PHC管樁復(fù)合地基在津秦客專的應(yīng)用

謝紅山

(中鐵二十二局集團(tuán)公司，北京 100043)

PHC(Prestress High Concrete)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁復(fù)合地基用于路基工程屬剛性樁加固體，具有較高的抗拉、抗彎、抗壓和抗剪能力，可以有效提高地基的承載力，控制路基的沉降。因此，在客運(yùn)專線得以廣泛采用。

1 工程概況

津秦鐵路客運(yùn)專線濱海站位于天津市濱海新區(qū)，站場起訖里程為DK41+932～DK44+822，共計2.89 km。工程中心區(qū)域正處在地面沉降最為嚴(yán)重的地區(qū)，廣泛沉積有不同厚度的軟土，以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主。地基處理工程設(shè)計為復(fù)合地基，采用預(yù)應(yīng)力管樁對既有地面進(jìn)行擠密加固。正線下及咽喉區(qū)域采用預(yù)應(yīng)力管樁，直徑為500 mm，中心距離為2 000 mm，樁長為15 m～20 m，樁頂鋪設(shè)碎石墊層和混凝土板，設(shè)計單樁承載力為600 kN，復(fù)合地基承載力為250 kPa，設(shè)計原則為采用剛性樁復(fù)合地基理論進(jìn)行承載力控制設(shè)計，主要是發(fā)揮PHC管樁的豎向承載性能。

2 PHC管樁施工

2.1 施工方案

預(yù)應(yīng)力管樁采用打入式或壓入式施工。采取壓入式施工時，隨時檢查管樁在壓入施工時的垂直度和穩(wěn)定性;采取打入式施工時，隨時檢查樁頭部重錘擊實部位混凝土或鋼板的完好性，保證施工質(zhì)量。工藝流程見圖1。

2.2 施工方法比較

2.2.1 打入式施工

1)測量放線。沉樁前先放出定位軸線和控制點。群樁點位誤差應(yīng)小于20 mm，在沉樁過程中，要經(jīng)常對控制點進(jìn)行復(fù)核。2)打樁順序。當(dāng)樁較密集時，從中間向四周對稱施打，或由中間向兩邊對稱施打。當(dāng)樁較稀疏時采用由一側(cè)向另一側(cè)單一方向施打，即逐排施打。根據(jù)樁的規(guī)格、入土深度、長度的不同，先大后小、先深后淺、先長后短。3)吊樁。先將管樁從堆放點用吊車水平吊運(yùn)到樁架附近，再利用樁機(jī)上專門設(shè)置的起樁重鉤及卷揚(yáng)機(jī)吊樁就位。吊車平吊運(yùn)移管樁采用兩頭勾頭法，機(jī)架上附設(shè)起重鉤吊樁就位時，采用一點綁扎法，其綁扎起吊點位置離樁端0.3L(L為樁管長度)。4)插樁(植樁)。樁起吊提升到垂直狀態(tài)后，將樁上頭套入錘頭下部固有送樁器，然后將樁尖準(zhǔn)確的放在樁位上，緩緩施工將樁插入土中1.5 m左右位置，停止施壓。在機(jī)架前，側(cè)呈90°的兩個方向，各距機(jī)架25 m左右處，架設(shè)經(jīng)緯儀，檢查調(diào)直樁身垂直度?？刂浦矘稑渡泶怪倍绕钤?%以內(nèi);樁位(縱橫向)允許偏差為d/4。5)沉樁。沉樁前選用15 cm厚的直紋木墊作為錘墊，樁墊用麻袋、木夾板，壓縮后厚度不小于12 cm，錘擊過程中經(jīng)常檢查及時更換。沉樁時，繼續(xù)用兩臺經(jīng)緯儀交叉檢查樁身垂直度，邊校正樁身垂直度邊往下沉樁，避免由于樁身傾斜產(chǎn)生管樁損壞。樁身傾斜率超過1%時，應(yīng)找出原因并進(jìn)行糾正。初打時關(guān)閉供油泵油門，使錘冷打。當(dāng)貫入度小于100 mm/擊時，再開啟油門正常打樁，正常打樁采用重錘輕擊。錘落距控制在1.5 m以內(nèi)。打樁應(yīng)連續(xù)施打不宜停歇時間過長，防止樁周土固結(jié)，增大沉樁阻力。6)接樁。在下段樁頂距離地面0.5 m～1.0 m處(但應(yīng)避免樁尖接近硬持力層或樁尖處于硬持力層中)，可進(jìn)行接樁，采用焊接法。因本工程場地上部地基土較為松軟，第一節(jié)樁壓沉?xí)r，原起吊樁時綁扎在樁身上的鋼絲繩不宜拆解，以防止樁在自重作用下下滑。當(dāng)樁沉入到接樁位置(頂端高出地面1.0 m左右)仍有下滑趨勢時，則采用鋼夾板將樁夾持住后再進(jìn)行下道接樁工序。下樁段的中心線偏差不大于5 mm，節(jié)點彎曲矢高不得大于樁段的0.1%。7)收錘標(biāo)準(zhǔn)。打入樁采用樁長和貫入度雙控制，以設(shè)計樁長為主，貫入度為輔。最后貫入度的確定根據(jù)試驗樁的結(jié)果，用水準(zhǔn)儀測量樁頂標(biāo)高，確定最后1 m每10擊的下沉量和總錘擊數(shù)。8)沉樁施工記錄。沉樁時詳細(xì)、準(zhǔn)確地填寫沉樁記錄，記錄每米的錘擊數(shù)，距設(shè)計標(biāo)高2 m～3 m時則以30 cm為單位記錄錘擊數(shù)、最后連續(xù)錘擊3陣每陣10擊的貫入度及樁頂標(biāo)高。

