溪尾大桥左幅4-A钻孔桩接桩方案
溪尾大桥左幅4-A设计桩长28m,设计桩顶标高4.5m,桩顶系梁高度1.2m,系梁底标高3.3m,由于该桩在灌注过程中出现灌注事故,导致桩顶实际灌注标高为1m,需接长2.3m,接桩施工时河道内水位标高4.0m,水深3m。中砂层厚5.2m 。
一、钻孔桩接桩方案
根据现场实际情况,经研究,决定采用圆形钢护筒围护,钢护筒外围采用砂袋围堰,水下注浆固砂封底。待注浆砼形成强度后,将钢护筒内水抽干,凿除桩头松散砼,浇筑接桩砼,待钻孔桩砼达到设计强度进行墩柱施工。 1、方案论证
水泥浆的密度比水大,通过注浆方法将水泥浆置换护筒内砂层的水,使水泥浆滞留在砂层内。在钢护筒内水位与河道水位相平时,底部砂层没有水压差,不会产生渗流和涌砂。钢护筒内表面水在注浆后没有被挠动,护筒底部不产生涌砂和渗水,水泥浆在这种情况下就不会被稀释降低浓度。经过一定时间后,砂与水泥浆凝结产生强度,与钢护筒和钻孔桩身形成整体,从而达到阻止涌砂和渗水的效果。 2、围水设施各项参数确定
A、围堰尺寸及图形 利用钻孔桩施工砂袋围堰加固加高,围堰与圆形钢护筒之间各留有1.0m的操作宽度。围堰完成以后,再往围堰里填满砂。左4-A围堰见图1:
3.5米1米沙袋围堰3.5米左4-A钢护筒
图1 钢护筒
B、圆形钢护筒直径D的确定 圆形钢护筒直径应比钻孔灌注桩直径大,且每侧应留有注浆工作宽度,另外考虑护筒下沉时会产生偏移、倾斜的可能性,故每侧应至少有0.15m左右宽度。圆形钢护筒直径即为钻孔灌注桩直径加上两侧0.15m的宽度即为1.8m直径。 C、圆形钢护筒长度L的确定 圆形钢护筒的筒顶应高出砂袋围堰顶面一定距离,以避免河水冲进护筒内部,影响桩基接长和砼浇筑的后续工作施工。由于护筒长度越大,造价越高,决定采用0.3m作为护筒顶面高出水面高度。
圆形钢护筒的筒底应比现有桩顶标高低,以使桩身与注浆砼固
结形成整体,在凿除钻孔灌注桩松散砼时不会凿穿后再次出现涌水,计划凿除现有桩头1m,钢护筒底应深入凿桩头后混凝土面以下0.5m。 圆形钢护筒长度的计算为:原护筒顶标高4.9m减去现有桩顶标
高1m,再加上0.3m的安全高度和1.5m的粘结高度,共5.7m长度。 D、圆形钢护筒壁厚t 钢护筒采用低碳钢A3钢,根据经验,承受3m的水压力采用壁厚1.0cm足够。
E、圆形钢护筒自重W 钢护筒长度L采用5.7m,直径D为1.8m,壁厚t为1.0cm。钢密度ρ一般为7.8g/cm3。所以该护筒自重: W=ρ(пD)tL=7.8×103×3.14×1.8×0.01×5.7=2.51×103kg=2.6t 3、注浆位置及深度p的确定
在钢护筒内钻孔桩的桩头松散砼凿开后,钢护筒底部注浆砼重力
最小,水压力不变,此时为最不利情形。假定注浆砼与护筒及钻孔灌注桩的摩阻力影响忽略不计(偏安全考虑),在注浆砼的自重与水的压力相等时,水才不会冲破注浆砼而涌入钢护筒内。
取定护筒底为注浆砼底部 ,F浮为水压力,W砼为注浆砼重力。设
注浆砼厚为pm,S砼为注浆砼底部面积(即钢护筒面积扣除钻孔桩面积)见图2:
钢护筒5.7米1.8米 凿桩头F浮=r水XS砼Xh W砼=r砼XV注 F浮=W砼
r水XS砼X5.7=r砼XpXS砼 p=r水X5.7/r砼 =5.7/2.4=2.3
(水泥浆比重取水的2.4倍)
钻孔桩1.5米由此可知 ,取注浆深度p为2.3m厚能够满足要求(从护筒顶面
P注浆往下3m即为注浆顶部);注浆的平面范围周边以超过护筒外围0.5m为标准,即直径为4m的平面面积范围。注浆采用水灰比为0.4的配比,为提高水泥浆流动性,掺加外加剂为减水剂,用量为水泥用量的0.8%,水泥为32.5#普硅早强水泥。
注浆砼体积:
V=п(D2-d2)p/4=3.14×(42-1.82) ×2/4=20.03 m3 (d为钻孔桩直径) 水泥浆体积占注浆砼的0.4
水泥用量M=20.03×0.4/0.4=20.03t 减水剂用量N=20.03×0.8%=160.2kg 二、钻孔桩接长施工 1、砂袋围堰,钢护筒下沉
在钻孔桩周围用砂袋进行围堰,将已加工完成的圆形钢护筒(直径为1.8m,长度为5.7m,壁厚为1.0cm)运送到工地。通过测量定位,确定钻孔桩的桩位后,将钢护筒中心对准桩基中心放下。由于钢护筒在自重作用下会插入砂中,但没有到计算所要求深度。为了使它到位,可用抽砂机抽出,再在护筒顶部放置钢轨和砂袋压重,加速其下沉,直到护筒插入到指定深度为止,停止抽砂,将钢轨和砂袋撤除。待钢护筒内停止涌砂和渗水后,测定护筒内砂面标高(计算砂面高度在护筒顶以下3m)。若护筒顶往下超过3m,往护筒里填砂,直到注浆厚度能满足2m注浆深度,能抵抗水的浮力作用。 2、注浆
当护筒内外水位相同,护筒内不会出现涌砂和渗水时,可开始注浆。注浆采用压力为1MPa的压浆机,注浆管采用细长钢管(外径为3cm,长度为5m,内部空心,底部封闭,两侧开小孔),水泥浆采用水灰比为0.4的配比,外掺加0.8%的减水剂。稠度为14~18s。将注浆管插入到护筒底部砂中,开始注浆。注浆范围为钢护筒内桩周围的砂全部注浆(桩顶不用注浆,因为以后要破虚桩头和接桩);在注浆时,将注浆管由下往上慢速抽出,抽离钢护筒内顶面砂层后停止。每次注浆间距一般为20cm,整根桩注浆应一次性操作完成。 3、接桩施工
注浆施工完成以后,护筒内水不允许再出现扰动。经过两天后,砼达到一定强度,可以将护筒内水抽干。在注浆砼的作用下,钢护筒内不会出现渗水和涌砂,可开始进行凿除桩头松散砼施工,清洗钢筋笼、立模,浇筑接桩砼,达到一定的强度后拆模。将钢护筒外围的砂抽空,在抽砂和水同时,在注浆砼顶部将钢护筒割开。用吊机取出钢护筒,完成接桩施工。