土木在线论坛 \ 道路桥梁 \ 道路工程 \ 现浇混凝土薄壁管桩在基础处理中的应用

现浇混凝土薄壁管桩在基础处理中的应用

发布于：2015-06-29 14:51:29 来自：道路桥梁/道路工程 [复制转发]

1 工程概况
　　晋江流域位于福建省东南沿海，流域面积5629k㎡，全长182km，为福建第四大河流。两岸的江滨路工程建设共分三期进行，本次所建路段江滨南路（金塔段）共长7.16km，全部采用堤路结合的设计形式，既是防洪堤又是江滨路，堤顶路宽41m。其间泉州市重点工程金浦排涝穿堤管工程斜穿江滨路6K+800～6K+950路段，穿堤钢管共有10根Ф1820×16㎜，管距3.7m，钢管工作压力0.12MPa，平均管长131.6m，钢管横穿江滨路部分设计用C20混凝土基础，基底应力要求不小于200kPa。
　　2 工程地质条件
　　根据工程地质勘察资料，钢管混凝土基础置于粉质粘土上。地质情况向上而下为：①粉质粘土，层厚约3.0m；②淤泥，层厚约10m；③含砾粗砂，层厚约3m；④砂卵石层约1m；⑤砂质粘土，层厚约6.0m；⑥强风化花岗岩。由于天然地基应力无法满足地基承载力要求，基础需进行加固处理。
　　3 基础处理方案初选
　　为了确保基础底承载力能满足设计要求，设计单位共提出三个方案供比选：
　　（1）三管高压旋喷桩，桩径1.5m，桩距根据地基应力分别采用2.8m和4.0m，共有700根桩，概算总投资约2059万元。
　　（2）钻孔灌注桩，桩径0.8m，桩端置于强风化花岗岩，设计平均桩长24m，根据地基应力不同桩距分别为3.0m及4.0m，共有485根桩，概算总投资2392万元。
　　（3）深层搅拌桩，桩径0.5m，桩端于含砾粗砂或粗砂层，设计平均桩长15 m，桩距1.2 m，共有4000根桩，概算总投资1572万元。
　　经过专家评审，认为：①根据深层搅拌桩在泉州地区实践，桩长如超过10 m，质量就不易控制，成桩质量差。而本项目地下水位偏高，更不适用。②钻孔灌注桩为刚性桩，施工进度慢，投资较大，不宜采用。
　　在三个方案中专家建议选用三管高压旋喷桩的方案。业主单位根据专家的建议选用三管高压旋喷桩进行试桩，试桩结果表明，三管高压旋喷桩施工质量受土层影响较大，桩身完整性及桩身强度较不均匀，为了确保施工质量，业主和设计单位经过认真研究决定对钢管基础进行优化处理，考虑到现浇混凝土薄壁管桩在同样桩径的情况下每米单价只有三管高压旋喷桩的一半，决定尝试采用现浇混凝土薄壁管桩。
　　4 现浇混凝土薄壁管桩（pcc桩）
　　4.1工作原理
　　现浇混凝土薄壁管桩（pcc桩）是近年新发展的一种新型桩技术，类似沉管灌柱桩，涉及震动、沉管、拨管、浇筑混凝土等工艺。目前国内做法有两种，一是桩头采用预制钢筋混凝土桩尖（这种为浙江省做法），二是采用活瓣桩靴（江苏省做法）。其工作原理基本一致，即依靠沉腔上部锤尖的振动将内外双层套管所形成的环形腔体在预制桩头（或活瓣桩靴）保护下打入预定的设计深度，在腔内现浇混凝土，之后振动拨管，在环形城中土体与外部的土体之间形成混凝土管桩。Pcc桩作为复合地基使用，利用刚性桩（类似沉管灌柱桩）的施工工艺提高常规复合地基（如水泥土桩）的单桩承载力作为复合地基，充分利用土体的承载桩、土共同作用共同变形，避免基础由于淤泥震陷造成基础土层脱空。本工程采用预制混凝土桩尖的振动机。
　　4.2 pcc试桩
　　按照设计的要求对现浇混凝土薄壁管桩（pcc桩）正式动工前进行试打桩，试验pcc桩在该地层中的施工工艺情况，总结关键施工参数，包括最后灌入度或电流强度、拨管速度等。对施工工艺及质量控制等通过试打桩来完善。设计桩径1000㎜，壁厚120㎜，设计平均桩长15.8m，砼标号C20，桩尖C30；桩基施工采用DZ-110振动沉管桩机施工，混凝土采用自落式搅拌机施工，坍落度10～12㎝。选择A16—4、B11—4、B20—11三根桩进行试打桩，从试桩情况看来，本施工段地质情况较为复杂，最深桩长18.7m，最短的14.1m，但三根桩都达到了持力层。经现场开挖，观察与量测，桩径、壁厚均符合设计要求。施工结果如表1所示。

