理论教育 泥浆润滑套与壁后压气施工法在桥梁下部施工技术中的应用

泥浆润滑套与壁后压气施工法在桥梁下部施工技术中的应用

时间:2023-10-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:对下沉较深的沉井,为了减少井壁摩阻力,常采用泥浆润滑套或壁后压气沉井的方法。这种泥浆在静止时处于凝胶状态,具有一定强度,当沉井下沉时,泥浆受机械扰动变为流动的溶胶,从而减小井壁摩阻力,使沉井顺利下沉。在水深流急处无法采用泥浆润滑套施工时,可用这种方法。与泥浆润滑套相比,壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力,下沉量易于控制,且所需施工设备简单,可以水下施工,经济效果好。

泥浆润滑套与壁后压气施工法在桥梁下部施工技术中的应用

对下沉较深的沉井,为了减少井壁摩阻力,常采用泥浆润滑套或壁后压气沉井的方法。

一、泥浆润滑套施工法

泥浆润滑套是把配置好的泥浆灌注在沉井外侧形成的一个具有润滑作用的泥浆层。它可以大大减少沉井在下沉时作用于井壁上的摩阻力。这种泥浆在静止时处于凝胶状态,具有一定强度,当沉井下沉时,泥浆受机械扰动变为流动的溶胶,从而减小井壁摩阻力,使沉井顺利下沉。

这种泥浆的主要成分为黏土、水及适量的化学处理剂。选用的泥浆配合比应使泥浆具有良好的固壁性、触变性和胶体稳定性。一般的重量配合比为:黏土35%~45%、水55%~65%,碳酸钠(NaCO3)化学处理剂0.4%~0.6%(按泥浆总重计)。黏土要选择颗粒细、分散性高,并具有一定触变性的微晶高岭土,塑性指数不小于15,含砂率小于6%。

泥浆润滑套的构造主要包括压浆管、射口挡板和地表围圈。

1.压浆管

压浆管根据井壁的厚度有内管法和外管法两种设置方法。厚壁沉井多用内管法,薄壁沉井宜采用外管法。

内管法是在底节以上各节沉井的井壁内,预制若干个竖直的压浆孔道,孔道可用钢丝胶管或钢管预埋在沉井模板内,待浇筑的混凝土初凝,将胶管或钢管转动上拔而成。在靠近井壁的台阶处设喷浆嘴,嘴前设有泥浆射口防护挡板。如图5-69所示。台阶宽度为10~20cm,以便在下沉过程中,井壁外侧与土壁之间存在空隙,形成一个泥浆润滑套。

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图5-69 泥浆润滑套示意图(单位:mm)

外管法是把压浆管直接置于井壁的内侧或外侧,通过喷浆嘴喷浆,如图5-70所示。

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图5-70 沉井压浆管外管法布置图

a)井内布置 b)井外布置

2.射口挡板(www.daowen.com)

射口挡板可用角钢或钢板弯制,置于每个泥浆射出口处,固定在井壁台阶上。它的作用是防止泥浆管射出的泥浆直冲土壁而起缓冲作用,防止土壁局部坍落堵塞射浆口。

3.地表围圈

地表围圈是埋设在沉井周围保护泥浆的围壁(图5-71)。它的作用是沉井下沉时防止土壁坍落;保持一定数量的泥浆储存量,以保证在沉井下沉过程中泥浆补充到新造成的空隙内;通过泥浆在围圈内的流动,调整各压浆管出浆的不均衡。

围圈可用钢板与型钢组成,或采用钢筋混凝土围圈。其外侧的回填土要用黏土分层夯实,以防渗水。地表围圈的高度一般在1.5~2.0m左右,顶面高出地面或岛面约0.5m。围圈顶面宜加盖,可用木板或钢板制作。

沉井在下沉时,要不断补充泥浆,泥浆面不得低于地表围圈的底面。同时要注意使沉井孔内外水位相近,以防止发生流砂、涌水,而使泥浆套受到破坏。还要注意井孔中挖土应均匀,避免过多地掏空刃脚下的土,形成通路,使大量泥浆流失和沉井突然下沉,造成土壁坍塌、孔内发生流砂和地表塌陷。当气温低于-3℃时,要做好防冻工作。

当沉井底达到设计标高时,应压进水泥砂浆把触变泥浆挤出去,使井壁与四周的土壁重新获得新的摩阻力。

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图5-71 泥浆润滑套地表围圈

另外,在卵石、砾石层中采用泥浆润滑套效果一般较差。

二、壁后压气施工法(气幕法)

壁后压气施工法也是沉井下沉时减少井壁摩阻力的有效方法。在沉井井壁内预埋若干竖直管道和若干层横向的环形管道,每层环形管上钻有很多小孔,压缩空气由管道通过小孔向外喷射,气流沿沉井外壁上升,形成一圈压气层(又称空气幕)。使沉井井壁周围的土液化,从而减小井壁与土之间的摩阻力,使沉井顺利下沉。在水深流急处无法采用泥浆润滑套施工时,可用这种方法。

施工时压气管分层分布设置,竖管可用塑料管或钢管,水平环管则采用直径25mm的硬质聚氯乙烯管,沿井壁外缘埋设。每层水平环管可按四角,分为四个区,以便分别压气调整沉井倾斜。压气沉井所需的气压,可取静水压力的2.5倍。

与泥浆润滑套相比,壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力,下沉量易于控制,且所需施工设备简单,可以水下施工,经济效果好。在一般条件下较泥浆润滑套更为方便。它适用于细、粉砂类土和黏性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的资料。

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