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1、桥梁工程管柱式基础施工方法1、概况管柱基础适用于深水，有潮汐影响，岩石起伏不平， 无覆盖层或覆盖层很深的河床，（不适用于有严重地质缺陷的地区） ，水位的变化对管柱施工影响不大， 如下沉管柱， 钻岩及灌注水下砼可不受水位限制，全年均能施工。管柱基础形式，基本上分为两类，一类是管柱下沉至坚硬的岩层，与岩层固接或铰接，成为柱式管柱：另一类管柱下沉至密实的土层，藉柱底承压力与柱周磨擦力共同受力，成为磨擦管柱。管柱有钢筋砼管柱，预应力砼管柱，及钢管柱三种，前者适用于入土深度小于 25M下沉振动力不大场所。管柱系装配式构件，管节由上、下法兰盘通过螺栓连接，管柱的最底一节下边带有刃脚，刃脚的作用是使管柱穿越
2、覆盖层切入基岩风化层。其高度一般 1.2-1.5m ，管柱直径有 1.55m，3.0m，3.6m，5.0m，5.8m 几种，长度为 310M不等。钢管桩的管节其长度为1216M 。管柱的现场存放用龙门吊机或现场用万能杆件拼装的龙门吊机起吊，轨道电动载运平车运输。2、下沉管柱的导向和定位设备1）管柱下沉的导向设备一般分为两类，一为浅水中采用的导向框架，见图 3-5-1 ， 一为深水中采用的整体围笼， 见图 3-5-2 。围笼以圆形为主是管柱施工的主要施工设施。围笼结构主要由桁架（包括起吊主桁架， 辅助吊篮桁架，平衡重桁架和侧桁架） 。托架（包括起吊托架，辅助托架） ，内导环，外导环，吊篮（包括主
3、吊篮，平衡重吊篮），锚柱，悬挂设备，导向架和导向木等组成。围笼结构中几个关键部件的作用和制造要点如下：a. 起吊托架：是起吊围笼及围笼下沉后将围笼支承在导向船厂上的支点，由角钢拼制而成。 托架布置在垂直水流方向围笼对称中线两侧，其大样见图3-5-3 。b. 内，外导环：内导环承受内钢板桩传来的水压力，并与外导环共同控制钢板桩的位置。 图 3-5-2 围笼结构示意图中， 围笼桁架外圈第 I 、IV、 V层的内导环为箱形截面， 受力较大的第 II 、III层为 I 字形截面，外导环分布在第I 、III 、V层内导环与外导环由槽钢或由角钢分后弯制。c. 锚柱：是连接围笼与定位船钢丝绳拉缆的系缆点，当
4、围笼末挂在定位管柱前时，围笼所受的水流冲击力， 由拉缆传至定位船，固定围笼位置。锚柱由钢板焊成， 内填 C30砼。有潮水的河流，顶在围笼的上、下游方向各设二个锚柱。其大样见图3-5-4 。d. 平衡重吊点：是用以减少围笼的起吊重量，其位置在围笼上、下游各 2 个，每个吊点由上、 下两组四门滑车组成， 上滑车是定滑车，固定在导向船的联结梁上， 下滑车是动滑车， 安设在围笼平衡重挑梁上， 挑梁伸出端安装滑车， 伸出的距离使在下沉围笼时起吊的钢丝绳不与各层导环磨擦，其大样见图3-5-4 。2）围笼拼装结构拼装分一次拼装及分层拼装，按围笼下沉重量及起吊设备能力而定，围笼拼装大致可分为以下几个工序；铺设
5、工作台及放样 拼装围笼桁架 拼装导环 拼装托架 安装导向木 安设围笼支座铺设顶面工作台检查验收。图 3-5-5 为围笼拼装场地布置图。3）围笼定位设备及其布置水上定位设备包括承托围笼的导向船组，控制围笼位置的定位船，以及锚，链，缆绳等锚碇装备。其作用量保证围笼的浮运就位，起吊下沉，定位和基础、墩柱的施工。a. 单向水流围笼定位设备主要设置在上游，其围笼定位总体布置如图 3-5-6 。b. 水流为双向，其锚碇系统总体布置如图3-5-7 。名称单位规格数量说明定位船艘80t ，7m*26m 2 导向船艘300t，9m*30m 2 定位船主锚个3-5t 铁锚式钢筋砼锚8 导向船边锚个3t 钢筋砼锚2