表1 试桩结果

桩号	地面标高	桩底标高	桩长（m）	充盈系数	倾斜度	拨管速主(m/min)	最后电流（A）
A16-4	7.5	－10.7	18	1.5	0.5%	0.6	90
B11-4	7.5	－6.6	14.1	1.4	0.7%	0.7	110
B20-11	7.3	－11.4	18.7	1.4	0.5%	0.7	80

　　施工工艺参数确定如下：
　　最后30s电流的确定：根据试桩的情况，在成孔器未进入持力层时，电流在50~55A之间浮动，进入持力层后，由于阻力增大，激振锤的电动机负荷加大，连接电缆发热，引起电流上升，电压下降，最终确定施工电流在100A为终孔标准。
　　在管桩达28d砼龄期后，选两根桩按规范做静载试验。
　　试验结果表明，极限承载力最小达到1750kN，满足设计要求（见表2）。

　　表2 静载试验结果

桩号	极根承载力（kN）	桩长（m）
B11-4	≥2500kN	18.7
B20-11	1750kN	14.1

　　4.3 pcc桩施工
　　4.3.1 设计要点
　　（1）根据试桩结果，设计pcc桩径Φ1000㎜，壁厚120㎜，设计桩长平均15.8m,设计桩底高程－11.3～－13.3m，成桩顶高程高于设计顶高程0.5m以上。
　　（2）pcc桩基础持力层为含砾粗砂或中粗砂，终孔以设计桩底高程及最后30s的电流达100A确定。
　　（3）pcc桩砼标号为C20，水泥用32.R普通硅酸盐水泥。待强度达到70%时，凿去上部浮浆至桩顶标高，另将桩顶标高50㎝桩芯土体取出，并回填50㎝厚C20素砼至设计标高封顶。
　　（4）桩沉孔垂直度控制在1%以内，桩位偏差小于100㎜，砼浇灌前要先进行砼配合比试验。
　　（5）pcc桩单桩承载力设计值为1000kN,复合地基承载力为194kPa(中间加密区)。
4.3.2施工工艺
　　（1）钻机就位，埋好环形桩尖，使成孔器内的内外钢管底端分别顶住桩尖的内外台阶支承面，并检验成孔器的垂直度。
　　（2）双管在激振力作用下逐渐下沉到预定的标高，内管中的土芯逐渐上升。
　　（3）沉管到预定标高后，卸御去振动锤及夹持器。
　　（4）安装振动锤及夹持器，向外管上的受料糟内送入砼，落入内外管的环形空腔内，达适量后起动振动锤，稍加密实。
　　（5）连续输送砼至桩身砼的理论方量，然后边振动边上拔沉孔器，上拔至适当高度后，根据量测管内砼面决定是否补充砼量，使浇注砼的实际高度高于设计桩顶高程50㎝以上。
　　4.3.3质量控制要点
　　a．利用桩架上垂线控制桩管的垂直度，并保持机架底盘水平。
　　b．在桩尖与成孔器的接触处的内外侧用纤维布密封防水渗水。
　　c．沉管至设计标高后，应测量有无地下水进入或淤泥挤入，如有应在沉管前先灌入大于1m的桩身同级砼，以防止泥水进入管内。
　　d．管内灌满砼后，先振动10S，再灌砼再拔管，
　　边振边拔，每拔1m应停拔并振动5～10S，如此反复，直至沉管全部拔出。Pcc桩实际砼灌注量的充盈系数>1，一般在1.2～1.4之间。
　　e．一般土层拔管速度1.0～1.2m/min，在松散或稍密砂土层应控制在0.6～0.8m/min。
　　4.3.4 施工质量检测
　　a．现场开挖，本工程总共打入708根桩，平均桩长16m，按照设计要求在成桩后14天现场开挖暴露桩头，观察桩壁厚度和成型情况，检查数量不应少于总数1%，本工程随机检查10根，桩径、壁厚均符合设计要求。
　　b．低应变检测：设计要求检测数量不得少于总数30%，经检测220根，其中I类桩217根，II类桩3根，符合设计要求。
　　c．静荷载试验，设计要求检测数量不得少于1%，本工程静载试验8根，检测结果均符合设计要求。
　　d．结语
　　现浇薄壁管桩（pcc桩）是近年新开发出的新技术，由于它是新型薄壁结构，具有施工简便快捷、无污染、节省投资等明显优点，也是对预制管桩的一大改进。该技术在本工程中的应用是在福建省公路行业中首次应用（也是我省工程界中首次应用），就一举获得成功。为今后公路工程中类似问题的解决提供了一种比较理想有效的方法。同时pcc桩在我国许多省份广泛应用也取得成功，它适用于公路、护堤、围海、航运码头、基坑围护、机场跑道的软基处理工程，具有很好的推广应用前景。

混凝土薄壁管桩现浇混凝土混凝土基础

0人已收藏
0人已打赏
免费
0人已点赞
分享

复制链接新浪微博微信扫一扫

全部回复（1 ）

只看楼主我来说两句 抢板凳