内护筒栓塞法在深水条件下埋管断桩处理中的应用_精品文档Word格式文档下载.doc

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内护筒栓塞法;

处理;

深水条件;

赵山渡引水工程

1工程概况

赵山渡引水工程焦坑渡槽位于浙江省瑞安市境内,横跨飞云江,槽身采用预应力箱形简支结构,跨长33.4m。

每跨槽身基础由1组（4根）深孔混凝土灌注桩组成,混凝土标号为C25。

江中部分有5组桩,桩径为1.20m,内设φ106cm钢筋笼,保护层厚度为7cm,其中发生断桩事故的6-3号桩孔设计底高程为-30.35m,发生断桩位置为-7.22m。

6-3号桩为摩擦桩,钻孔所揭示的地质柱状图见图1。

施工期间,江水位受潮水涨落影响较大,潮水日涨落两次,最高施工水位高程为3.80m,最低水位高程为0.50m。

2造成埋管断桩的原因

6-3号桩在浇筑水下混凝土过程中,由于拔管不及时,致使导管埋入混凝土下长达16m。

这时,导管内外混凝土已初凝,使导管与混凝土间摩擦阻力过大,导致导管无法拔出,造成埋管事故。

经分析,产生埋管事故的原因主要有以下两点。

（1）错误的参照6-4号桩施工。

6-3号桩浇筑混凝土前,6-4号桩混凝土已浇筑完成。

6-3号孔浇筑过程中,忽视了两孔充盈系数的不同。

事实上,6-3号孔与6-4号孔相比充盈系数小很多,因此,同样的浇筑方量,6-3号孔内混凝土面上升的高度大大高于6-4号孔,于是参照6-4号孔来判断6-3号孔内混凝土面的上升高度是错误的;

（2）人员素质问题。

在混凝土浇筑过程中,施工人员已测出混凝土面的上升高度,但受6-4号孔浇筑经验的影响,认为混凝土面不会上升这么快,因此,不敢确认已测出的混凝土面上升高度,害怕判断失误而使导管底部脱空,造成质量事故,并因此承担责任。

3断桩处理方案的选择

当发现埋管问题时,采用了提升架、千斤顶及手动葫芦等试拔,均无效。

而此时表层混凝土已初凝,新导管插不下去,因此,只能按断桩处理。

经用长钢筋试着插到混凝土面后探明:

发生断桩处的高程为-7.22m,上覆浮渣、淤泥近2.0m。

断桩处距桩底23.13m,距河床6.02m,距水上工作平台为11.02m。

在研究处理方案时,开始想简单的采用强行排水,进行清淤、凿毛,然后按普通混凝土接桩。

但真正施工时,却明显感到了问题的复杂性。

由于施工期间断桩处江中地下水位很高,达11m多,随着强排水的进行,孔内侧壁不断涌水、涌泥沙,甚至塌孔。

勉强清淤尚可,但要将断桩桩头处施工缝处理好却非常困难。

针对这种情况,选择以下几种办法进行处理。

3.1回填粘土法

通过强排水割除导管后,保存孔位,以粘土回填,待塌孔稳定后,再掏出回填土,重新下导管浇筑。

3.2水泥浆置换法

导管割除后,在泥浆泵抽泥的同时,将高压喷射管下至断桩处,以1∶1的浓水泥浆从断桩处直接置换孔内泥浆,同时起到护壁作用,然后重新下导管初灌,直至灌筑完毕。

3.3内护筒栓塞法

导管割除后,先将原护筒（φ145cm,下称外护筒）尽力下压,然后再在钢筋笼与外护筒之间加设内径稍小的钢护筒（下称内护筒）,用锤击法辅以人工压入混凝土面上,内护筒高度应高出外护筒下缘50cm左右,然后再在强排水、吸泥的同时,下导管直至混凝土面,灌注混凝土至内护筒上50cm后,停止灌注,混凝土栓塞即浇筑完成,待其强度达到设计强度的40%左右时,再采用冲击锤将混凝土栓从内护筒中凿除,凿至断桩处混凝土面后,再继续下凿50cm左右,至新鲜混凝土面,最后除渣,接灌常态普通混凝土,其施工工序见图2。