6、 基础采用地笼2 个定位船边锚个2t 钢筋砼锚4 基础采用地笼4 个主锚链条75，28m 8 导 向 船 边 锚链条40，28m 2 定 位 船 边 锚链条55，28m 4 地龙锚链条3575， 长 1020m 6 主锚缆条37, 长 250320 8 导 向 船 边 锚缆条37，长 150200 2 定位船条28，长 150m 4 导 向 船 地 龙缆条37，长 200250m 2 定 位 船 地 龙缆条28，长 200m 4 定 位 船 拉 导向船缆条37，长 140m 4 定 位 船 拉 围笼缆条37，长 150m 4 4）围笼起吊下沉围笼起吊下沉方法主要是根据围笼重量及起吊设备能力而定
7、，如起吊设备能力不足，还可以用浮箱充气辅助，常用的方法有： 浮吊起吊下沉这种方法适用于浮吊起吊能力大于围笼重量，仅须用两艘浮吊即可起吊围笼，不增加其他复杂的起吊设备，围笼为一次下沉。如图 3-5-8 浮吊及定量辅助吊架起吊下沉利用平衡重原理，在导向船的联结梁上设吊架设4 座，对称吊着围笼底层的平衡重下挑梁，吊架上挑梁的复式滑车组的钢丝绳一端吊平衡重， 另一端缠在 5t 的绞车上， 用以辅助浮吊起重能力的不足。下沉步骤：（图 3-5-9 ）a 挂吊篮，并收紧吊钩钢丝绳，使浮吊处于开始受力状态。b 将 4 个定量辅助吊架的绞车同时收紧，使平衡重处于将离船面情况。c 解松围笼风揽。d 浮吊及定量辅助
8、吊架同时起吊，将围笼吊离船面，随着围笼的升高，平衡重也相应升高，但不得使围笼升高而平衡重降低。e 拆除导向船与拼装船之间的木撑架及联结钢丝绳等，顺水流方向撤出拼装船。f 两浮吊以相同速度下放围笼，同时以相应速度放松定量辅助吊架滑车组钢丝绳，控制平衡重高度。g 将围笼下沉搁到导向船的围笼支架上，并调整到正确位置。h 浮吊松钩，并将定量辅助吊架绞车端钢丝绳固定；使仍处于受力状态，以辅助托架受力。i 在上、下游定位船上将围笼绳收紧，使围笼保持竖直状态。j 注意事项：在有潮水双流向河流中，当流速小于1.7m/s 时，可将浮吊横停放，但须将浮吊尾部用钢丝绳与上、下游定位船拉紧固定。四个平衡重不宜过早拆除
9、，可以用以辅助托架受力。并可以调整围笼的水平度，平衡重最好等到围笼悬挂在定位管柱上后再行拆除。5）围笼定位围笼下沉后，即开始定位工作，要日夜不间断进行，其定位的允许偏差若设计无明确规定时， 不得大于 H/100（H为围笼底到水位高度） 。 围笼的平面位置是由导向船锚绳和定位船与导向船的联接缆绳子来调整控制，为了避免围笼倾斜，应注意下沉定位管柱的次序，首先应插下游 12 根管柱，再对称下插围笼直径两端其它的定位管柱。定位管柱应沉到规定深度，避免围笼挂上后下沉其它管柱时，引起个别定位管柱下沉，导致围笼变形。3、管柱下沉管柱下沉的顺序，首先是下沉定住管柱，将围笼悬挂其上，然后下沉其余管柱，定位管柱的
10、数量，单向水流采用155cm 小直径管柱 8 根，双向水流时，为加快围笼的悬挂可采用4 根定位管柱，选择其对应的4 根管柱为辅助受力管柱。1）管柱下沉的方法和程序下沉方法：根据土层情况可采取以下不同的施工方法： 震动沉桩机震动下沉 震动与管内除土下沉 震动配合吸泥机下沉 震动配合高压射水下沉 震动配合射水，射风，吸泥下沉。下沉施工程序： 准备工作：在管柱下端安装钢刃脚。 下沉作业：起吊管柱 在围笼中插放管柱 顺次接长管柱 安装震动沉桩机 震动下沉 拆除震动沉桩机。（如采用射水，吸泥配合时，还包括射水管，吸泥管的安装、接长、射水、吸泥作业和拆卸射水、吸泥管等）。附：各种震动力情况下不同土质下沉管
11、柱的经验资料表3-5-1 项别1 2 3 4 5 6 7 8 1 穿 过 地质情况砾砂2-9m砾砂夹小卵石1.3m砂夹小粗 砂夹 小卵 石4.9m 人工堆土2.9m红硬砂粘土1.4m 粉 砂5.0m细 砂10.0m中 砂4.5m 粉 砂7.8m淤 泥质 可塑 粘土细 砂2.0m黄 土质 砂粘 土夹细 砂3.2m黄 土质 砂粘 土7.7砾石及小卵石2.3m 色粘土3.6m 4.0 2.0卵 石砂 夹卵 石0.7 砂 夹卵 石0.5 2 管 柱 直径（m ）5.80 5.80 5.00 5.00 3.60 3.60 3.60 3.60 3 管 柱 长度（m ）15.00 15.00 20.75 2
