浅谈振动锤插打钢管桩的施工及应用

1、 文章编号:10045716(2002 0410702中图分类号:U445155+1文献标识码:B浅谈振动锤插打钢管桩的施工及应用梁成华(山东省岩土工程勘察总公司, 山东济南251000摘要:主要介绍振动锤插打钢管桩在利津黄河公路大桥工程中的施工及应用实例。为解决水上施工问题提供一种简单的施工方案。关键词:振动锤钢管桩; 水上施工; 应用随着公路桥梁的建设发展, 如何解决桥梁基础水上施工问题常常摆在我们面前。利津黄河公路大桥工程中通过利用振动锤插打钢管桩的施工, 架起了水上施工便道和水上施工平台, 较好地解决了此问题。1工程概况, 3500. , 东西向横跨黄河。桩基28根, 桩径1. , 2

2、5. 00m , 宽13. 75m , 厚4. 00。, 距离西岸200多米, 需架设水上施工便道及钻孔平台, 进行水上施工。2工程、水文地质简况该区地层主要是黄河三角洲第四纪沉积物, 主要为粉砂、粉细砂和亚粘土、亚砂土互层, 密实度差, 土质偏软, 振动易液化。根据勘察资料。各层地基土的性能指标详见表1。表1各层地基土的性能指标层号岩性厚度(m ( (亚粘土2. 307. 0010012035亚砂土10030粉细砂2. 8015. 509035亚砂土1001103035粉砂, 细砂9016035亚粘土5. 4018. 201203840亚粘土11035亚粘土, 粘土3. 1011. 7014

3、040粉细砂9036淤泥质亚粘土3. 105. 5010030粘土1404550粉砂4. 5013. 3011040粘性土140451粉细砂12. 5022. 7013040粘性土14042粉细砂10013040亚粘土4. 0021. 8014540淤泥亚粘土11038粘性土180551淤泥质粘性土6. 8023. 8013042粉细砂11045粉细砂12045中砂4. 0025. 0020055粘土透境体1601805560根据多年的水文资料统计, 89个月, 汛; 每年45月份为, ; 。13. 1. 1施工便道设计利津黄河公路大桥便桥桥位在主桥位左侧, 设计总长202m , 宽6m ,2

4、0跨, 通行能力36t 。其上部构造主要为木护栏、板衬、方木、I32工字钢及I55工字钢; 其下部构造为 529mm 钢管, 插打方式为振动沉桩。枯水季节便桥施工, 河中水位低, 水流量小, 河底淤积严重, 综合考虑通行能力及冲刷影响, 设计桩深:河中部分入土深度25m ; 岸上部分入土深度20m 。估计土的摩擦力R =KNL式中:K 桩周土容许摩阻力,kN m 2;N 桩周面积,m 2; L 入土有效桩长。当L 取15m , K 取20kN m 2时,R =498. 3kN 。3. 1. 2钻孔平台设计钻孔平台基础采用直径80cm 砼桩和 529mm 钢管桩相结合方案, 先施工 529mm

5、钢管桩, 搭设简易平台, 用轻型工程钻机上台施工直径80cm 砼桩, 最后在直径80cm 砼桩及钢管桩上全面铺设好钻孔平台。3. 2振动锤插打钢管桩施工3. 2. 1施工原理振动锤插打钢管桩就是利用振动沉管的原理, 当振动锤接通电源时, 其体内偏心重轮高速运转产生高频振动和激振力, 高频振动力通过液压钳传递到钢管上, 再通过钢管作用到接触的地层, 地层在挤压、振动力的作用下液化, 产生接触面, 振动锤通过液压钳夹持着钢管沿着接触面沉入地层, 直至将钢管沉入至设计承载深度。3. 2. 2设备选型配套根据设计要求进行设备选配, 该工程采用了下列设备:(1 D Y 60型振动锤, 激振力60t ;

6、(2 液压钳, 用螺栓和振动锤连在一起; (3 35t 履带吊车; (4 Z L 30A 型铲运机; (5 529mm 钢管, 壁厚8mm ; (6 测量仪器:SET2B 型测距仪,J 2型经纬仪,S 3型水准仪。总第77期2002年第4期西部探矿工程WEST -CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN G series No. 77J uly 2002 3. 2. 3施工过程(1 备料:综合考虑施工的方便、快捷和履带吊的拔杆长度,将 529mm 钢管加工成10m 一节, 用铲运机运至施工现场。(2 设置桩位:用经纬仪定向、测距仪控制距离, 通过人划橡皮筏用方向杆将桩位施

7、测在水面上, 等待钢管就位后移开。(3 吊管就位:在施工过程中利用履带吊车可以吊着重物挪动的特点进行吊运就位。预先在岸上挖好基坑, 埋设直径0. 6m 、长2. 53. 0m 的护筒; 用吊机的副钩起吊钢管(起吊前, 在 529mm 钢管的起吊端栓系四根棕绳 , 将钢管下端插入护筒内并通过棕绳人拉扶稳调直; 副钩脱离钢管, 主钩起吊振动锤, 用锤底下的液压尖嘴钳的尖嘴夹紧钢管管壁, 吊车吊着振动锤、液压钳及钢管移动到水上桩位处就位, 准备插打沉桩。(4 插打沉桩:钢管就位后, 在两个互相垂直的方向上用线锤吊线, 校正其垂直度, 开始振动插打。在插打的整个过程中如发现偏斜应及时纠正。纠正的方法是

