桩基长钢护筒工法

刖言负摩阻力基桩施工问题 在我国工程实践中已变成一个热点问题，很多建筑 物桩基存在以下三类情况：第一类情况为桩周土在自重作用下固结沉降（如软土 地区）或进水以致土体结构强度降低而固结（如湿陷性土）第二类情况为外界荷 载作用以致桩周土固结沉降（如大面积堆载）第三类情况为因降水而地基不下 沉。加之现在重型建筑物的桩基荷载加大，桩孔加深（超长桩，其孔深度大于 70m ），桩距加密，加大了钻孔灌注桩质量控制的难度，这就要求在施工中搜寻更 好的施工工艺来提升对桩基质量的保证.二、工法特点1、钢护筒埋设2、采用老例设备，经过控制泥浆性能和合理选择钻进技术参数，提升了成 孔速度，有交往地防范了孔壁坍塌、缩径，保持孔壁牢固，控制桩孔形态，实现 超长桩施工3、成孔过程中，向来采用有交往的防斜技术措施，桩孔垂直度高，保证钢 筋笼的顺利安装和邻桩的正常施工。4、改进老例清孔工艺，采用提钻前一次清孔；灌注砼前二次清孔并逐渐伐 节泥浆性能的技术措施，提升了清孔收效，保证了孔底沉渣满足规范和设计要求。 同时，也保证了灌注砼前的桩孔牢固和水下砼的顺利灌注。5、在保证砼质量的前提下，改进水下砼灌注工艺，保证桩身砼强度、砼与 桩周土之间饱满度和桩身的圆满性。三、适用范围适用桩基施工地质条件复杂，深基础、超深基础。四、工艺原理及要点技术1、深埋钢护筒。2、正循环辗转钻进成孔。3、泥浆护壁，必要时用化学办理剂改性。4、钢筋笼分段制作成型，孔口焊接，地面控制笼顶安装标高。5、终孔后进行第一次清孔，砼灌注前进行第二次导管正循环清孔替浆五、施工工艺（一）工艺流程（二）施工要点1、施工准备1）水、电线架设、施工便道、施工现场部署，机具设备、人员配置、资料准备 等。2）依照地质资料和对现场本质检查，详细解析认识地质情况，认真编制和拟定相应的施工方法和施工措施。2、钢护筒制作1）钢护筒的连接 钢材材质采用Q235钢。钢板厚度采用5 =12mm及5 =14mm两种。钢护筒分节在工地进行连接，为保证钢护筒连接质量和垂直度，制作连接胎具利用4根10米长的工字钢，焊接成四方架，在钢护筒连接面的工钢上部2米一处焊接一对活动 轮轴，利用轮轴来调治连接的点地址。 钢护筒制作要求：焊缝连续、饱满、不漏水、能满足受力及施工要求，钢护筒两个方向的直径误差不大于5mm，钢护筒节段间错台不大于3mm，钢护筒对接应 顺直，不垂直度不大于1 %。，钢护筒端面平展，钢护筒分控制造达成并查收合格 后，要在护筒两端设十字撑杆，防范护筒变形。2) 钢护筒外侧涂层资料配方及加工涂层沥青在改性沥青生产厂依照以下原料和配方进行生产，采用沥青保温车 运输到现场后进行涂抹。(1) 原料沥青：90号重交道路沥青，消融点：46 0针入度：91dmm。SBS :岳阳石化公司生产的线型SBS，型号为1301-1 (YH-791H )。硫磺：工业级，市售。机油：市售。( 2 )配方采用以上原料按表1进行配方，可得涂层沥青。表1沥青配方表俵中为质量比)原 料用 量(kg)沥青97SBS3硫磺机油2(3 )生产设备沥青加热罐：可将沥青加热到180 C；沥青改性罐：夹套加热，带搅拌机和胶体磨。