CN106049516A - 波纹钢围堰挖孔空心桩及其制作工艺 - Google Patents

波纹钢围堰挖孔空心桩及其制作工艺 Download PDF

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CN106049516A CN201610427707.XA CN201610427707A CN106049516A CN 106049516 A CN106049516 A CN 106049516A CN 201610427707 A CN201610427707 A CN 201610427707A CN 106049516 A CN106049516 A CN 106049516A
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陈光林
张创宏
符晓锋
顾正闯
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
    • E02D19/02Restraining of open water
    • E02D19/04Restraining of open water by coffer-dams, e.g. made of sheet piles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/34Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same

Abstract

本发明涉及一种波纹钢围堰挖孔空心桩及其制作工艺,该挖孔空心桩包括围堰、围堰内的钢筋砼空心桩以及钢筋砼空心桩上方的墩柱,所述围堰具有若干个分层放置的圆环形波纹钢壁板,若干个分层放置的圆环形波纹钢壁板由上至下直径依次变小,相邻的圆环形波纹钢壁板之间的间隙内设置有横向波纹钢连接板。一种波纹钢围堰挖孔空心桩的制作工艺,吊挖机开挖首段桩孔并设置第一层圆环形波纹钢壁板,用同样施工方法完成若干层上大下小的变直径圆环形波纹钢壁板,安装完善空心内模、完成墩基全部砼浇筑,最后预埋墩柱连接钢筋。围堰材料用量少;桩壁摩阻力大;桩径大,明挖比钻孔施工速度快;工艺简便,经济效益好。

Description

波纹钢围框挖孔空心巧及其制作工艺
技术领域
[0001] 本发明设及挖孔空屯、粧技术领域,尤其是一种波纹钢围堪挖孔空屯、粧及其制作工 乙。
背景技术
[0002] 人工挖孔粧具有工艺简便、工期短、易普及的特点,挖孔粧的关键技术是复杂地层 护壁的安全。传统护壁是分段安置斜模诱筑护孔壁混凝±,质量难W控制,特别是大直径粧 更难确保孔壁稳定与施工安全。
[0003] 我国南方岩溶地层多,采用钻孔灌注粧常遇到串珠式多层溶桐,粧端无法支承在 完整基岩上,孔内泥浆在溶桐中流失常导致水位突降而塌孔,遇到孔中有大容积的溶桐空 间的情况时,往往造成大量混凝±的流失,成孔成粧代价大。运些特别是在群粧基础实施 中,成孔过程往往发生串通,使施工更难控制,然而岩溶地层上部,一般都有较厚的砂卵石 或弱风化岩层,使工程施工进入困境。近年来公路波纹钢涵管的普及和推广,为挖孔粧护壁 结构的轻型化提供了新的构思,如果在该地层采用大直径波纹钢挖孔空屯、粧,势必缩短粧 长,避免粧进入岩溶层,使工程困境迎刃而解。
发明内容
[0004] 本发明要解决的一个技术问题是:基于上述问题,本发明一种适用于砂卵石地层, 粧径可达巫16m,单粧墳基承载力可达1000化的波纹钢围堪挖孔空屯、粧。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种波纹钢围堪挖孔空屯、粧, 该挖孔空屯、粧包括围堪、围堪内的钢筋抢空屯、粧W及钢筋抢空屯、粧上方的墳柱,所述围堪 具有若干个分层放置的圆环形波纹钢壁板,若干个分层放置的圆环形波纹钢壁板由上至下 直径依次变小,相邻的圆环形波纹钢壁板之间的间隙内设置有横向波纹钢连接板。
