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1、 长沙理工大学继续学院毕业论文（ 2012 届） 论文题目深水基础预应力混凝土管桩沉桩技术的研究 姓 名： 陈巍 系（院）： 交通工程系 专业名称： 城市轨道交通工程技术 指导老师： 许红叶 2011 年 3月 31 日目 录一工程概况二、PHC管桩沉桩施工三深水沉桩施工工艺流程图四测量控制五图表部分六对我国深水基础预应力混凝土管桩沉桩技术的展望八致谢中 文 摘 要 论文题目：深水基础预应力混凝土管桩沉桩技术的研究摘 要：新长铁路长江轮渡北栈桥位于江苏省靖江市长江北岸，栈桥全长509.40m，其基础采用先张法预应力混凝土550 mm管桩(即PHC管桩)，管桩接头采取端头焊接连接方式，桩长224
2、0 m，直桩190根，7：1斜桩180根，总延长10695 m。栈桥受潮汐影响较大，高潮位为5.23m，低潮位为1.15m。夏季有台风侵入，施工区域水深29m。地质情况(自上而下)：(1)淤泥质砂粘土，青灰色，流塑，层厚6.411.5m；(2)砂粘土，流塑，向江中变为淤泥质砂粘土，青灰色，层厚4.123.6m；(3)粉砂夹砂粘土，青灰色，中密、饱和，层厚06.6 m；(4)砂粘土，青灰色，软塑，层厚08.6m；(5)砂粘土，青灰色、棕黄色，软流塑，夹粉砂；(6)粉砂，向江中渐变为细砂，青灰色、褐黄色，中密、饱和。关 键 词：深水基础，预应力混凝土，混凝土管桩，沉桩技术，施工技术 Abstrac
3、tTitle:Deep water foundation of prestressed concrete pipe pile sinking technology researchPick to: the new long railway Yangtze River Ferry north of Zhanqiao is located in Jiangsu Province, Jingjiang City, the north shore of the Yangtze River, Zhanqiao of full-length 509.40m, its foundation adopted
4、pretensioned spun concrete pipe pile diameter of 550 mm (PHC pipe pile joint ), take end welding connection mode, pile length 22 40 m, the straight pile 190, 7: 1 inclined pile 180, total length of 10695 M.Zhanqiao is subject to tidal influence, high 5.23m, low tide for 1.15m. Summer typhoon invaded
5、, the construction area the depth of 2 9m.Geological situation ( top-down): ( 1) the silty sand and clay, green gray, flow, the thickness of 6.4 11.5m; ( 2) sand clay, flow, the river becomes silty sand and clay, blue gray, the thickness of 4.1 23.6m; ( 3) the silt sand clay, green gray, medium dens
6、ity, saturation, the thickness of 0 6.6 m; ( 4) sand clay, grey, soft plastic, the thickness of 0 8.6m; ( 5) sand clay, grey, brown, soft fluidity plastic, clamp silt; ( 6) to the river silt, graded fine sand green, gray, brown, medium density, saturation.Key words:Deep water foundation, prestressed
7、 concrete, concrete pipe pile, pile sinking technology, construction technology工 程 概 况新长铁路长江轮渡北栈桥位于江苏省靖江市长江北岸，栈桥全长509.40m，其基础采用先张法预应力混凝土550 mm管桩(即PHC管桩)，管桩接头采取端头焊接连接方式，桩长2240 m，直桩190根，7：1斜桩180根，总延长10695 m。主要施工方法根据桥位处的水文、地质情况，以及栈桥基础、承台、钢梁的结构形式，通过对技术、安全、质量、效益、进度等多方面的论证，PHC管桩采取移动式打桩船施工、713#墩承台采取钢板桩围堰方案