(4 )生产工艺在沥青加热罐中将沥青加热到 180 C； 将加热后的沥青经计量后，打入沥青改性罐中，保持沥青温度为1805 C,尔后加入SBS，搅拌15分钟，启动胶体磨，研磨45分钟； 慢慢加入硫磺，搅拌30分钟； 加入机油搅拌15分钟； 出料，罐装。(一5)产品主要性能消融点：60 。，针入度：7075 dmm，延度：大于 35cm。(6)、涂层沥青施工及技术要求施工时，将沥青加热到150 C180C后，均匀发射或淋浇在钢护筒表面面， 涂层厚度为8mm10mm。在涂层从前，应将钢护筒表面面冲刷干净并保持干燥， 使沥青涂层和钢护筒粘结优异。喷浇时还应注意不要将涂层扩展到需利用桩侧正 摩擦力的桩身部分。在润湿天气或气温低于18 C时，不宜施工沥青涂层。当在 天气酷热的夏季施工时，为防范涂层废弛、消融能够采用刷大白浆的措施。沥青 涂层施工达成后应防范钢护筒受阳光或热源照射，在储蓄、运输过程中不应伤害沥青涂层，在吊运时能够采用加软垫或其他合适的方法。3) 、钢护筒施工依照地质情况的检查，钢护筒的埋设分为先钻后下施工和插打后钻孔施工。(1)先钻后下施工用GPS-25型回旋钻，采用直径大于钢护筒10cm钻头，依照钻孔桩的要求钻 孔至设计标高后，提出钻头放倒钻机上臂把钢护筒用吊车垂直吊放至孔内，当钢 护筒在井口进行接长时，钢护筒下放至井口时，在钢护筒上对称加焊两个15cm 长I10槽钢作为挡块。利用井口的回旋钻机并加设两根横杠固定已下放的钢护 筒。用吊车吊起要接长的钢护筒，对正后先进行外侧焊接，在外侧焊接检查合格 后，用爬梯由人工进行钢护筒内部的焊接。焊接检查合格后，对连接处除焊渣除 锈进行沥青涂层施工，查收合格后下放至孔底。钢护筒周围外5cm处需埋设直径32mm镀锌钢管制成注浆管。注浆管分节加工， 分节长度2米一节。注浆管下部设置2.5m长的花管，花管由钢管钻孔制成。眼孔竖 向间距按0.2m梅花型部署，端头成锥形利于下放。在钢护筒下放至设计高程后，开始在钢护筒外侧对称布设下放8根注浆管。注 浆管下放至侧壁孔底。注浆管布置到位经检查合格后，在钢护筒周围人工回填5- 10mm碎石，碎石高度达到设计要求。压浆施工 、泥浆比重的控制制浆采用机械拌制，水与干土重量比为1： 1-1 ：。压浆过程中依照吃浆量的大 小变化，调治泥浆比重，吃浆量大时浓些，反之稀些。泥浆比重控制在之间，泥 浆比重采用比重计丈量。 、注浆浆液由泥浆泵经过注浆管压入钢护筒外侧回填土体内，注浆由下至上逐段进行压注，依照注浆压力及连续时间来确定注浆的饱和度。注浆由钢护筒外侧的1#开始至8#依次进行，全部注浆合格后第一提升1#管2m，再对1#管进行注浆，合 格后再提升2#管2m进行注浆，依次序次进行至钢护筒顶面高程以上2m。保证钢护 筒周围回填土体全部密实为主。浆压力是保证压浆质量的要点，过低会降低灌浆收效，达不到预期目的，在 施工时，注浆压力为。在注浆压力达到时持压3分钟后压力不小于时即认为注浆饱 和。单次压浆密实度如不能够满足要求，则需要多次压浆。待钢护筒周围回填土体经注浆密实后 ，更换桩基所需钻头进行钻进。（2 ）插打后钻孔施工。1）钢护筒导向架制作钢护筒导向架用工钢拼装。导向架拼装高度为米。底部宽度为2X 2m，下设 16型槽钢井字架加强导向架的牢固性。