偏心振捣搭设钢架平台施工工法
【专利摘要】本发明公开了偏心振捣搭设钢架平台施工工法，包括如下步骤：（a）钢架平台结构设计；（b）施工准备；（c）测量放线；（d）钢管立柱制作及运输；（e）构筑临时操作平台；（f）钢管立柱插入施工；（g）手动葫芦辅助下沉；（h）偏心振捣器偏心振捣下沉就位；（i）进行上部纵横杆件、下部纵横水平杆件和剪力撑的连接施工，一段的钢架平台就搭设完成；（j）循环施工至钢架平台施工完成。本发明投入成本低，施工工具简单，操作简易，见效快，加快了钢架平台的搭设进度，缩短了工期，节省了劳力和机械设备的投入，降低了工程施工成本，减少了安全隐患，避免了在海上、内河中船只施工安全事故的发生。
【专利说明】偏心振捣搭设钢架平台施工工法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻孔灌注桩搭设钢架平台的施工工法。
【背景技术】
[0002]随着我国水利基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于水利堤防、沿海围垦、内河闸站及其它工程领域。但由于影响灌注桩施工的因素很多，所以对其施工过程每一环节都必须要严格要求，特别是针对某些特殊地段无法直接陆地施工，需要搭设钢架平台代替陆地施工的情形。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供偏心振捣搭设钢架平台施工工法，结合水上钻孔灌注桩的施工特点，利用偏心振捣器的偏心振捣原理，辅助手动葫芦的配合施工搭设钢架平台，代替了以往船上挖机压打钢管搭设钢架平台的施工，加快了钢架平台的搭设进度，节省了成本，减少了安全隐患。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]偏心振捣搭设钢架平台施工工法，其特征在于包括如下步骤:
[0006](a)钢架平台结构设计；
[0007](b)施工准备:
[0008]根据施工组织设计中的施工人员、施工机械设备及物资材料等进行组织调遣，做好前期施工准备工作，安装变压器，安装好低压端计量装置，并在业主的配合下，做好施工的手续，确保按计划顺利开工；
[0009](C)测量放线:
[0010]根据业主提供的坐标点及高程控制点，按设计图纸要求进行测量放样，设立施工测量控制网点，符合要求后进行边线样桩定位后，再报请监理工程师进行复核无误后组织施工；在搭设钢架平台前，先进行钻孔灌注桩的定位放样，再进行钢架平台的定位放样；
[0011](d)钢管立柱制作及运输:
[0012]在施工场地内进行钢管立柱的制作，采用Φ 114mm空心钢管立柱，底部用圆铁片焊接好，在离底部2.5-3米的距离处用50mmX50mm的30mm铁片垂直钢管立柱焊接，采用Φ20πιπι的螺纹钢四角与钢管立柱倾斜连接对焊牢固，制作完毕后运输至钢架平台搭设场地；
[0013](e)构筑临时操作平台；
[0014](f)钢管立柱插入施工:
[0015]先沿临时操作平台外侧设计高程焊接14号槽钢伸出临时操作平台至立柱插入位置，为确保施工安全，在临时操作平台上铺设跳板，防止人员施工时坠入江河中，然后2-3人联合将钢管立柱扶起沿临时操作平台外侧下放，用Φ 14mm圆钢做一个U型弯钩套牢钢管立柱，待钢管立柱入土后自然下沉至土层中；[0016](g)手动葫芦辅助下沉:
[0017]待钢管立柱自然下沉至土层中后，采用手动葫芦辅助下沉，用Φ20πιπι螺纹钢制作一个勾型工具，上端勾住钢管立柱顶部，下端套牢手动葫芦，手拉葫芦进行下沉；
[0018]( h )偏心振捣器偏心振捣下沉就位:
[0019]手动葫芦辅助下沉后，进行偏心振捣器偏心振捣下沉，偏心振捣器采用中频式(83-133HZ,5000-8000次/min)，产生的激振力在5KN以上，确保钢管立柱的入土承载力不小于20KN，且钢管立柱插入土层要大于4.0米以上，将偏心振捣器通过振动平板连接在钢管立柱的顶部，开启偏心振捣器，利用偏心振捣器中心安装的具有偏心质量的转轴，在高速旋转时产生的离心力通过轴承传递给振动平板，进而传递给振动平板下方的钢管立柱，中间手动葫芦拉牢偏心振捣器，使钢管立柱下沉，直至设计高程为止；
[0020](i)进行上部纵横杆件、下部纵横水平杆件和剪力撑的连接施工，一段的钢架平台就搭设完成；
[0021 ] (j)循环施工至钢架平台施工完成。