8、、16#墩承台施工采取钢套箱法方案、钢桁梁采取浮运膺架法、钢板梁采取吊装法施工。 主要施工工艺 (一)PHC管桩施工 1 打桩船 打桩船由16节标准舟节组成，外型尺寸3617.4m，中间留有6.6m的空档，打桩机在此空档实施打桩作业，其形式见图01。D35型打桩架插打7：1斜管桩存在的问题：打桩架布置在船体上需增设桩架底盘；桩架底盘前横梁能自由升高和降低；导向装置对控制桩的方向误差太大；斜撑杆的稳定系数偏小。针对上述问题，对打桩作了如下技术改造：(1)打桩架底盘两船体中间留有6.6m作业空档。为保证浮箱的受力合理，用12.66m的栈桥梁作底盘前、后横梁，底盘前横梁升高或降低时，为便于调整底盘两
9、横梁间的平面距离，在前、后两横梁间设置了铰接连杆，交接连杆与前、后横梁连接处设置了铰接，以便连杆能自由转动。为使底盘前横梁能够自由升高或降低，在前横梁两端部增设了两台50吨电动液压千斤顶，千斤顶的技术参数如下： 起重量 50T 行程 70cm 工作油压 25MPa 回程油压 3MPa 顶头尺寸 150mm 外形尺寸 3001170mm 自重 436kg 需油量 18L千斤顶将底盘前横梁顶起后，在前横梁底部两端各加塞一个钢支腿，然后释放千斤顶，锤重及打桩架重由钢支腿承担。 (2)导向装置D35型打桩架的立柱导向杆底端没有布设导向架，桩的方向仅靠桩帽来控制，误差较大，为此在立柱导向杆下端增设了桩箍
10、见图03。其功能：插桩时和桩帽一起抵抗土的侧压力和水流冲力；纠偏时作为支点承受拉压力；施打时能导向约束桩的方向，缩短桩的自由长度和防止意外事故等。桩箍两卡蹄可转动，内设导向木块，并相交90，这样可保证四个方向均有约束力。(3)斜撑杆当立柱导向杆后倾成7：1斜度后，经检算打桩架斜撑杆的受压稳定性较差。为增加斜撑杆强度，在撑杆顶端设两台5吨导链滑轮作拉索。(4)前、后横梁当底盘前横梁升高和降低时，打桩架前、后横梁与底盘钢轨接触处为转动，为防止出现滑动，在前后横梁下部加焊了限位槽钢。2现场接桩PHC管桩作为深基础桩基类型之一，多被设计为长桩，工厂预制长度一般为412m，因此一根桩的接头数量也相应增多
11、，因受运输条件和沉桩设备的限制，管桩接头需在现场进行，为确保采取端头焊板连接方式的管桩接桩质量施工中采用了台座和钢销定位，运用了多层焊接和加强焊缝等技术。接桩分为码头接桩和打桩架上接桩两种情况。(1)现场接桩的要求a、应确保桩的轴线一致及端头焊板的密贴；b、接桩所需用设备简便易备；c、接桩要简便迅速； d、接桩时要确保焊接质量；针对上述要求，在北栈桥PHC管桩施工中采取了下述现场接桩技术。(2)PHC管桩对位a、码头对位为保证接桩时桩的轴线一致及端头焊板的密贴，在码头制作了一个接桩台座，其够造如图02所示，为适应4m 和6m 、8m 、10m 两种桩长，台座设置了五个垫座和一个支墩。垫座基础为
12、150#砼 ，垫座直径为管桩直径550，弧长为1/3圆，垫座安装时要以经纬仪定位，水准仪严格抄平，支墩前放置一台5T螺旋千斤顶。b、打桩架上对位端头焊板连接方式，在打桩架上接桩常规做法是采用对接钢笼或卡箍方式稳桩定位，上述方式有速度慢、精度低、作业程序多的缺点。经分析论证，采取了定位钢销方式，它具有速快、精度高、操作简便的特点。PHC管桩在生产时，在端头焊板上留有均匀的12个25带丝螺栓孔，孔深28mm ，此孔在沉桩时并无作用，为此，在每个接头加工了三个定位钢销，长度为50mm ，均布于端头焊板上，钢销构造如图07所示。待接桩喂到位后，将固定在已沉桩节的对应孔中，然后将锤落下压在待接桩上，桩架
13、前后、左右移动调整将桩轴线调成一致，依靠锤重、桩重 使端头焊板密贴。 (3)PHC管桩焊接a、焊条选择端头焊板材质设计为A3钢，管桩在沉桩时为动力结构，为确保焊接质量，选用了低氢钾型3.2和4.0两种规格J426焊条。b、焊机选择根据焊条型号及规格选用AW400型交流弧焊机。c、焊接准备对焊条的型号、规格、数量、焊机的完好程度、施工脚手以及焊工的保安工具等要进行严格的检查。焊条在使用前进行烘干预热。对坡口要进行人工修整、干燥和清洁。d、焊接操作操作要点：焊接时焊工要根据事先试验的数值选定适当的电流、的电压，操作时应时刻注意运用焊条的方法、电弧长度、保持角度及熔深的状态等并及时调整。多层焊接：端
14、头焊板的坡口深度为12mm ，为此采取了4层焊接，第一层为打底焊，使用3.2mm J426型焊条，以后几层使用4.0mm J426型焊条,每层焊完后应将焊渣和飞溅物完全消除,再焊下一层,以防夹渣,每层的收条部位应与上、下层的收条部位相互错开。加强焊缝：加强焊缝的目的是为了把受到骤冷的最后一层粗结晶组织，再一次加强焊缝的焊接，使之起到退火的效果，以期改善结构组织。但加强焊缝过高会降低周边母材的强度，也会妨碍应力的顺利传递，因此加强焊缝的高度不大于3mm ，并且焊接部表面要平滑均匀。e、焊接检查由于PHC管桩在现场焊接完后就要打入 ，所以除了在试打时焊接部位进行试验外，一般不作强度试验，只作外观检查和尺寸检查。(4)PHC管桩接桩注意事项a、选桩按铁路桥涵工程质量评定验收标准对桩的质量进行严格检查，不合格的桩，禁止使用。PHC管桩端头焊板由于受张拉应