2）钢护筒下沉施工 为了在插打过程中保护沥青涂层，在钢护筒底节外侧加焊14cm厚，50 cm 宽的钢带作为刃脚（如图）。图钢护筒底部的辅助措施（单位mm ） 钢护筒导向架制作达成，试拼检查合格。 各种钢护筒下沉机械到位，并进行调试。 施做好沥青涂层的钢护筒运至下沉现场。 钢护筒下沉前筒壁的沥青涂层应检验合格。3）钢护筒插打 利用孔口的测放的十字桩拼装钢护筒导向架。导向架拼装合格后进行 固定（用缆风或型钢地锚）。在导向架及钢护筒周围做好垂度的观察装 置，记录初始数据。用振动锤夹着钢护筒（钢护筒直径地址），用吊车 吊起振动锤与钢护筒下放至导向架。 开动振动锤进行钢护筒下沉，每下沉50cm后停动振动下沉，对钢护筒进 行垂直胸襟测，发现钢护筒有倾斜及时对钢护筒进行纠偏。 纠偏时采用搬动振动锤偏压下沉的方法进行。钢护筒对接时应分层进 行焊接，在每层焊接结束后应敲掉焊渣，日测合格后再进行下一层焊接。钢护筒焊接时要保持钢护筒的整体直度。在钢护筒下沉至设计高程后停止振动，撤掉机械及设备钢护筒下沉结束。3、钻孔钻施工1）桩机就位桩机基台塔腿中心线与轨道上桩位标记对准。基台垫高，使滚轮走开轨道， 基台两端用平展的基台木垫平垫稳，桩机转盘中心与桩位中心误差不大于20mm。 校正连接钻头的主动钻杆在自由悬吊状态下位于转盘中心，保持天车、转盘中心和桩 孔中心三点成一垂线。2）成孔施工超长桩桩位间距小于4D时，应采用间隔距打措施，或在邻桩水下砼灌注达成 停36h后再成孔施工。工程地质条件较好，对桩孔形态控制有可靠保证措施时， 对桩孔施工间距及间隔时间可做调整。成孔过程应控制以下4点（1）钻具必定定长按设计桩深单孔装备定长钻具，按轨道标高量准机高，计算、注明机上余尺。在更换钻头、钻杆及终孔深度变化时，应重新计算、注明机上余尺按设计桩深单孔装备定长钻具，按轨道标高量准机高，计算、注明机上余尺。 在更换钻头、钻杆及终孔深度变化时，应重新计算、注明机上余尺。（2 ）钻进技术参数和泥浆性能切忌清水开孔。钻进时保持泥浆粘度2528s，泥浆密度或以上。（3 ）保持桩孔垂直度除桩机安装牢固、开孔时主动钻杆轴线位于转盘中心外，钻进时每次加接钻 杆单根从前，必定检查主动钻杆轴线可否对中转盘中心。 如有偏位，必定及时调 整桩机基台或修整孔壁纠斜。（4 ）控制终孔 用尺丈量机上余尺，严格控制终孔深度不欠深、不超深。施工端承桩时，依照 设计，观察岩屑，确定持力层面，控制进入持力层的深度。 进行一次清孔，逐渐伐整泥浆粘度达2225s泥浆密度达左右；中止性下下慢慢 活动钻具、慢速辗转孔底钻头，破碎泥块，排出岩屑；一次清孔结束应初测沉渣。 终孔下钢筋笼前，用桩孔检测仪检测桩径与孔斜沉渣厚度。若发现桩也形态存 在问题，应及时办理。3）钢筋笼制作及安装（1）各种规格的钢筋需有出厂质保书，并经原资料抽检及焊接检验合格。（2）钢筋笼制作场所应平展，场所高差不大于1%。钢筋笼应在制作台架上 按设计图纸加工成型，并设置扶正块。（3 ）孔口用多台焊机同时焊接，主筋搭接应沿弧线平行排列，保证垂直度。焊缝长度、宽度、厚度及焊接质量按规范和设计要求。（4）钢筋笼吊放时，钢丝绳用“一”字钢架撑开，钢筋笼吊点主筋用“十” 字钢架撑住，防范笼径变形。