桩基长钢护筒工法Word格式.docx

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1）水、电线架设、施工便道、施工现场布置，机具设备、人员配置、材料准备等。

2）根据地质材料和对现场实际调查，详细分析了解地质情况，认真编制和制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

①钢材材质采用Q235钢。

钢板厚度采用δ=12mm及δ=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，利用轮轴来调节连接的点位置。

②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‰，钢护筒端面平整，钢护筒分节制造完毕并验收合格后，要在护筒两端设十字撑杆，防止护筒变形。

2）钢护筒外侧涂层材料配方及加工

涂层沥青在改性沥青生产厂按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，软化点：

46℃，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（表中为质量比）

原料

用量（kg）

沥青

97

SBS

3

硫磺

0.12

机油

2

（3）生产设备

①沥青加热罐：

可将沥青加热到180℃；

②沥青改性罐：

夹套加热，带搅拌机和胶体磨。

（4）生产工艺

①在沥青加热罐中将沥青加热到180℃；

②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180±

5℃，然后加入SBS，搅拌15分钟，启动胶体磨，研磨45分钟；

③慢慢加入硫磺，搅拌30分钟；

④加入机油搅拌15分钟；

⑤出料，罐装。

（5）产品主要性能

软化点：

60℃，针入度：

70～75dmm，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℃～180℃后，均匀喷射或淋浇在钢护筒外表面，涂层厚度为8mm～10mm。

在涂层之前，应将钢护筒外表面清洗干净并保持干燥，使沥青涂层和钢护筒粘结良好。

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。

在潮湿天气或气温低于18℃时，不宜施工沥青涂层。

当在天气炎热的夏季施工时，为防止涂层松弛、软化可以采取刷大白浆的措施。

沥青涂层施工完毕后应避免钢护筒受阳光或热源照射，在储存、运输过程中不应损伤沥青涂层，在吊运时可以采用加软垫或其它合适的方法。

3）、钢护筒施工

根据地质情况的调查，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，按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，验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梅花型布置，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。

注浆管安放到位经检查合格后，在钢护筒四周人工回填5-10mm碎石，碎石高度达到设计要求。

压浆施工

①、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：

1.6。

压浆过程中根据吃浆量的大小变化，调节泥浆比重，吃浆量大时浓些，反之稀些。

泥浆比重控制在1.50-1.60g/cm3之间，泥浆比重采用比重计测量。

②、注浆

浆液由泥浆泵通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，根据注浆压力及持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，全部注浆合格后首先提升1#管2m，再对1#管进行注浆，合格后再提升2#管2m进行注浆，依次顺序进行至钢护筒顶面高程以上2m。

确保钢护筒四周回填土体全部密实为主。

浆压力是保证压浆质量的关键，过低会降低灌浆效果，达不到预期目的，在施工时，注浆压力为0.15-0.6Mpa。

在注浆压力达到0.6Mpa时持压3分钟后压力不小于0.3Mpa时即认为注浆饱和。

单次压浆密实度如不能满足要求，则需要多次压浆。

待钢护筒四周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4.5米。

底部宽度为2×

2m，下设16型槽钢井字架增强导向架的稳定性。

2）钢护筒下沉施工

①为了在插打过程中保护沥青涂层，在钢护筒底节外侧加焊1.4cm厚，50cm宽的钢带作为刃脚（如图）。

图钢护筒底部的辅助措施（单位mm）

②钢护筒导向架制作完成，试拼检查合格。

③各种钢护筒下沉机械到位，并进行调试。

④施做好沥青涂层的钢护筒运至下沉现场。

⑤钢护筒下沉前筒壁的沥青涂层应检验合格。

3）钢护筒插打

①利用孔口的测放的十字桩拼装钢护筒导向架。

②导向架拼装合格后进行固定（用缆风或型钢地锚）。

③在导向架及钢护筒周围做好垂度的观测装置，记录初始数据。

④用振动锤夹着钢护筒（钢护筒直径位置），用吊车吊起振动锤与钢护筒下放至导向架。

⑤开动振动锤进行钢护筒下沉，每下沉50cm后停动振动下沉，对钢护筒进行垂直度量测，发现钢护筒有倾斜及时对钢护筒进行纠偏。

⑥纠偏时采用移动振动锤偏压下沉的方法进行。

⑦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，目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。

⑧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，使滚轮脱离轨道，基台两端用平整的基台木垫平垫稳，桩机转盘中心与桩位中心偏差不大于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，应采取间隔距打措施，或在邻桩水下砼灌注完毕停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）钻具必须定长

按设计桩深单孔配备定长钻具，按轨道标高量准机高，计算、标明机上余尺。

在更换钻头、钻杆及终孔深度变化时，应重新计算、标明机上余尺

在更换钻头、钻杆及终孔深度变化时，应重新计算、标明机上余尺。

（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25～28s，泥浆密度1.30g/cm3或以上。

（3）保持桩孔垂直度

除桩机安装稳固、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之前，必须检查主动钻杆轴线是否对中转盘中心。

如有偏位，必须及时调整桩机基台或修整孔壁纠斜。

（4）控制终孔

①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，根据设计，观察岩屑，确定持力层面，控制进入持力层的深度。