[0022]本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果:
[0023]投入成本低，施工工具简单，操作简易，见效快，代替了以往船上挖机压打钢管搭设钢架平台的繁琐施工，加快了钢架平台的搭设进度，缩短了工期，节省了劳力和机械设备的投入，降低了工程施工成本，减少了安全隐患，避免了在海上、内河中船只施工安全事故的发生。本施工工法适用于水利堤防、沿海围垦、内河闸站等水上钻孔灌注桩为淤泥层、淤泥质粘土夹粉砂层等地质条件。
【具体实施方式】
[0024]本发明偏心振捣搭设钢架平台施工工法，利用偏心振捣器的偏心振动原理，利用振动器中心安装的具有偏心质量的转轴，在高速旋转时产生的离心力通过轴承传递给振动平板，从而使振动棒产生圆周振动的。偏心振捣器是一台具有振动作用的电动机，在该机的底面安装了振动平板，工作时振动平板附着在钢管上，振捣器产生的振动波通过底板钢圆筒传递给钢管，从而使钢管下沉。
[0025]本施工工法需要准备如下材料:
[0026]1、Φ 114钢管、14号槽钢、14号工字钢、5.0号槽钢、氧气、乙炔、电缆线、跳板、少量Φ14圆钢、Φ20螺纹钢。
[0027]2、各种安全救生设备，因为本工法主要在沿海围垦海上、江河地区，防台防汛任务较重,救生衣、救生圈等必须配备。
[0028]3、机具设备:
[0029]3.1、中频式(83-133HZ、5000-8000次/min)偏心振捣器、手动3T葫芦若干套，用于钢管立柱的插入施工。
[0030]3.2、直流式电焊机4台套，用于钢管立柱的加工制作及连接纵横杆件及剪刀撑焊接，改装双胶轮车2辆，用于钢管立柱的运输。
[0031]3.3、钢管若干T，用于钢架钢架平台的维护。
[0032]本施工工法包括如下步骤:
[0033](a)钢架平台结构设计:钢平台排架属于临时性施工平台，仅用作桩基施工，竖向主要承受桩机、钢筋笼及人员等荷载，水平主要承受风、浪的影响，因此施工平台结构仅作竖向承载力分析，不考虑水平力风浪的作用。
[0034]1、平台结构承载力和稳定计算
[0035]因钢平台承受着上部桩机的自重荷载和桩机施工的动力荷载，故需要对钢平台插入土层承载力进行验算，为了防止平台主要构件受力后失稳，故需要对平台的主要杆件进行验算，分别按XY-3回旋钻机施工，嵌岩桩采用CZ20冲击钻机施工两种状况进行分析:
[0036]1.1、设备重力参数
[0037]①回旋钻机:回旋钻机桩机底盘尺寸为4500 X 2000mm (LX W)，桩机自重为45KN，包括钻杆与钻头或导管以及灌注砼时提灌产生的摩阻力，钢筋笼自重约10.6KN (暂按摩擦桩40m钢筋笼重量考虑)，考虑钻机钻孔时对施工平台震动作用，取动力放大系数为1.2。
[0038]回旋钻机每台桩机施工作用总荷载计算:F= (45+10.6) XL 2=66.72KN
[0039]②冲击钻机:桩机自重40KN (包括冲锤)，冲锤向上拔力15KN，钢筋笼自重约11.1KN (按嵌岩桩钢筋笼重量考虑)考虑钻机钻孔时对施工平台震动作用，取动力放大系数为 1.2。
[0040]回旋钻机每台桩机施工作用总荷载计算:F= (40+15+11.1) XL 2=79.32KN
[0041]根据以上分析，冲击钻机施工荷载大于回旋钻机施工荷载，承载力、稳定性分析均按冲击钻机施工荷载进行计算。
[0042]2、钢管桩承载力计算
[0043]因钻机工作质量，是通过底盘传给移动滚筒，再由移动滚筒传给工字钢，然后由工字钢传给钢管立柱，最后由立柱传给地基。根据一般最大间距布置，按最不利的工况进行计算，纵向最大间距暂按2.5米，横向最大间距暂按2.5米，每台钻机共有四个的移动滚筒，每根滚筒长5.0m，故钢梁受力后直接传给钢管立柱，一台钻机中主要受到竖向的钢管根数N=2X3=6 根。
[0044]按照桩基技术规程(JGJ94-2008)桩基竖向承载力计算要求，安全系数K取2，故单根钢管承载力为79.32X2/6=26.44KN
[0045]钢管立柱单根桩长约10-12m，插入滩面约4_6米计，立柱打入地层为淤泥层、淤泥质粘土夹粉砂层，钢管单根立柱竖向极限承载力标准值，按照桩基技术规程(JGJ94-2008)钢管桩计算，淤泥层的极限侧阻力qsik按ISkpa取值，淤泥质粘土夹粉砂层的极限侧阻力Qsik按25kpa取值，计算按最不利插入滩面4m进行极限承载力的验算，具体如下:
