钢护筒在淤泥桩施工中的方案

1钢护筒在淤泥桩施工中的方案1、工程概况机电及汽车实训中心在人工挖孔桩施工中，当深度达到10～12m后，有15根桩出现了较厚的淤泥层，经现场钎探，淤泥层厚度大约在1.5～3.5m之间，且含水量高，流动性强导致无法正常成孔。起初我们采取了缩短护壁、打钢筋桩等方法，以期通过淤泥层，但在开挖时，淤泥向上涌，且存在塌孔等安全隐患。若继续施工最严重的桩孔四周土体将产生下陷，出现裂纹，甚至垮塌等情况，将无法保证安全。2、方案的选择于是最初的人工挖孔桩施工方案对此不适用，需修改施工方案，所以根据现场的实际情况，我们提出两种施工方案：使用钢护筒代替混凝土护壁成孔；压力注浆。针对以上两种施工方法，我们咨询了中国建筑西南勘察设计研究院有限公司、中国建筑西南设计研究院有限公司的专家、技师，项目主要负责人讨论，进行了综合施工效果论证比较：方法1能保证施工安全，周期短，简便易行且造价最低，但有斜孔、成孔椭圆等可能；方法2也能保证施工安全，但因淤泥质土层，注浆的效果将不是很好，而且受大部分桩成孔已成型的影响，注浆机械难以进入，因此我们认为应先采取钢护筒代替混凝土护壁成孔施工。23、原理简介钢护筒护壁法就是利用振动器将钢护筒振入地层中，依次接长钢护筒，然后继续振入钢护筒，如此循环，直至基岩表面，以此来维护软弱土层的孔壁稳定性，保证冲击钻的正常钻进施工。此法根据钻孔成孔和钢护筒安放的先后次序可分为钢护筒超前护，钢护筒拖后护，钢护筒跟进护3种护壁方法，混凝土浇筑后护筒不再取出。（1）钢护筒超前护就是钢护筒的振入先于人工挖孔桩施工，即在挖空之前，先用振动头将备好的钢护筒振入土层中，接长钢护筒，如此反复，直至岩面标高。然后在钢护筒护壁的情况下，工人在护筒内施工，直至桩底设计标高。这种方法须在钢护筒制作加强肋板和刃角，且只能在基岩表面为强风化或中风化岩层和软弱土层中应用。（2）钢护筒拖后护就是先钻进成孔，后下沉钢护筒，直至基岩岩面。在钢护筒下沉前，对不稳定岩层及软弱土层的孔壁进行造浆护壁，方法同泥浆护壁法。（3）钢护筒跟进护，当挖至不稳定岩层或软弱土层时需要护壁，则先振入钢护筒，再边挖边下沉护筒，至基岩岩面。本工程在挖桩的过程中，将根据实际情况采用（1）、（3）相结合施工。4、施工准备针对方法1有斜孔的可能，进行平衡桩孔周围土压力，将孔口处3土体较高部分挖除，填至土体较低处，多余的土石及时运走，以使桩孔混凝土护壁四周均匀受压，从而保证砼护壁受力均匀，在钢护筒施工时周围受力均匀，以免产生侧移，造成斜孔，导致施工失败。5、钢护筒加工5.1钢护筒强度计算按护筒均匀受力计算，暂不考虑失稳护筒承受的土压力P=γ•H=20×15=300(kN/m2)(0.3Mpa)。式中，γ为流体容重，取值为20kN/m3；H为护筒深度，取值为15m（淤泥层深度在10~15m之间）。如图1所示，取1m高的护筒作为计算单元，沿径向取一截面，截面厚度δ，高度1m。该截面所受的压力即为：f=P×1×0.97×π=300×0.97×3.14/2=913.74（kN）。fδ×1×210×103δ4.35(mm)。钢护筒厚度大于4mm即可满足要求，但由于计算中只考虑了钢护筒为均匀受力，所以加大了安全系数，钢板厚度定为5mm，且在钢护筒的上中下用C16的螺纹钢作加劲勒，充分满足抗压强度要求。4图1钢护筒受力简图5.2护筒加工本着安全、实用、节约的原则，经过计算施工用钢护筒采用5mm厚钢板制成，根据现场材料规格及重量，每节长度1.5m，直径A970，两节之间采用焊接连接，如图2、图3。第一节钢护筒应在施工前通过焊接加长至3m左右，这样有利于施工过程中减少斜孔机会，保证钢护筒中心准确，同时也提高了施工人员的安全性；但又不宜太长，钢护筒过长，进入孔口有困难。每个桩孔最下部的一节需加工刃口，刃口采用16Mn钢板制成，长度为100mm，焊接在护筒上；上、下部加工出倒棱，如图3所示。6、淤泥桩成孔施工由于钢护筒外径为970mm，而桩孔的最小直径是960mm。为保证钢护筒能顺利进入淤泥层，施工时需将已完成的砼护壁突出端削去15mm，如图3所示。然后，使用卷扬机将钢护筒吊入桩孔内，当钢护筒达到淤泥层时，边挖淤泥边用大锤敲击钢护筒，使钢护筒能沉入5淤泥中。施工中每进尺300mm进行一次对中测量检查，发现有偏心、倾斜现象及时进行调整，保证钢护筒中心准确，满足标准要求。每节钢护筒沉入一半后，吊入下一节钢护筒，使用焊接的方式将相邻两节护筒焊在一起，为保证接口钢度，在接口内侧环向每200mm使用250mm长φ20钢筋进行帮条焊。焊接牢固，继续施工。直至通过淤泥层500mm以后再进行正常挖孔施工。为安全起见，一般应使钢护筒与已完成的砼护壁搭接1.5m左右。如图4所示。另外穿过淤泥层后，按原人工挖孔桩施工方案施工，但必须将钢护筒进行加固，可在混凝土护壁上打膨胀螺栓，用钢丝绳拴在钢护筒内侧的吊环上，避免钢护筒下坠，浇筑好的护壁混凝土将钢护筒进行支撑。施工中，严格保证通风，尤其两节钢护筒连接，进行孔内焊接时，6送风量不得小于25L/s，同时设专人在井上监护，观察孔口周围土体变化情况，发现情况及时处理，以保证施工人员安全。另外，成孔后将钢护筒两端与护壁的间隙使用速凝水泥进行有效封堵，以免淤泥从间隙涌出影响施工。3015003015201500土层淤泥层混凝土封堵帮条焊接削去图4钢护筒施工示意图