预制混凝土管护壁工艺

2.2　预制混凝土管护壁工艺

（1）预制混凝土管制作

预制混凝土管厚度及配筋根据人工挖孔桩深度确定，混凝土管厚度通常采用120mm，混凝土管每节高为1 000mm，混凝土强度等级为C25。

图1　穿越流沙层人工挖孔桩施工工艺流程

预制混凝土管下沉时会受到土侧向压力，计算模型可采取上端铰接、下端固结的模型，预制混凝土管最大弯矩M_max为

M_max＝1/15 KγH³　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

式中，K为土侧向压力系数；γ为土重度；H为预制混凝土管下沉深度。

最大剪力Q_max为

Q_max＝2/5 KγH2　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

式中参数含义同式（1）。

根据最大弯矩和剪力对预制混凝土管进行配筋。

图2为第一节预制混凝土管节点详图。上端口采用企口型，使上下节护壁紧密搭结。第一节预制混凝土管采用刃脚，刃脚的作用是切土便于预制混凝土管下沉。刃脚部位应采用钢筋加强，刃脚节点详图如图3所示。预制混凝土管可在预制厂定制。

图2　第一节预制混凝土管节点详图

图3　刃脚节点详图

预制混凝土管制作时外壁保持光滑，以利于预制混凝土管下沉。内壁保持粗糙，使桩身混凝土与预制混凝土内管接触面具有较大的摩擦系数，提高桩侧摩擦力。

（2）预制混凝土管下沉时所需的重力

预制混凝土管下沉时必须克服预制混凝土管外壁与土壁的摩擦力，下沉时预制混凝土管的重力和附加重物的重力应满足下列关系：

　G－F≥Kπd（f_iH_i）＋Kπd₁h　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）

式中，G为预制混凝土管及附加重物的重力；F为所受到的浮力；K为安全系数；f_i为每个土层预制混凝土管外壁与土的摩擦系数；d为预制混凝土管外径；H_i为预制混凝土管在每个土层的高度；h为刃脚高度。

（3）预制混凝土管下沉时开挖工艺

护壁就位后，从护壁中心向周边均匀开挖。对于黏土每次挖土深度控制在300mm左右，对于砂土每次挖土深度控制在200mm左右，以保证平稳下沉。第一次挖土形成锅底形，第二次挖土操作人员同时掏空护壁下的土方，使护壁同时下沉，预制混凝土管护壁下沉过程如图4所示。挖出的土应及时吊出预制混凝土管，卸在指定地点，卸土地点距桩施工位置保持一定距离，以免增加桩孔的侧向附加应力，导致预制混凝土管下沉时摩擦力增大，阻碍预制混凝土管不下沉。

人工挖孔桩开挖顺序应采用间隔挖孔方法，以减少水的渗透和防止土体滑移。

（4）预制混凝土管下沉时进行实时控制

下沉施工时应控制预制混凝土管下沉不发生较大倾斜，为此在预制混凝土管顶部沿四周设置位移传感器，根据位移传感器位移和倾斜率关系来实时监控预制混凝土管下沉时倾斜率情况。图5为位移和倾斜率关系示意图。图中H为预制混凝土管下沉深度，l为位移，由图中几何关系得出：

图4　预制混凝土管护壁下沉过程

图5　位移和倾斜率关系示意图

θ＝2arcsin　　　　　　　　　　　　　　　　　（4）

根据上式编制excel程序，把测试的数据输入excel程序，使报告数据达到信息化，实时记录预制混凝土管下沉时倾斜率。

另外，在护壁上口设十字交叉钢筋，十字交叉点悬挂线锤确定中心位置，每下沉一节预制混凝土管进行重新复核。

（5）预制混凝土管倾斜的校正

导致预制混凝土管倾斜的原因主要有：土层分布不均匀；土开挖速度不同或深度不均匀和挖土不对称；预制混凝土管下沉时遇到障碍物。预制混凝土管倾斜的校正采用加载校正，即在下沉较慢一侧通过振动器促使预制混凝土管下沉。

（6）预制混凝土管下沉时异常情况的处理

①预制混凝土管下沉中产生裂缝。主要原因有：预制混凝土管混凝土标号低；预制混凝土管下沉技术不高，多次校正致使预制混凝土管受力不均匀；土中有障碍物等。针对这种情况，应采取措施防止裂缝扩大，用水泥砂浆、环氧树脂补强加固。

②预制混凝土管下沉产生困难。主要原因有：预制混凝土管外壁与土壁间的摩擦力过大。针对这种情况，采用振动器促使预制混凝土管下沉。

③预制混凝土管下沉过快。主要原因有：预制混凝土管外壁与土壁间的摩擦力过小；挖土速度过快。针对这种情况，减缓挖土速度，减少每层开挖厚度。

④预制混凝土管下沉时遇障碍物。局部遇孤石、大卵石，可将四周土掏空后取出；较大孤石时可用风镐破碎取出。

⑤预制混凝土管下沉时局部遇硬质土层。可用钢钎打入土中撬动取出，困难时可用风镐破碎取出。