約束振錘沉管法施工工藝及技術(shù)分析試卷教案

約束振錘沉管法施工工藝及技術(shù)分析』1996年6月第2l卷中南公路工程第2期（尊璺??！塑約束振錘沉管法施工工藝及技術(shù)分析至丟（長沙交通學院,長沙市，410076)T【摘要l詳細介紹了一種先進的鋼護筒插打方掛——約束撮錘沉昔掛的境工工藝廈技術(shù)要點.對該掛的插打教辜進行了統(tǒng)計分析,井通過耐插打過程的動力學分析。培出了肆低該法機械配置的理論依據(jù).【關(guān)鍵詞l堇塾墾施工工藝塑氳擅也望塞堡堡堡笪堡l引言插打鋼護筒是許多基礎(chǔ)工程的主要工序之一其目的有二,一是止水,二是防塌孔，為達此兩目的，一般要將護筒下到強風化層（w3）.施工誤差控制，引用廣州環(huán)城高速公路特大橋工程要求,中心偏距<；7，5cm,垂直度<；175。下護筒主要采用振動沉管法.根據(jù)振打過程中吊機的作用又可分為兩太類，一類是振打過程中吊機對振錘完全不施力，振錘自由地將護簡報入可將此法稱為自由振錘沉管法,采用此法時.護筒的下沉速度和偏向難以控制,糾偏的措施比較復雜.但對吊機的要求比較低，目前國內(nèi)大多數(shù)單位采用此法；另一類是振打過程中吊機對振錘始終施力，俗稱”吊著打”，護筒的下沉速度和偏向可由吊機控制，能在振打過程中進行糾偏,因工禾2田1施工流程田妊稿日期tl99B一0l一09田5環(huán)線一書院路立交橋鳥瞰田41此，護簡振打一氣呵成，工效高，我們將這種施工法稱之為約束振錘沉管法本文著重介紹的是香港某工程公司在國內(nèi)某特大橋工程中實施的約束振錘沉管法。2約束振錘沉管法施工工藝2.1施I步驟陸地鋼護筒插打為例,旋工流程見圖崮2拄互鋼護哥吊機吊起振錘,使掂錘的液壓夾持器夾住鋼護筒上端,將鋼護筒吊出豎直架.見圖3。c鋼護筒吊裝就位測量定出樁的中心電，該點為q心，護筒半徑為半徑，在地面面一圓,將護茼準碲地放于該圓上。見圖4.d.振打開動振錘,實施振打，振打由司錘和司機(吊機）兩人同時控制,吊機與振錘不脫鉤,始終保持施力狀態(tài)，吊機控制護筒的下沉速度，以免下沉過快而出現(xiàn)偏斜，這對剛開始振打時尤為重要,因為地表土較檜軟,護筒振錘體系重心高,護筒的初始位置不可能絕對垂直等，下沉過陡就容易使偏斜超標;另一方匾,根據(jù)測量反饋的信息，對振錘施加蝙向力，進行糾偏司錘則根據(jù)地層m力竹越過擇臺迂421.主要步驟盤仃下a.扶直鋼護筒吊機將鋼護筒垂直吊起，放入一個預先設(shè)置的豎直架內(nèi)，使護筒成”站立”狀，便于下一步操作.為安全起見,可將豎直架焊接在平放于地上的用大號工字鋼構(gòu)成的”井"字架上,以免護筒倒下釀成事故見圖2。b。夾持鋼護筒氣圉3買持鋼護筒的激攝力.振打過程中，司機與司錘必須配合默契,并主要山司機控制.見圖5.2.2刮量控制22。1經(jīng)緯儀監(jiān)測在護簡外圍成9O。的兩個方向上各布置一臺經(jīng)緯儀，經(jīng)緯儀的豎絲切準護簡外側(cè),并上下移動鏡頭,檢查護筒是否垂直，一旦發(fā)現(xiàn)護筒儡斜,立即發(fā)出糾偏指令，吊機據(jù)此調(diào)整施力方向，及時進行糾偏。經(jīng)緯儀監(jiān)測是一種實時監(jiān)測方法,精度高,只要三方配合默契,可使插打達到滿意的效果.2。2。2定位樁校核定位樁校核是一種事后澄查方法，可作為經(jīng)緯儀監(jiān)刪自j一種補充方法足:振打開始曲在擴箭的附近日個力向上等距離地布置一個定位樁(銑釘或術(shù)喪王），量Hj樁至護簡外側(cè)們離，每薪打2，3n，濘機餃直遣凹個距囝4銅護筒就位離的變化.以此檢查護筒是否偏斜3約束振錘沉樁法插打效率統(tǒng)計分析插打效率與插打方法，機械配置,技術(shù)熟練程度，地質(zhì)狀況均有關(guān),但插打方法是決定插打效率的重要方面.某特大橋樁基工程,共有樁205根，垃徑2m.其中潑灘及陸上}莊87根，水中樁l18根淺灘樁采月丁場地吹砂平整后插打,水中樁利用旆工平行插打，最大國5鋼護筒振打l水深9n,流速小于2m/s，因水流不急，未使用導向架，而與陸上一樣直接插打.機械配備情況。陸上使用160t履帶吊,水上分別使用過。100i及l(fā)50t浮吊，振錘使用瑞士產(chǎn)ICE1412液壓振錘,自重12t,鋼護簡直徑2050[13131，筒壁厚10frill|,長20m.自重約10t由香港某工程公司施工，技術(shù)熟練.統(tǒng)計結(jié)果見表l。表中的凈耗時指定位以后,開始振打至表1鋼護筒插打效宰統(tǒng)計表沉管完成的時問,事后糾偏指需拔起重打或較大規(guī)模的牽}糾偏.