾,抛石挤淤处理方法.4.3砂土液化防治措施从路桥的基础角度出发采用连续性好.对均匀沉降较为适应的基础上部利用回填土增加有效覆盖压力.提高下部砂层抗液化能力:桥建筑不宜采用浅基础.可采用采用砂桩挤密.旋喷,粉喷来增加地基基础承载力,采用上述方法加固地基时应处理至液化深度下界.【参考文献】1辽宁省化工地质勘,辽宁省滨海公路工程锦州市段地质灾害危险性评估报告J锦州2005.2任致远,地质灾害防治条例实施手册M.合肥.安徽文化音像出版社2004(上接第415页)3.1.i锁口钢管桩虽一次性投入大,但是设备式投入,可重复使用,还是经济的.3.1_2适应于各种复杂地质,地层.如水下地层有障碍物.密集孤石.片石堆积等3.1.3施工速度快.制作,加工,运输,吊插,下沉等方便灵活,工艺简单.所需设备少3.1.4可根据需要.组装成各种形式的围堰3.1.5截面刚度大.使堰内支撑减少.可适应大体积承台的施工.其缺点是我们现在使用锁口简槽与荷头截面积不等.造成锁口钢管桩不对称.故易产生倾斜3.2应用前景现在市场钢材充足.为锁口钢管桩围堰的应用提供了广阔的前景.我们现在设计施工的围堰只是荷叶才露出尖角,它可以应用到:3.2.1深水基础围堰中完善研究锁口灌浆工艺.发挥锁口灌浆后的组合效应,并增加一些辅助措施,如桩顶圈梁.是可以做到的.3.2.2做桥梁薄壁沉井式基础在围堰增加一些锁口钢管桩隔墙即形式沉井.在覆盖层深的地方,桩只需进入持力层.在覆盖层薄的地方,桩沉到基岩层.桩内做钻孔灌注桩.将基础锚固在基岩内可防冲刷,防滑移.施工速度比下沉沉井快.基础形式还可灵活多变3.2.3水利工程,码头工程,海港的岸墙,护岸,防波堤,码头等工程只要在锁口钢管桩的钢材里添加铜元素.增加抗浸蚀能力3.2.4工民建基础的深基坑支护及围堰只要是作为设备式投入.充分发挥其抗水平力能力在钢材匾乏时间.做装配式钢筋混凝土锁口管柱试验在新世纪群里,这一新技术将像钻孔灌注桩那样在建筑工程得到广泛应用(上接第410页)于管线单位因建设需要占用公路用了的情况,应增加与管线单位的事前沟通,建立沟通机制,在保障公路安全前提下支持建设,按照公路法,行政许可法的要求对相关工作进行规范.3.结语总之,管理好县乡公路是我们一项长期而又艰巨的任务.任重而道远.因此,我们要以科学发展的要求,认真地,科学地对待此项工作,在实践中不断地摸索,总结和创新.只要我们通过的不懈努力,不断探索,积极应对各种出现的新问题,新难点,加上上级政府,部门,社会各界和县乡公路沿线群众的大力配合以及正确的舆论导向.我们有信心,有决心将这项任务完成好.全力维护县乡公路路产路权.确保安全畅通,以促进全县县乡公路路政管理工作又好又快发展.