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          預應力混凝土管樁的應用研究

          欄目:行業新聞 發布時間:2013-10-31

           預應力管樁是工廠化制造的水泥制品,具有生產工藝穩定、樁體質量可靠、樁身混凝土強度高、耐錘打性好、貫穿能力強、單樁承載力高、單樁承載力價格便宜等特點。另外,還因其對不同地質條件適應性強、施工速度快、工期短、施工現場簡潔、成樁質量監測方便,因而在世界各國得到了廣泛應用。在國內的華南及華東地區預應力管樁正被廣泛應用于工民建、港口、碼頭、水利建設中。在高速公路軟土地基處理中,預應力管樁也開始被 

            引人。對于深度20m以上的軟基處理,管樁具有一定的優勢,由于其樁身質量可靠,可克服水泥攪拌樁在大深度條件下的質量不穩定、施工困難等缺點。 

            1試驗段概況 

            廣梧高速公路穿越廣闊的水網地區,沿線地質情況復雜,軟土層厚薄不均,一般在6~14m,最大厚度大于30m。拼接工程軟基處理除要滿足現有《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》外,還應相應提高路基沉降的控制標準。為減小新老路基沉降差的產生,采取預應力 

            管樁和水泥攪拌樁技術對軟土地基進行處理。在廣梧高速公路馬安至河口段K12+488.5~K12+597進行管樁復合地基試驗。試驗段長148.5m。試驗區域分為四段,各段試驗內容詳見表1。 

            2管樁施工 

            管樁直徑30cm,壁厚7cm,間距2m,正方形布置,樁長15m。管樁采用柴油錘打樁機施工,為了減小擠土效應,可以采取設置豎井、隔樁跳打等措施。管樁樁頂設置一個正方形托板,托板長度為lm,厚度0.35m,配2層φ8@100×100鋼筋網層,硅標號C20。托板頂鋪設碎石墊層,碎石墊層頂面鋪設1層鋼塑復合土工格柵或土工格柵。 

            2.1原材料控制 

            2.1.1管樁 

            表1管樁復合地基試驗內容


           

           ?、殴軜恫捎脤I廠家生產,規模、型號符合設計要求,注意收集廠家每批材料出廠合格檢測報告,并采用回彈儀進行樁身檢測。 

           ?、聘鶕O計文件進行配樁,為減少接頭數量,樁基處理深度>24m,不超過3節樁組合;樁基深度<24m,不超過2節樁組合。 

           ?、瞧囘\輸時用長掛車,樁的懸臂不超過lm。汽車運輸時應分層疊放并錯位而置,不超過5層。在工地堆放時,必須選擇密實平整的場地或墊木支承,堆高不應超過5層。 

            2.1.2鋼筋對托板混凝土所用鋼筋檢驗合格后方可使用。 

            2.1.3碎石、砂對托板混凝土所用的碎石、砂檢驗合格后方可使用。 

            2.2施工過程質量控制 

            2.2.1施工方法與施工流程 

           ?、殴軜妒┕ぃ汗軜妒┕げ捎渺o壓法或錘擊法。施工流程如下: 

            清表整平→樁位放樣→機械就位→經緯儀調整垂直度→施工第一節樁→起吊第二節樁→電焊接樁→檢查焊接質量和垂直度→施工第二節樁→重復前面的工藝直至設計標高→檢查整樁質量→管樁托板模板制作安裝→綁扎托板鋼筋、現澆混凝土、養護→報驗 

            樁位放樣:根據設計文件和技術交底所確定的坐標控制點和水準點進行樁位放樣,采用經緯儀或全站儀定出樁位。用消石灰作出樁位的圓形標記,圓心位置用小木樁標記,并注意保護所作標記; 

            起吊:用鋼繩綁住樁身兩點或兩頭勾吊,并在吊裝過程中輕吊,管樁就位時將樁對準同形樁進行插樁; 