12、0.75 20.75 20.75 4 振 动 体系 重 量（t ）106.00 10600 72.00 81.00 90.00 90.00 90.00 90.00 5 入 水 深度（m ）6.5+4.0 4.9+4.0 6.50 19.50 11.80 12.20 11.40 6 应 扣 浮力（KN ）252.00 222.00 139.00 294.00 178.00 184.00 172.00 7 振 动 体系 净 重（t ）80.80 83.80 58.00 81.00 60.60 72.20 71.60 72.80 8 振 动 力（KN ）2500 1950 735/1470 2000
13、 2500 2500 2500 2500 9 入 土 深度（m ）6.50 4.90 6.50 1.40 19.50 11.80 12.20 11.40 10 下 沉 方法不吸泥不射水振动下沉同左同左同左同左同左同左同左11 刃 脚 下情况刃脚承支同左同左同左同左同左同左同左2）下沉管柱主要机具和设备：表3-5-2 顺序名称规格单位深水浅水说明1.55M 3.6M 3.6M 5.8M 1 浮吊30T 艘1 1 起吊管柱、插射水管，装吸泥机浮吊75T 艘1 1 起吊管柱2 水上天车130T 每台走行天 车 附 起重小车二台套1 起吊管柱3 龙门吊机45T 装 5T 电动绞车二台台1 起吊管柱4
14、吊机25-35T 台1 1 5 振动打桩机90 型台1 振动打桩机160 型或 420型台2 2 并联使用振动打桩机中250型台4 每二台并联使用6 空气吸泥机150MM 配吸泥管套2 管长根据水深覆盖层考虑空气吸泥机250MM 套2 2 1 管长根据水深覆盖考虑7 空气压缩机9-23M3MIN 配蓄风 筒 、 风包、风表等台1 4 3 2 吸泥供气8 高压水泵150MM6-10级配 水 包 水表等台2 4 2 2 二台串联，吸泥，补水用9 低压水泵150-250MM 台1 2 抽水用10 射水风管路设备75MM包括分配阀15-25M 射水嘴、风嘴套2 2 2 1 管长根据水深覆盖考虑，管数，
15、根据内外射水及射风考虑11 发电机320KVA 台2 2 2 2 水泵振动打桩机等用12 电焊机交流台1 4 1 3 13 氧气切割机具1 2 1 1 14 桩帽符合 振 动 打桩机底座个1 2 1 1 15 长桩设备分甲、乙、丙式套6 16 夹桩箍套2 17 吊具付2 2 1 1 18 卷扬机5-7.5T双滚筒磨擦式台4 12 4 4 抓泥，吸泥19 手摇绞车5T 6 6 驳龙门架，拉地垅20 抓泥斗0.4m3双瓣式附抓泥架台9 21 水下切割器具1 1 22 潜水设备套1 1 23 水泵船400T铁驳艘1 1 1 1 3、管柱基岩钻孔及清孔适用于设计需要管柱嵌固于岩盘时，管柱的基岩钻孔方法
16、，一般采用冲击钻孔，也可采用旋转牙轮钻成孔。各型冲击式钻机技术规格表 3-5-3 顺序主要规格单位钻机类型YKC-30型YKC-31型门 式 汽动一型卧 式 汽动二型1 钻头最大重量Kg 4500 5000 10000 7200 2 钻头钢丝绳直径Mm 26 32 39 37 3 钻头冲程最大Mm 1000 900 1600 1400 最小Mm 500 700 1200 400 4 钻头冲击次数最多次/min 50 35 18 22 最小次/min 40 - 12 8 5 钻头最大直径Mm 1300 1300 3000 3000 6 气缸直径Mm 500 500 7 气缸压力Mpa 70 50-70 8 空气消耗量M3/min 30-40 20-23 9 提升钻起重能力T 10 7.5 头电动卷扬机滚筒直径Mm 800 400 转数R/min 3.2 5.5 卷扬速度M/min 8.5-10 8.5-