作為對比，表中還列出了施工條件相近的另一座大橋(由某省級施工單位施工)采用自由振錘沉管法插打26根鋼護筒的結(jié)果,由上表可見,約束振錘沉管法效率較高，其主要原圍在于：（1)定位快.只需吊起護筒直接列準址位即可插打;而自由振錘沉管洼的定位.先要在f』l位處挖一2m左右深的基坑,護筒到位后,再回填夯實或在基坑中埋設(shè)一個4,6m的導管或?qū)蚣?。若是水中插?還要先打定位樁。施工更麻煩（2）控制簡單.糾偏容易。插打時通過司錘和司機的配臺，既可控制插打的力度及速度，又可控制護簡的偏向，實現(xiàn)運動中的糾偏.是一種主動控制的方法；自由振錘沉管法為隆插打過程中護簡不移位,不傾覆，必須在43島護筒四周設(shè)置錨樁,用鋼索連接護筒和錨樁以”拉住"護筒，通過手拉葫蘆或卷揚機對護筒位置進行調(diào)整和糾偏，這種調(diào)整和糾偏只能在停機時才能進行,因而是一種被動的控制方法，隨著插打的進行，拉索不斷松弛，因此也就需要不斷地停機調(diào)整.其插打效率相對就低。4幾點分析4。1力學分析約束振錘沉管法插打過程的受力狀態(tài)見圖6，圖中，分別為撮錘和護筒的自重，，為摩阻力,隨插打深度增加而增大，R為地層反力,由地質(zhì)狀況決定,P為吊機拉力,F為振錘激振力，這兩力都可人為調(diào)節(jié)。插打過程就是克服，和R的過程,當F>R國6振打過}呈受力圖+,一u，.一u，時,護筒就下沉.當F＆gt；>R+,一一W：時（＆gt;>；為遠大于).則會產(chǎn)生過大的加速度,這時就應(yīng)調(diào)節(jié)F和P，使其達到一種動態(tài)平衡,保證護筒的平穩(wěn)下沉，當護筒出現(xiàn)偏斜時，調(diào)整P力的方向,即可進行糾偏。下面討論幾種典型情況。4。1。1設(shè)某一時刻，護筒以5m/s的加速44度下沉,為使護筒勻速下沉,需施加多大的P力。根據(jù)牛頓第二定律有：F+w+u，一，一R=mn……(1）設(shè)W=98kN，W2—98kN，則？L一（r1/g+W2/g)al=（98×10/9。8+98×10/9.8)×5—100（kN）'即此時作用于護筒上向下的合力為100kN，為使護筒勻速運動（加速度為O)，只需施加尸=100kN4。1。2設(shè)某一時刻，護筒以2m/s的速度下沉，要使它立即停止下沉，需施加多大的尸力。困鋼索及吊臂均有一定的柔性,可設(shè)作用時問為0。1s，則產(chǎn)生的負向加速度為啦=2/o。1-20(m/s），注意到此時速度的方向仍向下，故,,R的方向不變，因時間極短?？梢哉J為F,,,R大小不變.此時的方程為:P一（F+Wl+W:一f—R)一a:……………（2)根據(jù)（1)有:P—m（aL+a2）=500（kN)結(jié)合1,2兩種情況,可以模擬初振時地基松軟或遇軟弱地層R突然下降引起加速度和速度過大，而吊索來不及放松這種危險情況,實際上，出現(xiàn)5m/s的加速度或2m/s的速度是很罕見的.需要指出的是.初振前.應(yīng)充分利用護筒和振錘的自重下沉,避免出現(xiàn)”懸空”振打現(xiàn)象，否則，即使1470kN（150t）吊機也是危險的,因為振錘最大激振力可達2450kN(250t）以上.4。2機械配置約束振錘沉管法要用較大的吊機,這是首要條件.實踐證明。用100t以上的吊機可實施這種方法，若有l(wèi)50t吊機,則更顯得輕松自如,甚至一旦出現(xiàn)較大偏斜時，可將護筒月第21卷中南公路工程第2期（總第77期）1概述《橋規(guī)》中徐變系數(shù)的近似表達式及其計算機程序廠…i0000u牛/（華南建設(shè)學院西院。廣州市5)—T，ft/』,【埔要】在分析了《橋規(guī)沖埭變系數(shù)計算方法的基礎(chǔ)上，參考丁有關(guān)資1，J料。肘諄方法中的有關(guān)參數(shù)建立丁解析表達式編制了僚變系數(shù)計算機程序并培出了算劂。對兩種算法結(jié)果怍丁對比,說明程序算法可方便地用于實際工程計迄今,常用的徐變系數(shù)計算理論主要有老化理論，先天定.一般中小施工單位大多沒有大吊機,采用自由振錘法有40t吊機即可,這是許多單位采用此法的重要原因.那么，能否用較小的吊機實施約束振錘沉管法呢？根據(jù)上面的力學分析，有6Ot的吊機即可,考慮到實際情況比較復雜，為安全起見，可取1.5的安全系數(shù)，用80t的履帶吊應(yīng)隧實施這種方法。吊機較小時糾偏能力下降，可能沒有拔起重打的能力，因此，在某些情況下,要輔以拉索牽引糾偏。4.3操作要求約束搌錘沉管法,初振是關(guān)鍵,初振時振錘應(yīng)從最小的激振力開始，吊機拉索適度緊張并注意放索，使護筒徐徐下沉；操作人員要忱搐FI期：】995