预应力砼管桩施工设计探讨

'　　预应力砼管桩施工设计探讨　　摘要:本文借助工程实例,对利用预应力砼管桩进行软基处理的设计原理进行阐述,并根据预应力砼管桩主要工艺流程,对各施工工序及现行质量标准提出了明确要求,现将相关内容整理如下,以供各位业内同行共同学习互勉。　　关键词:软基处理;预应力砼管桩;设计原理;工艺流程;质量标准　　一、工程概况　　本工程是广东省G206线公路工程,设计时速为100km/h,双向八车道。本施工段的不良地质主要是软弱土层,分别是淤泥质土及淤泥层,软土埋深一般在2.0～6.0米,软土层厚度多在10.0～25.0米之间,局部埋深达30米左右,软土中多含砂层和薄亚粘土层或淤泥与砂互层状分布,经统计分析本标段软土的含水量高,一般为35.3%～80.1%;压缩性大,α0.1～0.2一般为0.52～1.89MPa-1;强度低,标贯击数一般为1～6击,天然地基承载力一般为60～80KPa;空隙比大,一般为1.01～1.75,局部路段达2.0以上;固结系数CV一般为10-4～10-3cm2/s量级。　　二、预应力砼管桩软土处理原理　　采用预应力高强混凝土管桩作为增强体与桩间土及桩顶的褥垫层共同构成了刚性桩复合地基。刚性桩复合地基中的预应力高强混凝土管桩是一种以承载力相对较高、较厚的强风化或全风化岩层、坚硬粘性土、密实碎石、卵石和圆砾、砂土、粉土层作为桩端持力层的摩擦桩。　　复合地基处理软基通过置换作用由预应力高强混凝土管桩将承受的荷载向较深的土层传递并相应减少了桩间土承担的荷载,使复合地基的承载力提高、变形减小;在群桩复合地基中,通过桩对土的约束作用阻止土体的侧向变形,从而减少了垂直变形,使复合地基抵抗垂直变形的能力加强;通过挤土作用使桩间土孔隙比减少、密实度增加,从而提高桩间土的强度,挤土作用是复合地基承载力提高的一个组成部分。　　预应力高强混凝土管桩与刚性基础或路堤之间应设置褥垫层,其目的是将荷载应力进行扩散;调整桩、土垂直荷载和水平荷载的分担;使荷载通过垫层传到桩和桩间土上。保证了桩和桩间土共同作用、共同受力、协调变形,桩和桩间土共同承担荷载从而形成复合地基。　　三、预应力高强混凝土管桩打试桩　　在正式开工前应进行打试桩,其主要目的是了解所用桩的可打性、检验单桩承载力,验证选锤是否合理,并确定控制收锤的具体指标。 　　打试桩位置的选择:根据施工图设计,试打桩的位置选在一中桥的加固区及过渡区的范围内长约40米。加固区打试桩3根,平面位置编号是4-7#、6-4#、5-6#,设计桩长是17.6米;过渡区打试桩3根,平面位置编号是9-5#、9-10#、16-4#,设计桩长是14.8米,加固区、过渡区的管桩均打入静力触探仪探孔确定的持力层的范围。加固区附近的地质勘探孔编号是SQK255,过渡区附近的地质勘探孔编号是BZK8。　　四、预应力砼管桩的施工方法　　整平场地→施工放样→桩机就位→管桩就位→插桩→施打→接桩→收锤→移位　　1、场地整平:清除打桩范围内高空、地面及地下障碍物,做好排水措施。　　2、施工放样:绘制管桩桩位平面位置编号图,对管桩位置进行施工放样,定出灌注桩桩基轴线并设立高程控制点。加固区内管桩间距为2米,过渡区内管桩间距采用渐变桩距,处理至路肩外侧2～3排桩。　　3、管桩就位:根据管桩的施打深度,确定合理配桩的各节桩长,第一节桩的桩底必须烧焊上符合规范技术要求的桩尖,烧焊时必须满焊,并预留相应的冷却时间。管桩就位前在桩身上从下至上划出以米为单位的长度记号,按递增的顺序标明长度。以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩锤击数,用打桩机自身的卷扬机吊起管桩并就位。　　4、插桩:第一节管桩按桩位插入地面时,用长条水准尺检查桩身的垂直度,偏差不超过0.5%,开始打桩时应先轻轻打下,及时纠正偏差,必要时拔出重打。　　