            壓樁/打樁:將樁身小心移入樁機,然后調平樁機,開動縱橫兩向油缸移動樁機調整對中,同時利用相互垂直的兩個方向經緯儀檢查垂直度。第一節樁土30~50cm后檢查和校正垂直度,垂直度控制在0.5%以內,開動壓樁裝置,記錄壓樁時間和各壓力表讀數,保持連續壓樁并控制壓樁速度l~2m/min,橋頭段應控制在0.5~1m/min,最大壓樁力不得大于單樁強度的豎向承載力設計值。為防止壓樁機械對已壓樁樁頭的破壞,樁頂高程應低于地面10cm。 

            打樁:樁的打入初期要徐徐試打,在確認樁的中心位置及角度無誤后,再轉為正式打入。在軟土層中打樁,應徐徐將錘放上樁頂,直至樁自沉到某一深度不動為止,再使樁中心不偏移地徐徐打入。當要求管樁打穿淤泥層進入持力層至少0.5m時,應通過試打確定停打標準。 

            接樁及焊接要求:接樁時其樁頭應高出地面1m左右;接樁前下節樁的樁頭加上定位板,然后將上節樁吊放在下節樁端板上,依靠定位板將上下樁接直,其錯位偏差不應大于2mm;上下樁如有空隙,用楔形鐵片全部墊實焊接牢固;管樁焊接之前,上下端表面用鐵刷清理干凈,直至其坡口處刷出金屬光澤;焊接時應分層焊接,在坡口四周先對稱點焊6點,焊接由兩個焊工對稱進行;焊接層數不得小于2層,層間焊皮要清理干凈,焊縫應達到二級焊縫要求;焊接好的樁接頭應自然冷卻,冷卻時間至少5~9min,嚴禁用水冷卻。 

            送樁:送樁前用水準儀確定地面標高,在送樁桿上作記號,送樁過程中進行跟蹤,動態檢查送樁深度。送樁器下端宜設置樁墊,樁墊厚度均勻并與樁頂全斷面接觸。終止壓樁(打樁):正常情況按設計壓樁力送樁,達到設計高程后持荷(正常壓力)10min且每分鐘沉降量不超過2mm后方可結束送樁。在同一地質類型的地段,若出現靜壓力顯著增加或送樁時靜壓力顯著減小等異常情況,需暫停施工并及時報告監理,分析和找出原因后 

            提出處理措施。截樁:如需截樁,應有確保截樁后管樁質量的措施,嚴禁使用大錘硬砸,應先將不需要截除的樁身端部用鋼箍包緊,然后沿鋼箍上沿鑿槽打穿后,用錘打下,用氣割法切斷鋼筋。 

           ?、仆邪迨┕?nbsp;

            施工工藝:下承層平整、夯實→模板安裝→鋼筋制安→混凝土澆筑→養護。模板可以采用木?;蜾撃0?,混凝土采用商品混凝土或現場拌制。


           

            2.2.2施工質量控制 

            管樁施工過程中質量控制要點如表2[3]。 

            2.2.3成品質量檢驗 

           ?、艠堕g距:采用尺子測量樁間距。抽查2%。 

           ?、茦俄敇烁撸翰捎盟疁蕛x測量樁頂標高。抽查2%。 

           ?、菢堕L:①施工記錄法:根據旁站觀測和施工記錄檢查樁長。②錘球法。利用系有鐵錘的皮尺或鋼尺放入管樁內測量樁的長度。當未設置樁頭時應扣除估計的土塞長度。 

           ?、葮渡硗暾裕孩倩鶚斗瓷洳ǚㄔ囼?目的是普查樁身結構完整性,并為靜載試驗或高應變動力試樁提供依據。還可用于檢查接樁質量。通常檢測頻率為30%。② 基樁高應變法試驗:目的是檢測樁的豎向承載力和樁身結構完整性。通常檢測頻率為10%。 