（5 ）按设计笼顶标高计算吊筋长度。吊筋吊环固定在桩机基台通孔两侧中 心的吊钩上，保证钢筋笼居中和安装标高。4）灌注导管安装（1）超长桩灌注水下砼，应尽量采用内径较大的250e 280mm导管。底 管长度大于4m，标准节长度。导管连接应平直可靠，密封性好。新导管应经压力检 验无漏气现象方可使用。导管的壁厚、连接部位丝扣、内壁光洁应如期检查，并 作及时办理。（2 ）导管隔水塞。当灌注漏斗容积达不到初灌量要求时，应采用砼隔水塞； 当使用预拌砼时，可采用球胆。3）用导管进行二次清孔替浆。 清孔替浆时，导管底端应下到孔底，并经常上下轻缓活动导管，促进清孔替浆 收效。 依照桩径和桩深，可采用4PNL单泵、3PNL和4PNL双泵并联、4PNL双泵并 联清孔替浆。 逐渐稀释泥浆，使泥浆粘度达到1820s密度达到或以下。二次清孔替浆时间、 视桩径、桩深、原泥浆性能和孔底沉渣等情况而定。 二次清孔替浆结束后，孔底沉渣厚度应吻合设计要求，并在30min内灌注水 下砼。5）水下砼灌注 砼配合比配合比的砼强度等级按设计的桩身砼强度执行相应的水下砼等级标准。 砼初灌量砼初灌量应能保证砼灌入后导管埋入砼面深度很多于，导管内砼柱和管外泥 浆柱压力平衡。计算公式以下：V Nn d2h1/4+nD2Kh2/4公式中：V砼初灌量（m3 ）hl 管内砼柱与管外泥浆柱压力平衡所需高度（m）h1=（h-h2）rw/rh桩孔深度（m）h2初灌砼下灌后，导管外砼面高度，取；rw泥浆密度，取m3; rc砼密度，取m3;d导管内径（m）;D桩孔直径（m）;K 砼充盈系数，取。计算超长桩砼初灌量时，h2、rw、k应取大值，rc应取小值，以提升砼灌注 安全系数，保证桩砼灌注质量。注意初灌的第一辆预拌砼车必定是满车砼（即不 小于6m3 ） o 控制导管埋入砼面的深度，水下砼灌注过程中，导管应向来埋在砼中，严 禁将导管提出砼面。埋入深度除按规范执行外，还应观察孔口返浆情况，若是孔 口不能够自动返浆，说明导管已埋入太深，应合适拔掉导管。 卸导管前，应用重锤测绳量砼面地址，并依照砼灌注量计算复核无误后， 方可卸管。砼面地址大于40米时，每次有卸一节。 导管捣插方法拔管时，用上拔1m，下插0.5m的方法逐渐起落导管捣插砼， 使桩身砼密实和桩周砼饱满。 防范钢筋笼上浮砼面凑近钢筋笼底端时，导管埋入砼面的深度应控制在23m内，并降低砼 灌注速度。待砼面进入钢筋笼12m后，可合适提升导管。导管提升要平稳，防范 出料冲击过大或钩挂钢筋笼。 桩顶办理当砼灌注达到设计桩顶标高时，应连续灌注必然的超灌高度，以保证设计桩 顶标高以下的砼质量吻合设计要求。水下砼灌注达成后，回填密实空孔部分，恢复硬地坪。5)场所内泥浆办理单根桩砼作业达成，及时清理循环槽、池中渣土，废浆用密封灌车及时外运 排放。在含砂量较高的地层中，可使用除砂器和除泥器等措施净化泥浆，实现文 明施工。六、主要机具装备1、DZ-120振动打桩机2、钻孔灌注桩机一套。3、双腰带钻头二个；4、泥浆泵3PNL、4PNL各一台或4PNL二台。5、水下砼灌注导管100m，灌斗一个。6、电焊机二台，气焊设备一套。7、25t汽车吊一辆。8、压浆设备一套。