[0006] 在上述方案中,所述圆环形波纹钢壁板由若干圆弧状的波纹钢板段合围而成,波 纹钢板段之间通过螺栓连接;所述横向波纹钢连接板由若干波纹钢直板段通过螺栓拼接而 成。
[0007] 本发明要解决的另一个技术问题是:基于上述问题,本发明一种波纹钢围堪挖孔 空屯、粧的制作工艺,
[000引本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种波纹钢围堪挖孔空屯、粧的 制作工艺,包括如下步骤:
[0009] (1)吊挖机开挖首段粧孔并设置第一层圆环形波纹钢壁板,圆弧状的波纹钢板段逐 块拼装成圆环结构,用螺栓连接固定,再用密封胶涂缝止水;
[0010] 间第一层圆环形波纹钢壁板周边安置压浆钢管,回填卵石后,注入水泥浆,形成填 石压浆抢一波纹钢围堪,在该段围堪内抽水,用小型挖掘机开挖至设计标高,小型挖机配合 人工开挖第二节段缩径基坑,再安放直径较前缩小一级的第二层圆环形波纹钢壁板,用同 样施工方法完成若干层上大下小的变直径圆环形波纹钢壁板;
[0011] 间小型挖机配合人工完成缩径基坑第=节段开挖,在基底填石后埋置该层注浆钢 管;
[0012] (4)诱筑第=节段基地抢并待强,安装下节段空屯、墳基内模,诱筑第二节段抢,安装 完善空屯、内模、完成墳基全部抢诱筑,最后预埋墳柱连接钢筋;
[0013] 间通过计算得到挖孔空屯、粧的基底应力,与挖孔空屯、粧基底的容许承载应力做对 比,检验该挖孔空屯、粧是否合格。
[0014] 本发明的有益效果是:
[0015] 1、围堪材料用量少;
[0016] 2、粧壁摩阻力大;
[0017] 3、粧径大,明挖比钻孔施工速度快;
[0018] 4、工艺简便,经济效益好:波纹钢质量轻,用汽车吊就能方便地完成吊拼安装,与 传统钢筋抢沉井和双壁钢围堪相比较,节省了大量劳动力和原材料。在工期、环保、造价等 方面更有明显优势。
[0019] 本发明分利用了混凝±材料的抗压性能,粧径可W做到很大,承载力高;施工工艺 和设备简单,进度快,施工现场噪声小、无振动、环保好,经济效益显著;此外粧身兼有护壁 的功能,可减少施工中塌孔的危险,质量可靠;波纹钢的引进更加简化了施工工艺,波纹钢 围堪的使用大大提高了挖孔粧的适用性。
附图说明
[0020] 下面结合附图实施例对本发明进一步说明。
[0021] 图1是本发明的结构示意图。
[0022] 图中:1.围堪,2.钢筋抢空屯、粧,3.墳柱,4.横向波纹连接板。
具体实施方式
[0023] 现在结合具体实施例对本发明作进一步说明,W下实施例旨在说明本发明而不是 对本发明的进一步限定。
[0024] 如图1所示,一种波纹钢围堪挖孔空屯、粧,该挖孔空屯、粧包括围堪1、围堪1内的钢 筋抢空屯、粧2W及钢筋抢空屯、粧2上方的墳柱3,围堪1具有若干个分层放置的圆环形波纹钢 壁板,若干个分层放置的圆环形波纹钢壁板由上至下直径依次变小,相邻的圆环形波纹钢 壁板之间的间隙内设置有横向波纹钢连接板4。
[0025] 其中,圆环形波纹钢壁板由若干圆弧状的波纹钢板段合围而成,波纹钢板段之间 通过螺栓连接;横向波纹钢连接板4由若干波纹钢直板段通过螺栓拼接而成。围堪1上涂覆 有一层密封胶,密封胶用来堵缝止水。
[00%]该挖孔空屯、粧的制作工艺,包括如下步骤:
[0027]吊挖机开挖首段粧孔并设置第一层圆环形波纹钢壁板,圆弧状的波纹钢板段逐块 拼装成圆环结构,用螺栓连接固定,再用密封胶涂缝止水;第一层圆环形波纹钢壁板周边安 置压浆钢管,回填卵石后,注入水泥浆,形成填石压浆抢一波纹钢围堪,在该段围堪内抽水, 用小型挖掘机开挖至设计标高,小型挖机配合人工开挖第二节段缩径基坑,再安放直径较 前缩小一级的第二层圆环形波纹钢壁板,用同样施工方法完成若干层上大下小的变直径圆 环形波纹钢壁板;小型挖机配合人工完成缩径基坑第=节段开挖,在基底填石后埋置该层 注浆钢管;诱筑第=节段基地抢并待强,安装下节段空屯、墳基内模,诱筑第二节段抢,安装 完善空屯、内模、完成墳基全部抢诱筑,最后预埋墳柱连接钢筋;通过计算得到挖孔空屯、粧的 基底应力,与挖孔空屯、粧基底的容许承载应力做对比,检验该挖孔空屯、粧是否合格。