           ?、沙休d力:①基樁高應變法試驗;②載荷試驗,通常檢測頻率為0.5%,且每個標段不得小于3根。 

            3試驗監測 

            在樁間土和樁承臺埋設觀測儀器,施工過程中對管樁的沉樁過程、樁體檢驗、路堤填筑等各階段進行資料采集和分析,為進一步研究管樁復合地基樁土應力分擔比、沉降、孔壓變化規律等提供現場實測資料。 

            3.1觀測內容 

           ?、磐馏w變形的觀測,包括表面沉降、分層沉降和側向水平變形,用以分析土體變形性能的改變,并推算土體工后沉降的大小及其分布情況。 

           ?、茦渡蠎Ρ扔^測,分別在管樁承臺和樁間土埋設壓力盒,通過現場測試,計算管樁復合地基樁土應力比,掌握管樁復合地基中樁土荷載分配規律,進一步分析管樁復合地基承載能力。 

           ?、强紫端畨毫τ^測,在樁間土不同深度處埋設孔隙水壓力傳感器,測定在管樁沉樁和路堤填筑過程中樁間土超靜孔隙水壓力發生及其消長過程,以便計算土體的受力狀態和土體變形隨時間的發展規律。 

            3.2儀器的布置和埋設 

            四個試驗區段中部各設置1個監測斷面,用于對比不同復合地基作用下的加固效果。每個監測斷面設置以下監測儀器: 

           ?、疟砻娉两担好總€監測斷面設置3組表面沉降板,分別設在路中線、坡肩。每組3塊,分別設在2根樁連線中點處、4根樁對角線交點處、樁頂。 

           ?、品謱映两担好總€監測斷面設置1孔分層沉降,設在路基中線附近4根樁對角線交點處。 

           ?、撬匠两倒埽好總€監測斷面設置2根水平沉降管,1根在2排樁之間,1根在1排樁樁頂上方。水平沉降管與施工干擾較小,主要用于卸載階段、路面施工階段的沉降監測。 

           ?、瓤讐簻y頭:每個監測斷面設置1組孔壓測頭,設置在4根樁對角線交點處,沿深度每1.5m一只測頭。 

           ?、赏翂毫校簩τ贏區、B區、D區,每個監測斷面設置16只土壓力盒。土壓力盒分2層布置,分別在土工格柵上側和下側。每層8只土壓力盒,其中2只土壓力盒布設在2根樁的樁頂上方,6只土壓力盒布設在樁之間。C區的監測斷面設置24只土壓力盒,土壓力盒分3層布置,分別在土工格柵上側、土工格柵下側、托板下側。每層8只土壓力盒,其中2只土壓力盒布設在1個托板上方或下方,6只土壓力盒布設在樁之間。 

           ?、蕼y斜:在每個監測斷面的坡腳附近設置一孔測斜管,測斜管進入軟土層下面的硬土層3~4m,并且不得短于管樁長度。 

            4小結 

            預應力管樁作為一種新興的樁型,被工程界所認同,但預應力混凝土管樁,既有別于普通預制樁,是一種部分擠土樁,易于施工、質量控制、節省材料,又有別于鋼管樁,具有不同的側面性能,特別是外徑相同的樁,截面積大,管內側摩阻力大,易于形成完全閉塞。針對廣梧高速公路的特殊性及重要程度,部分地段軟基處理采用控沉預應力管樁施工,可以大大減小路基工后沉降,克服路基拼接施工新老路基的沉降差異。經過施工總結,采用控沉預應力管樁施工具有施工工藝可靠、施工質量容易控制、施工便捷快速、綜合經濟指標合理等優點。特別是采用靜壓法施工,噪音小、擾民少,施工的環保效果顯著。采用控沉預應力管樁施工,因其在軟基處理施工中良好的技術性能和工藝條件,必將在高速公路改擴建工程中被廣泛應用。



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