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浅谈振动锤插打钢管桩的施工及应用

时间:2018/6/12 16:15:51  作者:未知  来源:网络转载  
  随着公路桥梁的建设发展,如何解决桥梁基础水上施工问题常常摆在我们面前。利津黄河公路大桥工程中通过利用振动锤插打钢管桩的施工,架起了水上施工便道和水上施工平台,较好地解决了此问题。
浅谈振动锤插打钢管桩的施工及应用
  1、工程概况
  利津黄河公路大桥位于东营市利津县城东,全长3500.00m,东西向横跨黄河。该桥主桥墩净间距310.00m,每个主桥墩设计桩基28根,桩径1.50m,桩长115.00m;主桥墩承台长25.00m,宽13.75m,厚4.00。西岸主桥墩在黄河主河道中,距离西岸200多米,需架设水上施工便道及钻孔平台,进行水上施工。
  2、工程、水文地质简况
  该区地层主要是黄河三角洲第四纪沉积物,主要为粉砂、粉细砂和亚粘土、亚砂土互层,密实度差,土质偏软,振动易液化。根据勘察资料。各层地基土的性能指标详见表1。
浅谈振动锤插打钢管桩的施工及应用
  根据多年的水文资料统计,黄河汛期每年长达8~9个月,汛期流量峰值4000~5000m3Πs,冲刷深度达10m;每年4~5月份为枯水期,有可能断流;该工程选择在枯水期内进行。
  3、设计与施工
  3.1 施工便道与钻孔平台设计
  ▲3.1.1 施工便道设计
  利津黄河公路大桥便桥桥位在主桥位左侧,设计总长202m,宽6m,20跨,通行能力≥36t。其上部构造主要为木护栏、板衬、方木、I32工字钢及I55工字钢;其下部构造为 529mm钢管,插打方式为振动沉桩。枯水季节便桥施工,河中水位低,水流量小,河底淤积严重,综合考虑通行能力及冲刷影响,设计桩深:河中部分入土深度≥25m;岸上部分入土深度≥20m。
  估计土的摩擦力
  R=KNL
  式中:K———桩周土容许摩阻力,kNΠm2;
  N———桩周面积,m2;
  L———入土有效桩长。
  当L取15m,K取20kNΠm2时,R=498.3kN。
  ▲3.1.2 钻孔平台设计
  钻孔平台基础采用直径80cm砼桩和 529mm钢管桩相结合方案,先施工 529mm钢管桩,搭设简易平台,用轻型工程钻机上台施工直径80cm砼桩,最后在直径80cm砼桩及钢管桩上全面铺设好钻孔平台。
  3.2 振动锤插打钢管桩施工
  ▲3.2.1 施工原理
  振动锤插打钢管桩就是利用振动沉管的原理,当振动锤接通电源时,其体内偏心重轮高速运转产生高频振动和激振力,高频振动力通过液压钳传递到钢管上,再通过钢管作用到接触的地层,地层在挤压、振动力的作用下液化,产生接触面,振动锤通过液压钳夹持着钢管沿着接触面沉入地层,直至将钢管沉入至设计承载深度。
  ▲3.2.2 设备选型配套
  根据设计要求进行设备选配,该工程采用了下列设备:(1) D Y—60型振动锤,激振力60t;(2)液压钳,用螺栓和振动锤连在一起;(3)35t履带吊车;(4)Z L—30A型铲运机;(5) 529mm 钢管,壁厚8mm;(6)测量仪器:SET2B—Ⅱ型测距仪,J2型经纬仪,S3型水准仪。
  ▲3. 2. 3  施工过程
  (1) 备料 :综合考虑施工的方便 、 快捷和履带吊的拔杆长度 , 将 529mm 钢管加工成 10m 一节 , 用铲运机运至施工现场 。 
  (2) 设置桩位 :用经纬仪定向 、 测距仪控制距离 , 通过人划橡 皮筏用方向杆将桩位施测在水面上 , 等待钢管就位后移开 。 
  (3) 吊管就位 :在施工过程中利用履带吊车可以吊着重物挪 动的特点进行吊运就位 。 预先在岸上挖好基坑 , 埋设直径 0. 6m 、 长 2. 5~3. 0m 的 护 筒 ; 用 吊 机 的 副 钩 起 吊 钢 管 (起 吊 前 , 在 529mm 钢管的起吊端栓系四根棕绳 ) , 将钢管下端插入护筒内 并通过棕绳人拉扶稳调直 ; 副钩脱离钢管 , 主钩起吊振动锤 , 用锤 底下的液压尖嘴钳的尖嘴夹紧钢管管壁 , 吊车吊着振动锤 、 液压 钳及钢管移动到水上桩位处就位 , 准备插打沉桩 。
  (4) 插打沉桩 :钢管就位后 , 在两个互相垂直的方向上用线 锤吊线 , 校正其垂直度 , 开始振动插打 。在插打的整个过程中如 发现偏斜应及时纠正 。 纠正的方法是 :振动锤振动过程中 , 吊机 主钩不放绳并进行小幅度摆杆或起落杆 , 直至找正再行插打 , 直 至将管上平面沉至控制标高为止 。
  (5) 接桩 :通过上述的第 (3) 步骤将下一根 10m正 , 进行焊接 。 对接面要平整光滑 , 。 沿圆周缝隙焊好后再进行帮焊 ,10cm 、 0. 80cm , 如上程 序施工 ,直至施工完一排桩为止 。
  (6) 铺设便桥路基 :每排桩打好后 , 在钢管上平面焊上厚 10mm 钢板 , 长 、 宽皆为 610mm , 以增加钢管与上面 I55工字钢的 接触面积 。 路基铺好后 , 履带吊前行准备插打下一排桩 。这样 , 打一排 , 铺设一排 , 直至架设完全部施工便道及钻孔平台 , 总计用 去 35d 。 经验证 , 通过能力良好 。
  4、工艺特点
  经过该工程施工发现 :该工艺工序简单 、 施工速度快 、 质量 好 、 成本低 、 安全可靠 。 插打的钢管在工程全部竣工后可再行振 动上拔 、 回收利用 ; 水中插打虽说无法进行精确控制 , 但已能满足 水上便桥及平台的施工精度要求 。
  5、施工技术的拓展应用
  受上述施工的启发 , 利津黄河公路大桥主桥墩钻孔灌注桩 施工 时, 利 用 振 动 锤 插 打 直 径 2. 0m 的 钢 护 筒 , 沉 埋 深 度 达 17. 00m , 保证了超深孔 、大直径桩基施工的孔口安全;在主桥墩承台施工中,利用振动锤插打钢板桩,深度15. 00m , 形成钢板桩封水围堰,保证了承台基坑的安全开挖;不受黄河汛期水流的影响,顺利施工。
  6、结束语
  利用振动锤插打钢管桩施工技术在国内相似工程中已显出广阔的应用前景。许多工程中利用振动锤插打大直径钢护筒 ( φ2. 0~ φ3. 0m ) 封水进行人工挖孔等 。该工艺可广泛用于水 上基础施工 , 在陆地的基础施工中同样具有广泛的用途 。

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