9、废泥浆排污车一辆。10、挖掘机一台七、劳动组织1、钢护筒施工2、成孔施工及水下砼灌注。3、钢筋笼制作和安装。4、钢筋笼及导管场内搬运。5、钻机移位。6、护筒埋设和场所保洁。7、废泥浆外运排放。按上述劳动组织，一级作业班组设；插打钢护筒组5人，桩机机组10人，钢筋笼制作班35人，钢筋笼、导管等搬运冲刷组 4人，护筒、划浆、场所工 5人。自觉拌砼时，需配砼灌注班15人。其他所需装备工种有：挖掘机司机、吊 车司机、电工、机修工。废泥浆外运排放由专业运输队承包。八、质量控制拟定工程创优规划，设专职质量检查人员，配合监理工程师对原资料、各工 序质量进行全面检查。认真贯彻质量标准，特别工种实行持证上岗，实行全过程 质量控制。(1)按规范施工，可详细参阅铁路客专桥涵施工规范。(2 )严格控制进料和加工1) 、钢护筒在加工制作过程中严格控制每节的垂直度以及结构尺寸，焊接过程中间 防范过大的变形。2) 、在运输过程中将钢护筒支垫平稳、捆绑牢固，防范在运输过程中变形。3) 、钢护筒存放在支垫好的平展枕木上，两侧用木楔子卡死，防范转动。4) 、钢护筒在吊装过程中使用多点起吊防范变形。5) 、钢护筒在下沉过程中采用锤球和全站仪对钢护筒垂直度进行监测，一旦出现倾 斜，马上停止下沉作业，纠偏合格后方可再次下沉。九、施工安全和环境保护(1) 、在钢护筒吊装过程中有专职安全员在现场进行督查检查。(2) 、加强平常施工中“三安”工作的检查与督导。(3) 、加强施工中生产用电、生活用电的检查。规范用电线路，杜绝违章用电。(4) 、坚持特别工种持证上岗。(5) 、加强起重机械的如期、不如期及平常检查。十、效益解析1、解决了泥浆现场污染问题，施工无噪音污染、无挤土影响，有利于文明施工。2、在深软土地基中，为需要高承载力桩基的建(构)筑物的基础供应了技术 条件。3、与预制桩对照较，超长桩施工过程对周边建(构)筑物及周围环境影响小。4、与预制桩对照较，超长桩的单桩承载力，对桩深、桩径、工程地质条件的 适应性大。十一、工程实例由中铁七局郑州公司承建的郑州黄河公铁两用桥铁路引桥N140N143号墩位 于北黄河大堤背水面淤背区新填土地段，由于新填土自己会发生压缩沉降，以及新 填土对地基柔弱层也会产生压缩，别的成桥后大堤淤背区还将连续加高培 厚，以上几种情况均会对淤背区范围内的桩基础产生负摩阻力作用。N140号墩 设计为15根e 1.5m钻孔桩基础，考虑负摩阻力影响，桩长为95m ； N141N143 号墩设计均为10根e 1.2m钻孔桩基础，考虑负摩阻力影响，桩长为70m。桩侧负摩阻力的产生，是由于桩侧土的沉降变形大于桩身的沉降变形所致。 负摩阻力的大小，取决于桩土接触面的抗剪强度特点及桩侧的应力状态。为降低 桩土接触面的相互作用，本桥施工采用永久钢护筒，钢护筒外喷涂沥青涂层方案 降低摩阻力桩基负摩阻力。N140号墩钻孔桩从承台底以下设置e永久钢护筒，壁 厚14mm，长度16m。N141号墩钻孔桩从承台底以下设置e永久钢护筒，壁厚 12mm，长度17m。N142号墩钻孔桩从承台底以下设置e永久钢护筒，壁厚12mm , 长度。N143号墩钻孔桩从承台底以下设置e永久钢护筒，壁厚12mm，长度。