钻孔桩开题报告

钻孔桩开题报告

　　钻孔桩分为钻孔桩和挖孔桩两种，主要用于工程建设中，也用于工程学的开题报告之中。

　　摘要：结合铜陵长江公铁大桥南岸主塔墩大直径钻孔灌注桩施工实践，对钢护筒从制造、运输、吊装及施工等方面作了介绍，着重阐述了钢护筒的定位及施振，并对施工中出现的问题与解决方案进行了讨论。

　　关键词：钢护筒;钻孔灌注桩;导向定位;振沉

　　1工程概况

　　铜陵长江公铁大桥为合福铁路跨越长江的重要通道，跨江桥为公铁合建斜拉桥，主桥桥跨布置：90m+240m+630m+240m+90m。其中，4#墩为南岸主塔墩，基础采用55根φ2.

　　8m大直径钻孔灌注桩，桩底标高-102.0m，桩长101m。钻孔桩钢护筒设计采用材质为Q235B、外径3.1m、壁厚22mm的钢板制作，护筒底标高-28.0m。

　　2 地质条件

　　4#主塔墩位于长江南岸岸坡，钢护筒入土范围内的覆盖层以黏性土为主，其下为细圆砾土层。地质情况如表1所示：

　　表1

　　3 钢护筒制造、运输及吊装

　　钢护筒为螺旋钢管，单根长度40.4m，考虑现场起重设备起吊能力和起吊高度的限制，钢护筒分两节制造，底节长度23.0m，顶节长度17.4m，分别在护筒顶、底口采用12mm的钢板加强，加强箍高度为50cm。钢护筒振沉时顶标高按+12.4m控制。

　　钢护筒采用船舶平放运至现场。150t全回转浮吊起吊到4#墩钻孔平台，由设置在钻孔平台上的100t龙门吊机完成翻身。起吊翻身时龙门吊机大小钩协调作业，护筒悬空翻转90°后，垂直定位。

　　4 钢护筒定位

　　钢护筒采用全站仪坐标放样法确定桩位。施工过程中的定位主要依靠导向装置上下平面的限位使之平面位置、垂直度保持在设计允许偏差范围内，并利用测量仪器在振沉过程中进行全程监控。

　　4-1导向架定位

　　为确保钢护筒的沉放精度，在钻孔平台上设置导向装置，导向装置由导向框和其上的导向架组成，采用型钢焊接成整体，安装固定在钻孔平台上，导向框和导向架间通过螺栓连接。限位装置采用可调距螺旋顶，分别设置在导向框和导向架顶面上，上下层导向高差5.0m，确保钢护筒入土垂直。利用导向装置定位钢护筒时，先在钻孔平台上进行导向装置的粗定位，通过在导向架顶面放样控制点，协调上下层螺旋顶精确定位钢护筒并调整垂直度。

　　4-2 测量监控

　　在护筒振沉过程中由两台全站仪前方交汇对护筒2个方向垂直度进行监控，测量监控人员随时与现场技术员保持联系，引导操作人员对护筒偏位、垂直度进行动态调整。

　　5 钢护筒振沉

　　5-1 振沉设备

　　两台APE400B液压振动打桩锤并联作为沉桩设备振沉钢护筒，激振力可达640t。

　　5-2 钢护筒振沉

　　底节钢护筒通过导向限位装置上的螺旋顶调整好平面位置和垂直度后，锁死螺旋顶，龙门吊机落钩，待钢护筒自重克服土层摩阻力不再下沉后(一般在自重作用下下沉约2m)，安放振动锤。检查各液压夹持器夹紧后，吊机带劲徐徐落钩，护筒在锤自重压力作用下下沉稳定(压锤后护筒下沉约5m)，吊机松钩，开启振动锤，先进行点振，利用限位装置调整护筒偏位和垂直度，再开锤施振5～10s，停锤检查护筒姿态。开锤、停锤交替进行，直至底节钢护筒顶面至导向架顶面约1.5m时，停锤松开夹持器。在施振过程中吊机不带劲作业(因振动锤的激振力远远大于龙门吊机的起重能力)。

　　在底节护筒顶端焊接定位挡块，起吊顶节钢护筒对位接高，调整护筒垂直度和接头错台，与底节护筒焊接成整体，焊缝检验合格后继续振沉，直至护筒顶面至导向架顶面约1.0m时，停锤。拆除上层导向架，在下层导向框的约束下，振沉到位。