②进行一次清孔，逐步调整泥浆粘度达22～25s泥浆密度达1.30g/cm3左右；

间断性下下缓缓活动钻具、慢速回转孔底钻头，破碎泥块，排出岩屑；

一次清孔结束应初测沉渣。

③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，应及时处理。

3）钢筋笼制作及安装

（1）各种规格的钢筋需有出厂质保书，并经原材料抽检及焊接检验合格。

（2）钢筋笼制作场地应平整，场地高差不大于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，防止笼径变形。

（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，应尽量选用内径较大的φ250～φ280mm导管。

底管长度大于4m，标准节长度2.5m。

导管连接应平直可靠，密封性好。

新导管应经0.6Mpa压力检验无漏气现象方可使用。

导管的壁厚、连接部位丝扣、内壁光洁应定期检查，并作及时处理。

（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。

①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，促进清孔替浆效果。

②根据桩径和桩深，可选用4PNL单泵、3PNL和4PNL双泵并联、4PNL双泵并联清孔替浆。

③逐步稀释泥浆，使泥浆粘度达到18～20s密度达到1.20～1.25g/cm3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。

④二次清孔替浆结束后，孔底沉渣厚度应符合设计要求，并在30min内灌注水下砼。

5）水下砼灌注

①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。

②砼初灌量

砼初灌量应能保证砼灌入后导管埋入砼面深度不少于0.8～1.3m，导管内砼柱和管外泥浆柱压力平衡。

计算公式如下：

V≥πd2h1/4+πD2Kh2/4

公式中：

V——砼初灌量（m3）

h1——管内砼柱与管外泥浆

柱压力平衡所需高度（m）

h1=（h-h2）rw/r

h——桩孔深度（m）

h2——初灌砼下灌后，导管外砼面高度，取1.3～1.8m；

rw——泥浆密度，取1.15～1.30t/m3;

rc——砼密度，取2.3～2.4t/m3;

d——导管内径（m）;

D——桩孔直径（m）;

K——砼充盈系数，取1.1～1.3。

计算超长桩砼初灌量时，h2、rw、k应取大值，rc应取小值，以提高砼灌注安全系数，保证桩砼灌注质量。

注意初灌的第一辆预拌砼车必须是满车砼（即不小于6m3）。

③控制导管埋入砼面的深度，水下砼灌注过程中，导管应始终埋在砼中，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，如果孔口不能自动返浆，说明导管已埋入太深，应适当拔除导管。

④卸导管前，应用重锤测绳量砼面位置，并根据砼灌注量计算复核无误后，方可卸管。

砼面位置大于40米时，每次宜卸一节。

⑤导管捣插方法拔管时，用上拔1m，下插0.5m的方法逐渐升降导管捣插砼，使桩身砼密实和桩周砼饱满。

⑥防止钢筋笼上浮

砼面接近钢筋笼底端时，导管埋入砼面的深度应控制在2～3m内，并降低砼灌注速度。

待砼面进入钢筋笼1～2m后，可适当提升导管。

导管提升要平稳，避免出料冲击过大或钩挂钢筋笼。

⑦桩顶处理

当砼灌注达到设计桩顶标高时，应继续灌注一定的超灌高度，以保证设计桩顶标高以下的砼质量符合设计要求。

水下砼灌注完毕后，回填密实空孔部分，恢复硬地坪。

5）场地内泥浆处理

单根桩砼作业完毕，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、主要机具配备

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、护筒埋设和场地保洁。

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3～5人，钢筋笼、导管等搬运清洗组4人，护筒、划浆、场地工5人。

自觉拌砼时，需配砼灌注班15人。

其它所需配备工种有：

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

制定工程创优规划，设专职质量检查人员，配合监理工程师对原材料、各工序质量进行全面检查。

认真贯彻质量标准，特殊工种实行持证上岗，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，焊接过程当中防止过大的变形。

2）、在运输过程中将钢护筒支垫平稳、捆绑牢固，防止在运输过程中变形。

3）、钢护筒存放在支垫好的平整枕木上，两侧用木楔子卡死，防止滚动。

4）、钢护筒在吊装过程中使用多点起吊防止变形。

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，立即停止下沉作业，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监督检查。

（2）、加强日常施工中“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）、坚持特殊工种持证上岗。

（5）、加强起重机械的定期、不定期及日常检查。

十、效益分析

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）筑物的基础提供了技术条件。

3、与预制桩相比较，超长桩施工过程对邻近建（构）筑物及周围环境影响小。

4、与预制桩相比较，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N140～N143号墩位于北黄河大堤背水面淤背区新填土地段，由于新填土本身会发生压缩沉降，以及新填土对地基软弱层也会产生压缩，另外成桥后大堤淤背区还将继续加高培厚，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φ1.5m钻孔桩基础，考虑负摩阻力影响，桩长为95m；

N141～N143号墩设计均为10根φ1.2m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征及桩侧的应力状态。

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φ1.7m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φ1.4m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φ1.4m永久钢护筒，壁厚12mm，长度11.5m。

N143号墩钻孔桩从承台底以下设置φ1.4m永久钢护筒，壁厚12mm，长度8.5m。