全护筒法施工钻孔灌注桩技术方案(20210312125425)

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，

2、-13.52-15.22m微风化石灰岩，-15.22-20.92m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

3、。 95#-C 桩基： 覆盖层厚 015.4m， -12.20-14.50m 微风化 石灰岩， -14.50-22.20m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，-33.5

4、0-40.70m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，-17.20-26.10m 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

5、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, 95#-A 桩基： D=140cm, 护筒长 22.5m, d=160cm； 采用单护筒方案施工,护筒长 采用双护筒方案,外护筒长 18m, d=160cm； 内 13.5m, d=180cm, 95#-C 桩基： D=140cm, 护筒长 26m, d=160cm； 采用双护筒方案,外护筒长 15.5m, d=180cm, 97#-A 桩基： D=140cm, 护筒长 33m, d=160cm； 采用双护筒方案,外护筒长 14.5m, d=180cm, 97#

6、-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）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

7、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,单位钢护筒重：684kg/m3 桩锤振动力作用下,护筒产生应力计算：(T = (6.84X 20+900) kN/0.0871=1.19 x 104KN/ m3=11.9Mpa c =196Mpa 3 B、内嵌护筒(内径 220cm):单位钢护筒重：654.3 kg/m 桩锤振动力作用

8、下 ,护筒产生应力计算 ：c =(6.54X40+900kN)/0.0834=1.39X 43 10 KN/ m =13.9Mpa c =196Mpa C5、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。 护筒最底端所承受的土压力及地下水的侧压力按下式计算： 2 P=Y htg2 (45 - /2) + (丫-丫 w) (H-h) htg2 (45 - /2) + ( H-h) 丫 w P土和地下水

9、对钢护筒的最大总压力，KN/ m2 丫土的重度，KN/ m3;砂土 丫 =20 KN/ m3 33 丫 w水的重度，KN/ m ; 丫 w=10KN/ m H 钢护筒护壁深度，m。H=20m h地面至地下水位深度， m； h=2m 土的内摩擦角，粗砂取 =32 p=20X 2X tg2(45 -32 /2) +(20-10)(20-2) tg2(45 -32 /2) +(20-2) X 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(即环形均布压力247.6KN/ m2作 用下)： 变形图： M

10、IDAS/Civil DISPLACEMENT mm Jfi- 1.431466-003 5 30C5Ja-003 l_17L20a-002 in4LD 52 MIN s 1 犬甘；G1 *E i m 日刖詰/旳比 0 259 应力图: MIDAS/avlll PQgT-PROCESSOR PLN ST印PIT SIRE SK-EFF上端 5.KM?e-H3CH 5.415+0D4 4.7388*04 4.33234e+004 3.790B06+004 3.249256+004 2.7077 1b*CO4 2.16617e+OO4 2 薛4阳+CiQ4 1.0e30Se+004 5,41 42

11、b+001 2.M511e-M4 JS= b汨阳 E+QCI2 STi yl MAX i 26 M1IXJ i N 百 丈件：削（沟审屋*） 羊尬 kN An *2 目期：1 R744-D01 玄開台呂MerDOl 2.163e-001 21372a-00i 1.47581e-lDl 7.37907&-002 Q.OOOOOe+OOO 翹= 1.2320E+000 N14X ! 7S MEN i 1 文件豊Gl-1 日霸：l32EjNQQ甬 冷 0-143 Yz-055 Z 0259 应力图: MlDAS/all 卩凸SO良 PLN ST印PIT SIRS SIGHEFF 上皐 1.02765

12、e-n306 9,3e975g+00S 出导在0豊PCS 7.6i546e+00S 6.7232+CDS 5.S41i7e+OO5 虬禿斗3b*CI0S 4.0669Se-hOre 347g74o+dO5 2.29259e+0re J ,4QE屿口+00S 5.ifi30Se+O&4 JSB = 1.2320E+000 STi y| MAX : 12 MIN I 145 瑚 Gl-1 羊检：kNm *2 目期：!ID/2EpDO4 总04 Y?-05E 2 0259 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: MlDAS/Civll PO5TPRO

13、CES5QR DISPLACEMENT f 2.236e-001 1.S3269A-CKll * i.65M6e-l -H- 1.42543S-001 LSieQs-OOl l.OJB.le-001 M A： : lt：2 XrO-483 Y-0J837 Z: 0259 应力图: MEN l 1 MlDASjOvll POST-PROCESSOR PLN ST印PIT SIRS SIG-EFF 止塘 1631241 e+OCS 5,74567e-HOOS 5.178326*(05 4.612iee+00S .Q4544e+0DS 3.4?69e+i005 2.5452 le-H3re 】7厝般

14、.+CIQS 1.211726+005 &4 阳了血+004 7.&23J3e+003 JS= 4.4644E+000 STi yl MAX i l 旺 MIN i IB Sl-2 kNfrn*? 孫命-沖fl X=-04?32 YP用茅石) 去 0259 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S =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S =12m

15、m,宽20cm的钢 板进行包裹加劲焊接，确保在下沉过程中，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#-D 230 22 15026 220 33 21556 92#-D 180 18 9648 160 35.5 16934 93#-D 160 18 8586 95#-A 180 13.5 7236 160 23.5 11210 97#-A 180 14.5 7772 160 33 15741 97#-C 1

16、80 15 8040 160 30 14310 合计：136239kg 2、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

17、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，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，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