[0028] 挖孔空屯、粧的基底应力应由竖向力引起的基底应力、水平力引起的基底应力和 弯矩力引起的基底应力S者共同作用形成,应力叠加。
[0029] 具体实例:
[0030] 某大桥的挖孔空屯、粧,
[0031] 外荷载:P = 40547 化 N);
[0032] 自重:她=31490 AN);
[0033] 粧底垂直荷载(恒载)总和:
[0034] EG〇 = P+她=40547+31490 = 72037(kN)。
[0035] 一、按±壤扩散角计算粧底应力:
[0036] 1.±坡扩散角;
Figure CN106049516AD00051
[0037] 粧长16m扩散角锥体底面直径如下:
[003引 D = d+h •化n目二11+(16X0.0655)X2;
[0039] = 11+( 1.05X2 = 2.10) = 16.10(m);
[0040]
Figure CN106049516AD00052
[0041 ] 2.外形体积:
[0042] EVg=i957(方);
[0043] 3.粧长h = 16m中锥体体积:
[0044]
Figure CN106049516AD00053
[0045] 上的体积.化=v〇-Vg = 2864-1957 = 907(方);
[0046] 上重:G±=907X[19.7t/方]= 17868(kN);
[0047] 4.粧端水平线上粧自重,垂直重量在直线D = 16.10(m)中的应力:
[004引 EQg二甸叶G±=31490+17868 = 49358(kN);
[0049] 应力:
Figure CN106049516AD00054
[0050] 5.考虑桥墳及上部构造恒载后应力:
Figure CN106049516AD00055
[0化1 ]
[0化2]
[0053]二、水平力引起的基底应力:
[0化4] 粧身平均直径d = 13m,粧长1 = 16m,墳柱及盖梁总高8.2m。
[0055] 1、制动力:
[0056] Fi = 0.1 X (10.5 X 100+360) X 2.68 = 377.9kN(四车道);
[0057] 2、溫度力:
[0化引 F2 = 0.04 X 36960(上部梁子总的支座反力)=1478.4kN;
[0化9] 故水平力:H=1S化;
[0060] 刚性粧在水平力作用下基底反力计算公式:
[0061]
Figure CN106049516AD00061
[0062] 式中;
[0063] d:水平力作用面基础直径或宽度;
[0064] H:基础顶面W上所有水平力之和;
[00化]bi:基础的计算宽度:bi =化f (d+1);
[0066] k:平行于水平力作用方向的粧间相互影响系数:对单排粧,k = 1.0:
[0067] kf:粧形状换算系数,视水平力作用面而定:圆形或圆端截面kf = 0.9;
[0068] (6:深度h处基础侧面的地基系数与基础底面±的地基系数之比:
[0069] 良二_
[0070] A:地面或局部冲刷线W上所有水平力和竖直力对基础底面重屯、总弯矩与水平合 力之比;仅有水平力作用时,人=111+11 = 8.化16 = 24.2111;
[0071] Wo:基础底面的边缘弹性抵抗矩:
Figure CN106049516AD00062
[0077] 二、弯矩引起的基底应力:[0078] 根据规范:刚性粧在偏屯、弯矩作用下基底反力计算公式:
[0072]
[0073]
[0074]
[0075]
[0076]
Figure CN106049516AD00063
[0079]
[0080]
[0081 ]式中;
[0082] d:水平力作用面基础直径或宽度;