8、:振动锤振动过程中, 吊机主钩不放绳并进行小幅度摆杆或起落杆, 直至找正再行插打, 直至将管上平面沉至控制标高为止。(5 接桩:通过上述的第(3 步骤将下一根10m 正, 进行焊接。对接面要平整光滑, 。沿圆周缝隙焊好后再进行帮焊, 10cm 、0. 80cm , 如上程序施工, 。(6 铺设便桥路基:每排桩打好后, 在钢管上平面焊上厚10mm 钢板, 长、宽皆为610mm , 以增加钢管与上面I55工字钢的接触面积。路基铺好后, 履带吊前行准备插打下一排桩。这样, 打一排, 铺设一排, 直至架设完全部施工便道及钻孔平台, 总计用去35d 。经验证, 通过能力良好。4工艺特点经过该工程施工发现

9、:该工艺工序简单、施工速度快、质量好、成本低、安全可靠。插打的钢管在工程全部竣工后可再行振动上拔、回收利用; 水中插打虽说无法进行精确控制, 但已能满足水上便桥及平台的施工精度要求。5施工技术的拓展应用受上述施工的启发, 利津黄河公路大桥主桥墩钻孔灌注桩施工时, 利用振动锤插打直径2. 0m 的钢护筒, 沉埋深度达17. 00m , 保证了超深孔、; 在主桥墩承台施工中, 15. 00m , 形成钢板桩, 。许多工程中利用振动锤插打大直径钢护筒( 2. 0 3. 0m 封水进行人工挖孔等。该工艺可广泛用于水上基础施工, 在陆地的基础施工中同样具有广泛的用途。(上接第106页稳定孔壁的措施有:钻

10、孔时使用强护壁性能的冲洗液(低固相聚合物泥浆、聚丙烯酰胺水玻璃溶液、PAA 聚合物溶液等 、旋喷注浆加固易坍地层后再钻开该层的方法、套管护壁等。可根据孔深、地层条件合理的选用孔壁稳定方法。4深层平板载荷试验的变形模量的计算问题深层载荷试验和浅层静载荷试验的地基土的应力状态不同, 用浅层静载荷试验的变形模量公式计算深层载荷试验的地基变形模量, 其结果与实际不符, 这也是我国20世纪80年代之前深层平板载荷试验应用很少的原因之一。根据建设部综合勘察设计研究院顾宝和及同济大学朱小林等人的研究认为, 深层平板载荷试验可以利用下式计算土的变形模量。该方法已经列入2000年7月的建筑地基基础设计规范(G

11、B50007××× 征求意见稿中。E 0=I 0I 1(1-u 2Pd S 式中:E 0变形模量,kPa ;I 0刚性承压板形状对沉降的影响系数, 圆形承压板为0. 785;I 1承压板埋深Z 时的修正系数, 当Z >d 时, I 10. 5+0. 23d 2, 深坑试验时I 1=1;u 土的泊松比, 碎石土取0. 27, 砂土、粘土取0. 3, 粉质粘土取0. 35, 粘土取0. 42, 不排水条件下饱和粘土取0. 5;d 承压板直径,mm ; P 与承载力特征值对应的荷载,kPa ; S 与承载力特征值对应的位移,mm 。5结束语文中提出的问题和解决措施

12、为完善和研究深层载荷试验、推广应用深层载荷试验具有重要的意义; 它使我国野外原位测试提供的岩土体的深层载荷试验数据更准确、真实, 使高层和重要建筑物的地基基础设计更加合理, 既安全可靠又降低工程造价。参考文献1铁道部第一勘测设计院编. 工程地质试验手册M .中国铁道出版社,1995.2周海明. 高层建筑深层载荷试验初探J.西部探矿工程,1997,5. 4唐贤强主编. 地基工程原位测试技术M .中国铁道出版社,1993. 5黄质宏. 岩基静载荷试验及其结果分析J.工程勘察,1999,3. 6顾宝和等. 深层平板静力载荷试验测定土的变形模量J.工程勘察,2000,4.7顾宝和等. 深井载荷试验测定

13、深层土承载力及变形模量R .北京第五届岩土工程实录会专题报告,2000.R esearch and Discussion on Some Issues of Application of Deep -plate Loading T est for H igh -rise BuildingsYAN G Guo 2chun , YU Bo ,WAN G Wen 2chen(Changchun Instit ute of Technology , Changchun Jili n 130021, Chi na Abstract :The paper analyzes several issues o

14、f the application of deep -layer loading test ,including the issue of screwing plate loading test that is affected by the depth and testing precision , the issue of deep -layer loading test result that is affected by the depth and testing device , and the problem of borehole bottom treatment that should be