锁口钢管桩围堰的应用(二)

来源:育路建造师发布时间:2008-08-05

  二、锁口钢管桩围堰的设计与施工

  1.设计

  围堰设计实际上是:

  ①计算围堰内挖土和抽水时钢管植和支撑中的应力是否安全;

  ②确定围堰内封底混凝土的强度和厚度必确定锁口的形式,使其能注浆止水。确保锁口在复杂受力状态下不被破坏;

  (1)围堰设计程序

  a.设计资料收集。如气象、水文、地质等资料,还有加工制造、运输、吊装、桩锤等有关数据。

  b.资料中的围堰设计参数计算。如风力、水流、波浪、土压力系数。

  c.确定施工顺序。如对围堰支撑的要求,是水中去土,还是干挖。这一程序是关系围堰侧压力计算,很重要。

  d.绘出围堰总图。拟定钢管桩直径,锁口形式,支撑间距及平面布置,绘于总图中。

  e.围堰侧压力计算。进一步求出每米宽围堰的弯短和支撑反力。

  f.按以锁口中心宽度换算成每根管桩的弯矩和支撑反力,检算桩的应力,设计或检算支撑。

  g.按锤击沉桩的锤击力及允许的施工误差设计锁口。

  h.计算作用在围堰的风力、水流力、波浪力,检算围堰的抗倾覆的稳定性。

  (2)两种施工顺序的围堰布置方式

  (3)设计要点简介

  a.钢管桩的截面选择。它是围堰受力主要部件。初拟钢管截面尺寸必须符合《钢结构设计规范》(GBJ17-88)的规定:钢管(直)径(壁)厚比的要求。为钢材屈服强度。A3钢D/t≤100.在保证钢管总体稳定性前提下,因要穿过密集孤面、片石堆积和木质沉船,为防止在柴油锤的强击、偏打、桩帽接触不良及桩垫材料恶化等造成桩端部出现式压曲或局部压曲,故在管桩下端要贴焊定钢板补强,补强板的厚度与原管壁叠合后的径厚比D/t≤0.8 X 50= 40.D/t<50是研究数据,0.8是两层叠合板的折减系数。

  b.钢管桩的支点处理。钢管桩与围堰支撑的水平圈梁接触处防止钢管压曲办法是:

  ①钢管内加钢环;

  ②填早强砂浆或有圆弧面的木垫块,使集中力变均布荷载。然后按有关公式检算钢环或管壁强度。

  钢管与封底混凝土接触处要作两点处理:

  ①接触处弯矩峰值很高,要按照连续梁在支座处削减负弯矩峰值办法进行。即Me=M-Rl/8,式中,M,R,L分别是封底混凝土处弯矩、支反力、厚度;

  ②按均布荷载q=R/l检算管壁强度,若不够:

  a.如管桩不拔除,则在管桩吸泥,灌注混凝土;

  b.如管桩要拔除倒用,则如图4所示,做成双壁圆筒。

  c.封底混凝土的厚度。低强度混凝土,在抗静水压力和承托承台新鲜混凝土重力时要增加厚度,则相应增加基底开挖量,增加钢管桩长度;若提高混凝土标号,厚度减薄,开挖量减少,桩规少。所以应尽量提高混凝土的标号,减薄混凝土厚度。注意厚度是削减弯矩值参数之一,要兼顾这个因素。

  d.围堰支撑主要功能是支撑围堰外侧压力的。在设计时应增加两个功能:

  ①在围堰内封底混凝土之前,作用围堰上的风力、水流力、波浪力应通过支撑传给钻孔灌注桩的钢炉筒上;

  ②大体积承台的围堰,支撑应兼做脚手架,承受竖向荷载。

  e.锁口的设计。锁口能否止水是围堰成败的关键之一。为保证锁口能止水:

  ①要保证锁口有足够强度不开裂。对锁口强度检算主要是受力分析难。笔者认可这样假定的:

  a.两根桩在同一平面内对称倾斜1/100,造成锁口一端受拉,一端受压;

  b.在平面外,两根桩相反方向各倾斜1/100,锁口受弯、扭、剪;

  c.一根下沉带动相邻桩下沉,锁口受剪;

  d.管桩锤击下沉时旋转使锁口受扭,旋转力按锤击力的10%。以上各计算力的大小时均以锤击力为基数。

  ②要使锁口有空腔可灌浆堵漏。

  围堰在封底混凝土后抗倾覆力计算时要考虑锁口内浆体粘着力,封底混凝土与围堰外侧压力对桩端的嵌固力。

  2.锁口钢管桩围堰的施工

  (1)在钻孔灌注桩施工平台周边安装导向架。设上、下两层,力争高精度控制桩的倾斜。

  (2)在导向架上按理论尺寸放线定出各桩的位置,在导向架内插入桩,用震动打桩机下沉到设计标高。若高位止桩,查阅地质资料,如遇到沉船、孤石、片石等地段,用吊机将柴油锤套在桩顶,将桩锤击到位。

  (3)锁口内射水冲洗灌注粘土水泥浆,为了阻止碎石和硬上进入锁口,在桩下插前于锁口槽口下端先焊坡度1:6的挡板。

  (4)按设计要求安装围堰支撑。

  (5)围堰内开挖。泥土用抓斗冲抓或射水吸泥。沉船用冲击钻机和旋转钻机破碎,船梆的大方木由潜水工人水下切割。孤石由潜水工水下作业消除。片石因堆砌整齐,且用砂浆钩缝,故在于挖时用钢纤凿开或用撬棍撬松,人工清除。

  (6)在封底混凝土后灌筑承台、塔肢或墩身。

  (7)钢管桩的拔除。在用震动打桩机震松锁口的浆体后,用液压千斤顶顶出。

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