[0083] M:基础底面处竖向偏屯、弯矩标准值:M = H.hi = 180X8.2=1476(t.m);
[0084] bi:基础的计算宽度:bi =化f (d+1);
[0085] k:平行于水平力作用方向的粧间相互影响系数:对单排粧,k = 1.0;
[0086] kf:粧形状换算系数,视水平力作用面而定,圆形或圆端截面,kf = 0.9;
[0087] (6:深度h处基础侧面的地基系数与基础底面±的地基系数之比:
Figure CN106049516AD00071
[008引
[0089] 1矩;
[0090]
[0091 ] ) = 12.6(m);
[0092] ,
[0093]
[0094]
[0095] 。
[0096] 空屯、粧的基底应力应由竖向力、水平力、弯矩S者共同作用形成,应力叠加:
Figure CN106049516AD00072
[0097]
[009引
[0099] 地层不同深度的允许应力:
[0100] [fah] = [fao]+kiri(b-2)+k2r2(h-3);
[0101] 粉粘上承载力基本容许值:
[0102] [fao] = 0.20MPa = 200(kN/m^);
[0103] 宽度修正系数:ki = 0;深度修正系数:k2 = 1.5;
[0104] 基底埋置深度:h = 16(m);
[0105] [fah] =0.200+1.5 X 1.97 X (16-3)
[0106] =0.200+0.38 = 0.58(MPa)=580(kN/m^);
[0107] 故空屯、粧基底的容许承载应力:
[010 引[fa] = 580(kN/m2)
[0109]
Figure CN106049516AD00073
[0110] 故能满足要求。
[0111] W上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完 全可W在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更W及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1. 一种波纹钢围堰挖孔空心粧,其特征在于:该挖孔空心粧包括围堰(1)、围堰(1)内的 钢筋砼空心粧(2)以及钢筋砼空心粧(2)上方的墩柱(3),所述围堰(1)具有若干个分层放置 的圆环形波纹钢壁板,若干个分层放置的圆环形波纹钢壁板由上至下直径依次变小,相邻 的圆环形波纹钢壁板之间的间隙内设置有横向波纹钢连接板(4)。
2. 根据权利要求1所述的波纹钢围堰挖孔空心粧,其特征在于:所述圆环形波纹钢壁板 由若干圆弧状的波纹钢板段合围而成,波纹钢板段之间通过螺栓连接;所述横向波纹钢连 接板(4)由若干波纹钢直板段通过螺栓拼接而成。
3. -种如权利要求1或2任一项所述的波纹钢围堰挖孔空心粧的制作工艺,其特征在 于:包括如下步骤: ⑴吊挖机开挖首段粧孔并设置第一层圆环形波纹钢壁板,圆弧状的波纹钢板段逐块拼 装成圆环结构,用螺栓连接固定,再用密封胶涂缝止水; ⑵第一层圆环形波纹钢壁板周边安置压浆钢管,回填卵石后,注入水泥浆,形成填石压 浆砼一波纹钢围堰,在该段围堰内抽水,用小型挖掘机开挖至设计标高,小型挖机配合人工 开挖第二节段缩径基坑,再安放直径较前缩小一级的第二层圆环形波纹钢壁板,用同样施 工方法完成若干层上大下小的变直径圆环形波纹钢壁板; (3)小型挖机配合人工完成缩径基坑第三节段开挖,在基底填石后埋置该层注浆钢管; ⑷浇筑第三节段基地砼并待强,安装下节段空心墩基内模,浇筑第二节段砼,安装完善 空心内模、完成墩基全部砼浇筑,最后预埋墩柱连接钢筋; (5)通过计算得到挖孔空心粧的基底应力,与挖孔空心粧基底的容许承载应力做对比, 检验该挖孔空心粧是否合格。
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