薄壁内护筒替代外护筒法在水上钻孔桩成桩中的应用(全文)

精品文档-下载后可编辑薄壁内护筒替代外护筒法在水上钻孔桩成桩中的应用(全文)【摘要】在水深较大，桩顶标高高出施工水位，且数量较大的水上钻孔桩施工中，用壁厚较薄的内护筒代替较厚的外护筒作为钻孔桩桩身的模板，从而解放外护筒，使外护筒可以反复使用，减少钢材用量，以达到降低施工成本的目的。

【关键词】钻孔桩；薄壁内护筒；外护筒；施工技术

1、工程概况

澳门氹仔新码头扩建工程——基础施工项目主要工程量为钻孔灌注桩。钻孔灌注桩主要分为EM4和EM5两种类型，直径分别为1.0m和1.2m。

北面扩建区钻孔灌注桩EM4的桩长平均为38.5m，入岩深度要求为3.0m，共773根；EM5的平均长度为39.5m，入岩深度要求为3.6m，共190根。西面扩建区钻孔灌注桩均为EM4，平均桩长43.0m，入岩深度要求为3.0m，共266根。其中北面扩建区963根钻孔桩全部位于水上，西面扩建区166根位于水上，桩顶标高0.5m～0.8m不等。

2、水文、地质

施工区域与外海相连，受潮水影响，施工区域平均水深达到7m。根据地勘资料，由上至下土层分布为淤泥层，粘土层，中砂，残积土，全风化、强风化、微风化花岗岩。其中淤泥层厚度超过10m。

3、施工方案

钢护筒是钻孔桩施工必不可少的专用钢结构，有如下三个主要作用：一是作为钻具的初始导向和上部覆盖层中桩孔的支护结构；二是可以保持钻孔施工时孔内泥浆面标高（即孔内水头高度），以确保不塌孔；三是作为桩身混凝土浇筑时的模板。

钢护筒的板壁厚度可以根据薄壁钢结构的稳定和钢桩的锤击经验公式计算得出，一般为D/125～D/100（D为钢护筒直径）。护筒内径则是根据成桩的垂直度、钻具性能等确定，一般比桩身的设计直径大约20cm。本项目中直径1.0m和1.2m钻孔桩的钢护筒板厚分别为10mm和12mm，护筒内径分别为1.2m和1.4m。水上钻孔桩施工需设置钢护筒以保证桩身从岩面延伸到水面以上。

根据本项目地质条件、潮水位及护筒内外水头差等条件，钢护筒顶面标高+3.1，护筒平均长度达到22m。如果采用常规方法设置水上钢护筒，成桩后护筒不能被取出，而桩基设计不考虑外护筒参与受力，很长一段外护筒只充当桩身混凝土模板，将耗费大量钢材。

为减少钢材消耗量，进而降低施工成本，针对项目特点经过仔细研究最终采用薄壁内护筒替代外护筒法施工水上钻孔灌注桩。利用壁厚较薄的内护筒代替较厚的外护筒作为桩身的永久模板，从而解放外护筒，使外护筒可以反复使用，同时减少混凝土浪费量，以达到降低施工成本的目的。

4、薄壁内护筒替代外护筒法施工技术

4.1施工平台、设备

本工程桩位布置绝大部分为8m8m布置。结合吊机起吊能力，单个平台承担4个桩位施工。根据桩位平面图及冲击钻外形尺寸确定钻孔平台尺寸，利用打入的Φ0.63m钢管桩作为平台的支撑。平台钢管桩的插打，由测量部门控制定位，利用浮吊安插施工，打桩设备采用BVP-300振动打桩锤。钢管桩安插完后安装下横梁及上层框架，在平台上焊接简易导向装置插打钢护筒，施工完毕的钢护筒可与平台连接成整体，以增加平台的刚度和稳定性。外护筒插打、拔除均采用BVP-600振动锤，浮吊配合施工。

4.2薄壁内护筒替代外护筒法施工流程

薄壁内护筒替代外护筒法施工工艺流程为：水上平台桩插打平台搭设外护筒插打钻机就位终孔、清孔、验孔薄壁内护筒安装钢筋笼子安装下导管二次清孔水下混凝土灌注外护筒拔除。

4.3薄壁内护筒构造及制造

内护筒采用2.5mm钢板卷制而成，护筒内径与钻孔桩直径相同，以15.12m作为一个标准节段。为增加内护筒刚度，每3.8m左右设置一道加劲板条，与内护筒采用间断焊接，加劲板条采用板厚5mm，板宽50mm钢带卷制，设置于内护筒外侧。为便于起吊及施工现场节段间对接，内护筒两端设置加强箍，加强箍采用板厚10mm，板宽100mm钢带卷制而成，设置于内护筒外侧，与内护筒钢板采用间断焊。上下加强箍均设置4块打梢吊耳板，打梢吊耳板上开孔使之能穿卡环，对称布置。

打梢吊耳板的作用是便于定位、起吊；加强箍的作用增强内护筒刚度，同时是便于对接焊接。

内护筒结构及对接如下图所示：

4.4薄壁内护筒安装

薄壁内护筒在钻孔桩终孔、清空、验孔结束后，钢筋笼安装前进行。根据本项目地质勘探，内护筒底口均已进入强风化花岗岩，且内护筒下放深度必须深于外护筒底口以下8m。薄壁内护筒顶标高低于外护筒30cm，避免影响拔除外护筒时振动锤夹持器的使用。

由于内护筒长度较长，受吊机起吊高度及运输船只船舱及内护筒刚度限制需分节下放。内护筒采用浮吊安装。采用大小钩同时起吊底节内护筒，待内护筒脱离船舱后大钩提升直至该节段护筒竖直，下放至已成孔中，将底节内护筒通过打梢吊耳板与外护筒顶口固定。以相同方法吊起第二节内护筒，与底节内护筒对接，对接时要保证两节护筒轴线重合。重复上述步骤，直到下放到至设计深度，并保证其位置准确、垂直度满足要求。

内护筒孔位处接长时，将上、下节内护筒底、顶口加强箍焊接连接，采用手工电弧焊。工地焊接环境要求：工地焊接环境应符合如下规定：风力

薄壁内护筒下放到指定深度后采用4根钢筋悬挂在外护筒上口，吊筋采用直径12mm钢筋，沿圆周均布。吊筋上口弯曲