5、施打:施打的顺序是桥头到路基,中线到内侧,施打过程中桩锤、桩身、桩帽的　　中心线应重合,并经常用长条水平尺检查桩身的垂直度。　　6、接桩:下节桩桩头距地面1～1.2米时进行接桩,焊接前上下端板表面应用铁刷子刷干净,破口处应刷至露出金属光泽,接桩焊接时应先在坡口圆周上对称点焊4～6点,然后再对称施焊,为缩短焊接时间宜两人同时对称焊接,确保焊缝饱满连续,焊接后要自然冷却不少于8分钟,禁止泼水冷却。　　7、收锤:沉桩过程中专人记录桩的入土深度及每沉入一米的锤击数,最后三阵的贯入度应准确无误的计录,最后一阵的贯入度满足试桩的结论及管桩的施工桩长达到设计桩长即可收锤。　　8、移位:达到收锤标准时,将桩机移位并重复以上工艺流程进行下一桩位的施工。　　五、管桩托板的施工　　1、平整路基,压实松土,处理桩头,使桩顶土厚度等于桩帽高度。 　　2、放样找出桩位,人工进行开挖,其尺寸大小与设计的桩帽尺寸相同。洞壁垂直,洞中心线应与桩中心线重合,并批上2厘米厚的砂浆护壁。　　3、安装绑扎钢筋,浇筑混凝土,整平表面混凝土、养生。　　4、铺筑碎石垫层和土工格栅。　　六、碎石垫层的施工　　1、确定级配碎石的松铺系数。　　2、根据施工图设计厚度计算碎石垫层的虚铺厚度。　　3、按设计断面计算碎石的用量,根据计算的碎石用量,先分成若干碎石堆,用推土机将碎石摊平,将碎石垫层顶面做成符合施工图设计要求的横坡度,有利于排水。　　4、碎石垫层的摊铺宽度应宽出路基两侧坡脚各1.0米,碎石垫层两端采用透水土工布包裹。　　七、钢塑土工格栅的施工及填土　　为提高路基的稳定性,在碎石垫层的顶部沿路基全宽横向铺设一层钢塑土工格栅,两端向路基土体方向反折2.0米,反折高度为25厘米。施工方法如下:　　1、在碎石垫层上沿路基全宽横向摊铺钢塑土工格栅,土工格栅应平整、张紧,不得出现松弛现象,并用插钉固定。　　2、纵向搭接长度不小于10厘米,每隔10厘米绑扎一次。　　3、土工格栅摊铺完成后,应及时填土碾压,首先在土工格栅的两侧填土,将土工格栅固定,再向中间推进,碾压的顺序是先两侧后中间,禁止车辆直接与土工格栅接触。　　八、质量技术要求　　1、原材料　　(1)碎石垫层:采用级配碎石垫层,含泥量<3%,渗透系数>10-3cm/s。　　(2)土工格栅:采用CATT60型钢塑土工格栅,纵、横向破断拉力为60KN/M,纵、横向屈服。　　2、预应力砼管桩:　　(1)管桩的几何尺寸:桩径、长度、桩身的弯曲度、端头板的几何尺寸在允许的偏差范围内。　　(2)管桩的外观质量:表面纵向或环向裂缝、内外表面露筋、桩接头及桩套箍与混凝土结合处空洞和蜂窝、桩身合缝漏浆、内表面混凝土塌落、桩套箍凹陷应符合外观质量要求。　　3、桩尖: 　　本标段选用破岩能力强的封口十字型桩尖,由材质为Q235A的钢板制作,桩尖的构造尺寸底板直径27厘米、底板厚不小于1.0厘米、十字板高不小于10厘米、十字板厚不小于1.8厘米。　　4、工程桩成桩后的质量检查:　　工程桩成桩后的质量检查包括桩身垂直度、桩位、桩顶标高是否在允许的偏差范围内;检查桩身是否连续、单桩承载力是否满足设计要求;配置封口型桩尖的工程桩施打收锤后立即用低压电灯泡沉入管桩内腔用灯光照射检查,当管桩内腔完整干燥,说明桩身基本完好、电焊焊接质量完好、桩尖无损坏。　　九、施工中应注意的几个问题　　1、插桩时应严格检验桩身的垂直偏差,采用两个方向互成90℃的锤球调整桩身的垂直度。　　2、在整个锤打过程中应尽量保持桩锤、衬垫、桩身在同一轴线上,避免桩身受弯破损。　　3、每根桩应连续一次性打完,尽可能避免在接近设计深度时进行接桩。　　4、施打过程中应经常检查桩垫、锤垫,及时更换。　　5、接桩时上下节桩段应保持顺直,错位偏差不大于2毫米。　　6、焊好的桩接头应自然冷却,禁止用水冷却或焊好即打。　　　　参考'