[0046]Q uk= Q sk+ Q pk=u Σ QsikIi+QpkAp
[0047]Q uk=3.14X0.114X (18X3 + 25X1) +0=28.27KN
[0048]Q uk=28.27KN > F/n=26.44KN (承载力满足要求)
[0049]式中:
[0050]u—钢管桩外周长
[0051]qsik—侧壁极限摩阻力标准值λ s=0.8
[0052]Ii 一桩端进入土层深度
[0053]λ ρ—桩端闭塞效应系数，对于闭口钢管桩λ =1.0
[0054]qpk—桩端极限贯入阻力标准值，对于钢管桩qpk O
[0055]Ap—桩端面积[0056]3、平台钢结构计算
[0057]3.1、纵梁14号工字钢计算
[0058]计算暂按照最大间距2.5米，因桩机整体底盘尺寸为4.5X2.0m(LXW)，底盘作用钢梁基本上有两种最不利工况形式，工字钢与槽钢和钢管连接均采用焊接连接，工字钢按照单跨固定梁进行计算。
[0059]假定底盘均匀作用在各根钢梁，则钢梁的重力荷载为:
[0060]F1=FZn=TQ.32/ (3X 1.5) =17.62KN
[0061](I) 14号工字钢力学参数
[0062]截面惯性矩:I=712X104mm4，截面抵抗矩:W=102 X 103mm3，Ε=2.I X 105N/mm2
[0063](2)第一种荷载作用工况
[0064](2.1)强度:
[0065]Mmax=2Fia2b2/L3=2 X 17.62 X0.52 X 22/2.53=2.26KN.m
[0066]σ =M/ff=2.26 X 106/102 X 103=22.16N/mm2 < f=210N/mm2
[0067]强度满足要求。
[0068](2.2)刚度:
【权利要求】
1.偏心振捣搭设钢架平台施工工法，其特征在于包括如下步骤: (a)钢架平台结构设计； (b)施工准备: 根据施工组织设计中的施工人员、施工机械设备及物资材料等进行组织调遣，做好前期施工准备工作，安装变压器，安装好低压端计量装置，并在业主的配合下，做好施工的手续，确保按计划顺利开工； (C)测量放线: 根据业主提供的坐标点及高程控制点，按设计图纸要求进行测量放样，设立施工测量控制网点，符合要求后进行边线样桩定位后，再报请监理工程师进行复核无误后组织施工；在搭设钢架平台前，先进行钻孔灌注桩的定位放样，再进行钢架平台的定位放样； (d)钢管立柱制作及运输: 在施工场地内进行钢管立柱的制作，采用Φ 114mm空心钢管立柱，底部用圆铁片焊接好，在离底部2.5-3米的距离处用50mmX 50mm的30mm铁片垂直钢管立柱焊接,采用C>20mm的螺纹钢四角与钢管立柱倾斜连接对焊牢固，制作完毕后运输至钢架平台搭设场地； (e)构筑临时操作平台； (f)钢管立柱插入施工: 先沿临时操作平台外侧设计高程焊接14号槽钢伸出临时操作平台至立柱插入位置，为确保施工安全，在临时操作平台上铺设跳板，防止人员施工时坠入江河中，然后2-3人联合将钢管立柱扶起沿临时操作平台外侧下放，用OHmm圆钢做一个U型弯钩套牢钢管立柱，待钢管立柱入土后自然下沉至土层中； (g)手动葫芦辅助下沉: 待钢管立柱自然下沉至土层中后，采用手动葫芦辅助下沉，用Φ20πιπι螺纹钢制作一个勾型工具，上端勾住钢管立柱顶部，下端套牢手动葫芦，手拉葫芦进行下沉； (h)偏心振捣器偏心振捣下沉就位: 手动葫芦辅助下沉后，进行偏心振捣器偏心振捣下沉，偏心振捣器采用中频式(83-133HZ,5000-8000次/min)，产生的激振力在5KN以上，确保钢管立柱的入土承载力不小于20KN，且钢管立柱插入土层要大于4.0米以上，将偏心振捣器通过振动平板连接在钢管立柱的顶部，开启偏心振捣器，利用偏心振捣器中心安装的具有偏心质量的转轴，在高速旋转时产生的离心力通过轴承传递给振动平板，进而传递给振动平板下方的钢管立柱，中间手动葫芦拉牢偏心振捣器，使钢管立柱下沉，直至设计高程为止； (i)进行上部纵横杆件、下部纵横水平杆件和剪力撑的连接施工，一段的钢架平台就搭设完成； (j)循环施工至钢架平台施工完成。
【文档编号】E02B17/00GK103452087SQ201310367221
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】覃南, 王伟锋, 方华美, 柴惠军, 沈连波, 刘学应 申请人:浙江江南春建设集团有限公司