文档介绍：深基础施工支护工艺的探索
——锁口钢管桩围堰施工工艺
关键词:管桩内支撑钢管桩围堰
2009年初我段承揽了曹妃甸一号公路垮纳潮河大桥基坑支护施工任务,由于地质、水文、设计承载等方面的原因采用了钢管桩围堰的施工工艺,较好的完成了施工任务,并且在陆地深基坑施工中开辟出了一项新的工艺,便于在以后施工中借鉴经验。
一、工程概况
纳潮河大桥工程位于连接工业区与陆域的一号路上,是因规划纳潮河引起的改建工程。本工程北起大桥北岸落地点K3+300,南至大桥南岸落地点K5+000,由桥梁和引线工程组成,工程范围全长1700m,其中桥梁长1297m,引线路基403m。共设64个承台基础需要开挖。我项目主要完成5#-17#围堰基坑的施工,其中5#-15#基础分左右两幅基坑,16#、17#基础为一体设置。5#;6#—16#;17#。
二、施工工艺选择
工程地质分布情况:
1、人工填土,主要是碎石层,一般深度为8m左右;2、人工吹填粉细砂,密度比较高;3、粉细砂夹淤泥质亚粘土。由于人工填筑碎石的存在加大了施工难度,必须采用冲击钻穿透碎石层方可进行下一步的工作。在此基础上比较了钢管桩围堰与钢板桩围堰施工工艺上优劣比较,最终选择了钢管桩围堰。
钢管桩围堰同钢板桩围堰相比主要存在以下几个方面的优点:
1、钢管桩围堰承载力大。从力学角度上了讲,施工中采用的Ø820mm钢管的截面抗弯性能远大于钢板桩的抗弯性能,并且管桩打入土中之后,土体进入管桩内部与管桩共同起到抗弯的作用,大大增强了围堰的抗弯性能,提高了作业的安全系数。由于管桩的抗弯性能的增强,减少了围堰内支撑的设置数量,这样就大大加快了施工进展的速度,为抢工期起到了决定性的条件。
2、管桩易于施工。,并且存在人工碎石层,虽然锤击钻引孔,解决了碎石层的问题,但由于碎石层不稳定,易于掉落在引好的孔中,增加施工的难度,钢板桩难以穿碎,并且由于打入深度较深,又采用120振动锤,钢板桩自身都不宜承受这么大的振动力;同钢板桩相比,由于管桩中空,所以易于避开掉落的石块,并且管桩壁厚为12mm,不管是双夹的还是单夹的振动锤都能满足受力要求,并且易于施工操作。
3、钢管桩围堰易于合拢。在本次施工中,采用了锁口式的工字钢与管桩的穿插方案(在工艺流程中有详细说明),Ø219mm钢管自身内径的自由性比较大,易于控制施工中的合拢距离,使得合拢顺利,大大加快了施工的进展速度。
4、钢管桩围堰施工速度快。由于施工中选用的材料为Ø820mm钢管、Ø219mm钢管与I20b工字钢,这三者焊接在一起构成一根管桩,(所谓有效距离是指围堰完成后,管桩与管桩中心之间的距离),同钢板桩相比,大大加快了施工的速度。
三、施工工艺流程介绍
施工工艺流程图:
1、钢管桩加工。加工过程中特别注意小钢管与大钢管之间的焊接,因为两者之间有缝隙所以需要填充光圆钢筋,保证焊接的质量;另外还要控制好平桩、角桩的角度以便于施工操作。
管桩加工平台
锁口放大图
2、管桩施打。管桩施打前,首先按照设计好的基坑尺寸进行放线,挖好基坑开挖线,冲击钻引孔穿透碎石层;然后由角桩开始进行插打(从角桩插打便于控制管桩的垂直度),管桩尽量按照基坑开挖线布置,避免内支撑与管桩之间产生缝隙,因而影响受力状态。合拢口一般放置在离角桩四五米处,在施打最后一排管桩时控制管桩穿插的自由度便于围堰合拢。
3、开挖内支撑安装。边开挖边支撑,注意处理管桩与内支撑之间的缝隙,采用刚对刚材料填塞,例如工字钢、槽钢等。在开挖的过程中要观察好围堰管桩的受力情况,更不要出现超挖的情况,尤其是本项目左幅围堰离铁路很近,以免发生危险。
4、基础、墩柱施工。
5、基坑回填、支撑拆除。支撑拆除后应及时回填,避免管桩受力弯曲,影响管桩的循环使用。
6、管桩拔除。采用50t履带吊、120振动锤配合拔桩,管桩拔除时,易从合拢桩开始,并且要处理好地基,防止
发生危险。利用25t汽车吊配合履带吊拔桩,进行放桩,可以加快施工的进展速度。
四、钢管桩围堰受力计算书
以17#围堰为例,进行介绍:
1、计算方式
采用MIDAS/Civil结构分析软件按照“荷载—结构”方式建模分析计算。
2、荷载
荷载考虑土压力和水压力。其计算公式为
式中:——土和水的最大压力,;
——土的重度,;
——水的重度,;
——开挖深度,;
——地下水位深度,;
——土的内摩擦角,;
,开挖范围的土层大部分为人工填筑碎石土和粉细砂,地下水位较浅,根据与类似工程比较,取土的重度为,内摩擦角为,地下水位深度