　　控制标准：钢护筒垂直度小于1/200，平面偏差小于50mm。

　　5-3 钢护筒对接

　　钢护筒对接采用焊接连接，焊接方式以CO2气体保护焊为主。但由于CO2气体保护焊受环境影响大，在雨天和大风天气下，只能采用电弧焊，焊接时间较长。CO2气体保护焊焊丝材质： JQ-YJ501-1、Φ1.2mm，焊接设备：FR-500AN CO2气体保护焊电焊机。电弧焊采用502焊条，焊机为BX1-500焊机。

　　6 出现问题及解决方案

　　(1)钢护筒的分节制造应为整根护筒卷制成型后从分节处切断，但加工厂在切断后处理对接坡口时破坏了原始切口，且未对所有护筒进行试拼，导致现场按加工厂所做对接标记接高时，顶、底节护筒间存在折角，且有大多数护筒接口处严重错台。针对上述问题，现场通过调整顶节护筒垂直度满足要求，并协调底节护筒，使顶、底节间不致存在较大折角后，重新修整对接处切口，调整错台，再固定焊接。

　　(2)从钢护筒施工情况得知，在护筒下沉至底标高-16.0m～-18.0m时，护筒极易发生偏位和倾斜，该位置正好处于底节护筒振沉完毕的标高，因护筒对接施焊时间较长，护筒周围土质受剧烈扰动后又重新固结，土中应力发生变化，加之护筒对接存在折角，因此在顶节护筒对接完成后再次开锤施振容易导致护筒姿态的变化。故要注意施振方式，施振、停锤交替进行，并根据测量数据调整四周限位。

　　(3)螺旋顶顶杆前端与护筒接触面为一直径10cm圆盘，由于导向装置的定位精度及螺旋顶限位装置的加工精度影响，护筒壁只能与圆盘一侧接触。在钢护筒振沉过程中，会带动螺旋顶转动，产生的扭矩使锁死装置失效，定位精度无法保证。后经讨论，在护筒初始吊装、对位阶段用螺旋顶调整其姿态，满足要求后，在限位装置旁焊接双肢20号槽钢代替螺旋顶顶紧护筒进行限位，将螺旋顶旋松不接触护筒，经优化后，解决了由于螺旋顶自身弊病形成的对护筒无法有效限位的问题。

　　(4)前30根钢护筒制作时，底节护筒顶口、顶节护筒底口均开30°坡口，钝边为2~4mm，但工厂制作时，未保留钝边，坡口处形成刀刃状，在顶节护筒对位时刃边容易卷边、打滑，对接困难。后对加工制作提出新的要求，在底节顶口不开坡口，顶节底口开45°坡口，钝边为4mm，优化后护筒对接更加快捷，且减少了焊接工作量，可节约时间约2小时。

　　7 结语

　　大直径钻孔桩钢护筒是钻孔灌注桩施工的前提和保证，钢护筒的施工质量直接影响着钻孔施工的安全、质量和工期。随着大跨度桥梁施工技术的发展，大孔径桩基础已广泛的应用于桥梁施工中，结合铜陵长江公铁大桥钻孔桩钢护筒的施工，笔者认为以下几点值得注意：

　　(1)严格控制钢护筒的加工精度，特别是对接位置的吻合程度，护筒的对接线形是钻孔施工顺利进行的保证。

　　(2)底节护筒沉入的平面位置和垂直度偏差决定了整根护筒的施工质量，必须严格控制护筒自重入土时的姿态，不满足控制标准要求时应立即拔出重新调整。

　　(3)导向装置架体本身应具有足够的强度和刚度，能有效抵抗护筒在振沉过程中发生倾斜。

　　从整体施工情况来看，振沉至距设计标高约1~2m位置处，下沉速度明显减缓，从揭露地层情况来看，已穿过黏土层进入细圆砾土层，最后10S的贯入度在3~8cm，以实践说明了钢护筒设计长度的合理性。

　　参考文献：

　　胡汉舟，文武松，秦顺全，宋伟俊. 京沪高速铁路南京大胜关长江大桥技术总结[M].北京：中国铁道出版社

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