全护筒法施工钻孔灌注桩技术与方案.doc

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1、全护筒法施工钻孔灌注桩技术方案一、工程概况*南引桥钻孔桩基处于岩溶发育地带,根据2004年10月22日设计院下发的*标段桩基参数一览表(第一批),部分桩位存在大溶洞,须采用全护筒法施工。第一批桩基参数一览表中采用全护筒法施工的地质情况如下:74#-D桩基:覆盖层厚021.5m,-10.39 -12.09m微风化石灰岩,-12.09-21.49m为溶洞,内充填软塑状亚粘土,夹微风化灰岩石牙,-21.49-31.59m微风化石灰岩,桩长34.41m。92#-D桩基:覆盖层厚014m,-10.62-11.12m微风化石灰岩,-11.12-13.52m溶洞,-13.52-15.22m微风化石灰岩,-1

2、5.22-20.92m溶洞,充填流塑状亚粘土,-20.92-25.82微风化石灰岩,-25.82-31.34m溶洞,-31.34-38.62m微风化石灰岩,桩长36.26m。93#-D桩基:覆盖层厚014m,-10.65-14.65m溶洞,3m无填充物,-14.65-22.67m微风化石灰岩,桩长20.21m。95#-A桩基:覆盖层厚013m,-9.48-10.88m微风化石灰岩,-10.88-18.68m溶洞,内充填中、细砂亚粘土,呈松散状,软塑状,-18.68-28.48m微风化石灰岩,桩长26.62m。95#-C桩基:覆盖层厚015.4m,-12.20-14.50m微风化石灰岩,-14.

3、50-22.20m溶洞,内充填软塑状亚粘土,-22.20-30.50m微风化石灰岩,桩长28.12m。97#-A桩基:覆盖层厚014m,-10.80-11.50m微风化石灰岩,-11.50-13.90m溶洞,-13.90-15.00m微风化石灰岩,-15.00-20.70m溶洞,内填充亚粘土,-20.70-28.40m微风化石灰岩,-28.40-30.50m溶洞,无填充物,-30.50-33.10m微风化石岩,-33.10-33.50m溶洞,无填充物,-33.50-40.70m微风化石灰岩,桩长37.60m。97#-C桩基:覆盖层厚015m,-11.20-17.20m微风化石灰岩,-17.20

4、-26.10m溶洞,内填充软塑状亚粘土,-26.10-33.50m微风化石灰岩,桩长32.60m。二、施工方案针对上述七根钻孔灌注桩,根据D标段桩基参数一览表(第1批)的要求,采用全护筒法进行施工。我部根据设计院提供的地质资料,对上述七根桩基分别采取以下施工方案:74#-D桩基:D=200cm,采用双护筒方案进行施工,外护筒长22m,d=230cm,内护筒长33m,d=220m;92#-D桩基:D=140cm,采用双护筒方案施工,外护筒长18m,d=180cm,内护筒长35.5m,d=160cm;93#-D桩基:D=140cm,采用单护筒方案施工,护筒长18m,d=160cm;95#-A桩基:

5、D=140cm,采用双护筒方案,外护筒长13.5m,d=180cm,内护筒长22.5m,d=160cm;95#-C桩基:D=140cm,采用双护筒方案,外护筒长15.5m,d=180cm,内护筒长26m,d=160cm;97#-A桩基:D=140cm,采用双护筒方案,外护筒长14.5m,d=180cm,内护筒长33m,d=160cm;97#-C桩基:D=140cm,采用双护筒方案,外护筒长15m,d=180cm,内护筒长30m,d=160cm;1、钢护筒设计及加工根据地质钻勘资料,存在溶洞桩基覆盖层厚度1020m不等,地下水位为地面以下2m,覆盖层主要为砂层。钢护筒采用12mm钢板卷制。(1)

6、钢护筒设计1)、工况分析:、外钢护筒:A、钢护筒插打时,钢护筒的承载力验算;B、出现溶洞,漏浆时,钢护筒在内外水头差和侧土压力作用下的局部稳定验算。若岩面不平,护筒与岩面存在间隙,在水压力作用下,产生流砂,形成不均衡水压力和土压力时,钢护筒的局部稳定验算。、内护筒:A、内嵌护筒须贯穿整个溶洞,下沉时,钢护筒承载力验算。B、由于钢护筒下孔口的岩面不平整,漏浆时,钢护筒在内外水头差和侧土压力作用下的局部稳定验算。2)钢护筒承载力验算、护筒下沉时,承载力验算荷载:钢护筒下沉时,荷载为:护筒自重和150KW沉桩锤振动力90t。A、外套护筒外套护筒自重(内径230cm):护筒外径232.4cm,单位钢护

7、筒重:684kg/m3桩锤振动力作用下,护筒产生应力计算:=(6.8420+900)kN/0.0871=1.19104KN/ m3=11.9Mpa=196MpaB、内嵌护筒(内径220cm):单位钢护筒重:654.3 kg/m3桩锤振动力作用下,护筒产生应力计算:=(6.5440+900kN)/0.0834=1.39104KN/ m3=13.9Mpa=196Mpa、局部承载力验算由于岩面不平及漏浆,钢护筒内外将产生水头差和不均衡土压力,钢护筒受水压力和土压力作用下,发生局部变形。根据地质资料,引桥覆盖层厚度最大达20m左右,取最不利状况,20m覆盖层厚度计算,地表水取地面以下2m计算。护筒最底

