配管柱基础知识及方法
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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3—10M不等。
钢管桩的管节其长度为12—16M。
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。
采用精度为1/200000的自动安平投点仪、激光测距仪及前方交会法,确定梁、柱基础的中心位置和预埋件的精确定位。
4.8.2钢管柱施工钢管柱承重性能良好,在受力较大部位能有效减少混凝土柱体积,起到承载和传力作用。
钢管柱施工要求较为严格,由专业工厂加工制作,运至工地安装。
钢管混凝土柱主要由Ф950钢管,底法兰环形钢板、顶法兰环形钢板(钢管柱安装前预焊),Q235加劲钢板以柱内节点加强钢筋和C40混凝土组成,L=4350mm。
1)施工方法及施工顺序钢管柱分两段组装,施工时先在临时仰拱上开孔,首节由4#导洞吊装,第二节由3#导洞吊装,找正对口焊接,对口形式采用钢管内壁预埋φ22接茬钢筋,接茬筋长10cm,接口焊接工艺应满足表3-7要求。
钢管焊接完成后,由钢管柱的顶端安放柱的主筋及箍筋,扶正钢管,将钢管托起,连接钢管柱内主筋,钢管柱下落就位,与底部法兰固定连接,钢管柱顶端采用型钢井字固定,定位型钢与格栅钢筋焊接,绑扎钢管柱内箍筋,钢管柱的定位精度与直顺度应满足表3-8要求。
柱内混凝土采用导管输送,使用振捣棒振捣,当混凝土浇注至柱顶时,预埋柱顶补强筋。
2)钢管柱加工制作及运输(1)钢管柱的制作①钢管柱施工所采用的有关规范钢管柱的制作、安装所依据的主要规范为《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-2001)、《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002),《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28:90)。
②钢管柱的制作、安装精度根据有关规范,钢管柱的制作、安装精度见下列各表。
表4-6 钢管柱制作允许偏差(mm)钢管柱由专业工厂加工制作,加工制作时严格进行选材,3号碳素钢结构质量标准符合GB700《碳素结构钢》的要求,严格按《钢管结构工程施工及验收规范》进行加工。
钢管柱加工时,严格控制纵向弯曲度、椭圆度、管端平整度。
具体要求详见钢管柱制作及安装允许误差表。
钢管柱出厂前进行焊缝、长度、表面清洁度、防腐处理、超声探伤检查,按GBJ205-2001《钢结构工程施工及验收规范》质量标准进行验收。
一、组配生产管柱某井井深2190.67m,米联入3.30,油补距2.70m,砂面1801.23m,米采用悬吊井口,悬吊第一根油管底部距大四通阀兰平面8.50m。
油层套管:措施层段:要求进行地面分层配注,合理选择油管及井下工具组配分层注水管柱,写出管柱组配(保留计算过程),并画出管柱示意图。
完成管柱封隔器上端1689.0±0.5米m。
可选工具:Y221M-114封隔器1个,长1.35m,Y221M-80封隔器1个,长1.25m,73mm喇叭口1个,长0.1m,89mm喇叭口1个,长0.1m,23/8和27/8油管若干。
解:该井分层工具在4寸套内,选Y221M-80封隔器,73mm 喇叭口。
封隔器位置:预置封隔器上平面1689.00米;喇叭口位置:封下直接接73mm喇叭口,故喇叭口位置1689.00m+1.25m(封长)=1690.25m,喇叭口下平面位置:1690.25m + 0.1m = 1690.35m;封上共需下入油管长度(除上发兰所接1根油管):1690.00m(封隔器位置)-2.70m(油补距)-8.50m(发兰接头及所带第一根油管长度)=1679.80m;由于该井4寸套开始于1140.35m,故设计下入23/8加大油管长度:1690.00m-1140.35m=549.65m,加上悬挂器以上23/8加大油管,共设计下入23/8加大油管600.00m;27/8加大油管长度约:1679.80m-600m=1079.80m校深后调整管柱深度选用27/8油管短节。
二、组配生产管柱上题井其他条件、可选工具不变,配注要求该为笼注,请设计组配管柱,画出管柱图,写出计算过程,要求设计管柱满足配注要求。
解:笼注井喇叭口下于油层顶界以上10m左右,或油层低界以下10m左右,该井由于砂面较高,故喇叭口设计在油层顶界以上,现预置喇叭口位置1670.00m;油管选用27/8加大油管和23/8平式油管。
所下油管总长(除上发兰所接1根油管):1670.00m - 2.70m - 8.50m = 1659.80m;23/8平式油管长度:由于笼注井需要进行冲砂,探砂面,洗井等作业工序,故加深后喇叭口应该到达砂面。
配下井管柱
下井管柱的准确性是直接影响下步工序成功的关键,因此,应根据设计要求,准确计算出各工具间管柱的长度,油管根数及下井深度。
⒈施工准备
15m长钢卷尺1个,计算器1个,油管记录本,笔1支,下井工具1套,Ф73mm油管短节。
⒉操作步骤
⑴用钢卷尺或钢板尺测量出下井工具的长度,并记录在油管记录上。
⑵根据施工设计,确定下井管柱中各个下井工具的深度。
⑶根据油管记录数据和所测量的下井工具长度,计算出设计管柱下井油管的总根数。
⑷根据下井工具的设计深度,计算出各工具之间的油管根数和所配的油管短节长度。
⑸根据施工管柱结构,画出结构示意图,并将下井工具名称及下井工具之间的油管根数以及各工具的完成深度,标注在管柱结构示意图上。
⑹将各下井工具之间的油管根数,在油管上做好标记,配完下井管柱后,把多余油管与下井油管分开。
⑺按配好的管柱顺序依次下井即可。
⒊技术要求
⑴必须准确计算管柱深度。
⑵油管桥座上排放的油管顺序必须与油管记录上的顺序一致。
⑶把剩下不下井的油管做好标记,使其与下井油管隔开,以免多下或少下油管。
⑷下井油管及工具必须清洁干净,丝扣完好。
⑸下井油管及工具必须涂好密封脂,按规定扭矩上紧。
⒋注意事项
⑴操作人员必须穿戴好劳保用品。
⑵现场配下井管柱时,每数出一段工具与工具之间的油管根数均需在与工具连接的油管上做上明显的标记。