以上3种处理方案,前两种均不能较好的处理断桩接缝混凝土面,桩体混凝土浇筑完毕后,必须对断桩处进行补强处理。

这样,就得对桩体钻孔取芯,压入水泥浆补强,其施工费用明显较第三种方案大得多,且前两种方案,既使通过压浆补强,接桩效果也无法与第三种方案相比。

因此,从技术和经济角度两方面综合考虑后,决定选用第三种方案。

4处理方案设计

处理方案选定后,首先对外护筒进行了加压,使其尽可能进入地层更深一些,最后,外护筒下缘高程为-4.78m。

4.1内护筒设计

（1）高度。

内护筒下缘要落到断桩处混凝土面上,而上缘则要高出外护筒下缘50cm。

内护筒高度h内可按式

（1）计算:

（2）直径。

内护筒的直径不应小于灌注桩设计桩径,施工中取内护筒直径为设计桩径,即φ1.20m;

（3）护筒钢板。

宜选用较薄且具有一定变形能力、厚度为3.0mm的钢板,这样,才有利于在护筒下沉过程中,一但被卡住时,便于处理。

4.2混凝土栓塞设计

（1）混凝土标号。

选用桩体设计混凝土标号,即C25混凝土;

（2）混凝土栓塞高度。

宜高出内护筒50cm左右,这样,可以有效地保证内外护筒搭接处不漏水。

栓塞高度h栓可按式

（2）计算:

4.3栓塞混凝土凿除时间设计

可选择在达到设计强度的40%左右时下凿混凝土栓。

这样,既能有效地防止渗漏,又能使混凝土强度不会太高,易于凿除。

而这一时间的选定,约在栓塞浇筑后的3~4d。

4.4接桩高程设计

在混凝土栓塞凿到断桩面时应继续下凿。

初步设计时,接桩高程可选择在断桩面下50cm处,接桩高程▽接可按式（3）计算:

在施工中,如凿至设计高程后桩体混凝土面仍不密实,应继续下凿,直至出现新鲜密实的混凝土面为止。

对于6-3号桩,初步设计接桩高程为:

5断桩处理施工（见图2）

5.1下压外护筒

在外护筒上口横放一型钢,用大锤击打型钢,通过型钢传力,使外护筒在地层中尽可能地均匀下沉。

当外护筒已无法再下沉时,可进行外护筒内排水,以便能测出外护筒下缘高程。

5.2下沉内护筒

将制好的内护筒通过提升架提起,放入外护筒与钢筋笼之间,辅以人工配合将其沉到断桩处混凝土面上。

下沉过程中要加强排水、清淤工作。

5.3混凝土栓塞浇筑

内护筒沉至混凝土面后,重新下设导管至混凝土面上,然后加强排水、清淤,按水下混凝土方法浇筑混凝土栓塞至设计高程为止。

5.4下凿混凝土栓及接桩处混凝土处理

栓塞浇筑完毕后第四天,采用φ80cm冲击锤下凿混凝土栓,并辅以捞渣筒捞渣,一直凿到初步设计接桩高程,再清渣排水,然后人工凿除内护筒与钢筋笼之间的混凝土,并检查混凝土接桩施工缝是否满足常态混凝土接缝要求,否则应继续处理,直至符合要求为止。

5.5接桩混凝土施工

完成以上工序后,外护筒及内护筒间即形成了混凝土有效空间,将地层和江水隔开,使浇筑工作完全属于常态普通混凝土的施工方法。

浇筑时,施工时间应选择在低潮时期,以减小渗水压力,混凝土浇筑前应调整钢筋笼,在笼上绑扎混凝土垫块,以控制保护层厚度,然后通过导管下料进行浇筑。

其浇筑顶高程应超过最高水位,以便于后序工作能继续进行。

6接桩效果检验

本着对工程负责的精神,为了验证接桩效果,专门邀请了浙江省水科院对6-3号桩进行了重点测试,以下简述测试情况。

（1）桩身完整性测试方法采用弹性波反射法;

（2）测试仪器采用RS-1616K桩基动测试仪;

ZJ型动测桩专用传感器和ACER586型笔记本式计算机1台;

（3）检测依据为国家行业标准JGJ/T93-95“基桩低应变动力检测规程”及浙江省标准DBJ10-4-98“基桩低应变动力检测技术规程”;

（4）检测结果:

6-3号桩动测波形图见图3,动测结果见表1。

7结论

实践证明:

在深水条件下,采用内护筒栓塞法处理由于埋管等原因造成的断桩是完全可行的,且具有施工方便,质量可靠,施工成本低和施工速度快等特点,值得在同类工程中进行推广应用。

参考文献:

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［1］交通部第一公路工程局.公路施工手册:

桥涵（上册）［M］.北京:

人民交通出版社,1988

［2］杭州市建筑业管理局.深基础工程实践与研究［M］.北京:

中国水利水电出版社,1999