8、端所承受的土压力及地下水的侧压力按下式计算:P=htg2(45-/2)+(-w)(H-h)htg2(45-/2)+(H-h)wP土和地下水对钢护筒的最大总压力,KN/ m2土的重度,KN/ m3;砂土=20 KN/ m3w水的重度,KN/ m3;w=10KN/ m3H钢护筒护壁深度,m。H=20mh地面至地下水位深度,m;h=2m土的内摩擦角,粗砂取=32p=202tg2(45-32/2)+(20-10)(20-2)tg2(45-32/2)+(20-2)10=247.6KN/ m2 用MIDAS计算软件进行计算分析(D=230cm钢护筒),结果如下:A、当钢护筒与岩面结合紧密,不漏浆状况(即环

9、形均布压力247.6KN/ m2作用下):变形图:应力图:B、当钢护筒受不均衡压力作用时(即钢筒底端局部不受水压和土压力)变形图:应力图:C、当钢护筒受不均衡土压力作用时,(即护筒底端局部只受水压力而无土压力工况)变形图:应力图:从以上三种工况计算结果分析,当出现B工况时,最不利,安全系数为1.232,采用=12mm的钢护筒能满足施工要求。考虑到地质情况复杂,各种不可预见因素,内外钢护筒均采用12mm钢板卷制。(2)、钢护筒加工 钢护筒加工在钢构件加工厂加工,采用厚度为12mm的钢板卷制成护筒,护筒接缝焊接采用满焊。护筒接缝、刃脚、护筒顶均用=12mm,宽20cm的钢板进行包裹加劲焊接,确保在

10、下沉过程中,钢护筒的局部刚度。钢护筒的长度根据设计院下发的地质钻勘图纸的溶洞的深度,覆盖层厚度进行加工。上述七根桩钢护筒数量如下:桩位外护筒内护筒直径(cm)长度(m)重量(kg)直径(cm)长度(m)重量(kg)74#-D2302215026220332155692#-D18018964816035.51693493#-D16018858695#-A18013.5723616023.51121097#-A18014.57772160331574197#-C1801580401603014310合计:136239kg2、施工工艺(1)单护筒施工工艺先冲孔接近溶洞位置,下沉钢护筒穿过溶洞,冲孔成

11、桩浇注砼。工艺流程:场地平整 测量放样,埋护筒 钻机就位,冲孔钻进 接近溶洞,下沉钢护筒直至溶洞底 冲孔钻进,完成钻孔灌注桩施工。施工现场图:(2)双护筒施工工艺 先冲孔钻进至岩面,插入外护筒,冲孔钻进、冲破溶洞,下沉内钢护筒后,冲孔钻进至设计终孔标高,完成钻孔桩施工。施工流程如下: 双护筒钻孔施工工艺流程: 场地平整 测量放样、埋护筒钻机就位,冲孔钻进至岩面 插入外钢护筒 冲孔钻进至接近溶洞,小冲锤低冲程打穿溶洞 沉桩机下沉内钢护筒贯穿整个溶洞 钻机冲孔直至终孔标高 浇筑砼,回收外护筒。A、外钢护筒插打施工测量工程师将桩位中心及轴线放样后,先用埋入2m长,d=240cm或者190cm的护筒,

12、钻机就位,用直径为230cm或者180cm的冲锤冲孔钻进;当钻进至岩面时,提起钻头,用25t吊车起吊外钢护筒,插入外钢护筒,并用150kw沉桩锤振动下沉直至岩面。在振动过程中,严格控制钢护筒的垂直度容许误差在1%L内。B、钻机就位、冲孔外钢护筒下沉到位后,开始冲孔,根据内嵌护筒的直径,选用相应的冲锤(d=220cm或者160cm)进行冲孔。当孔钻进接近溶洞时,换小冲锤,低冲程钻进,以防卡锤。溶洞冲破后,若漏浆太快,需及时补充注入泥浆,确保水头压力,避免水压力和土压力不平衡,护筒局部挤压变形。溶洞冲破后,换回正常冲锤,低冲程冲孔,将溶洞孔口直径扩大至内钢护筒直径。C、内护筒下沉施工冲锤冲破溶洞后

13、,将钻锤提起,用25t汽车吊将内钢护筒插入桩孔内,用150kw沉桩锤将钢护筒振动下沉,穿过溶洞,直至洞底岩面。下沉过程中严格控制钢护筒的垂直度在1%L内。D、继续钻孔施工 内护筒下沉到位后,放入冲锤,进行冲孔,直至桩基终孔标高。由于溶洞底岩面不平,出现漏浆的现象,则采用投入优质黄泥加片石,冲锤反复冲挤,将黄泥片石挤入缝隙进行封堵。当采用黄泥和片石封堵不住时,则采用浇筑混凝土进行封堵。E、砼浇注及外护筒回收钻机冲孔达到终孔标高后,进行清孔、下钢筋笼、浇筑砼。待砼达到一定强度后,用150KW沉桩锤将外护筒拔出,回收利用。若沉桩锤无法拔除,则在外护筒上焊反力架,用千斤顶将护筒顶出,再辅于沉桩锤拔出。

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