2.2.2 壓入式施工

壓入式施工與打入式施工工況基本相同，只是在壓樁與沉樁方法上不同。

1)壓樁。壓樁順序，遵循減少擠土效應(yīng)，避免管樁偏位的原則。先深后淺，先大后小;盡量避免樁機(jī)反復(fù)行走，擾動地面土層。施工中經(jīng)常檢查，有無因擠壓情況造成測放樁位偏移。壓好第1節(jié)樁至關(guān)重要。首先要調(diào)平機(jī)臺，管樁壓入前要準(zhǔn)確定位、對中。在壓樁過程中，用經(jīng)緯儀和吊線錘在互相垂直的兩個方向，監(jiān)控樁的垂直度，其垂直度偏差不大于0.5%。在壓樁過程中，隨時檢查壓樁壓力、壓入深度，當(dāng)壓力表讀數(shù)突然上升或下降時，應(yīng)停機(jī)對照地質(zhì)資料進(jìn)行分析，查明是否碰到障礙物或產(chǎn)生斷樁等情況。如設(shè)計中對壓樁壓力有要求時，其偏差應(yīng)在±5%以內(nèi)。遇到下列情況之一時，應(yīng)暫停壓樁，并及時研究、處理:

a.壓力值突然下降，沉降量突然增大;

b.樁身混凝土剝落、破碎;

c.樁身突然傾斜、跑位，樁周涌水;

d.地面明顯隆起，鄰樁上浮或位移過大;

e.按設(shè)計圖要求的樁長壓樁，壓樁力未達(dá)到設(shè)計值;

f.單樁承載力已滿足設(shè)計值，壓樁長度未達(dá)到設(shè)計要求。

樁壓好后樁頭高出地面的部分應(yīng)及時截除。截除采用鋸樁器截割，嚴(yán)禁用大錘橫向敲擊或扳拉截斷。

對需要送樁的管樁，送至設(shè)計標(biāo)高后，其在地面遺留的送樁孔洞，應(yīng)立即回填覆蓋，以免樁機(jī)行走時引起地面沉陷。

預(yù)應(yīng)力管樁的垂直度偏差應(yīng)不大于1%。

2)終壓。終壓的技術(shù)參數(shù)一般采用雙控，根據(jù)設(shè)計要求，采用以標(biāo)高控制為主、送樁壓力控制為輔或者相反，應(yīng)視設(shè)計要求和工程的具體情況確定。終壓后的樁頂標(biāo)高，采用水準(zhǔn)儀控制，其偏差為±50 mm。

2.3 錘樁與壓樁優(yōu)缺點

錘擊沉樁是采用錘擊打樁機(jī)將預(yù)制樁打入土層，其缺點:噪聲很大，一般市區(qū)不允許使用;優(yōu)點:施工速度較快。

靜力壓樁若遇到一般風(fēng)化巖層，不宜壓入。優(yōu)點:噪聲很小、施工速度快;缺點:成樁根據(jù)地質(zhì)條件，強(qiáng)風(fēng)化巖層不宜成樁壓入。

根據(jù)施工情況可以看出，錘擊法對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較好，若自上而下均為中密以上砂層，則采用靜壓法施工難度較大，但采用重型柴油錘則較易施打;靜壓法因沖擊力不大，樁的破損率相對較小，如在“上軟下硬，軟硬突變”的地層中，錘擊法可造成樁破損率高達(dá)20%以上。實踐證明，管樁施工方法可根據(jù)地質(zhì)情況及設(shè)計要求靈活選擇，以提高成樁質(zhì)量及施工效率。

3 質(zhì)量控制

施工過程中樁身質(zhì)量檢查可采用直觀法檢查，并采用低應(yīng)變反射波法對樁身質(zhì)量進(jìn)行抽查，檢測樁數(shù)不少于總樁數(shù)的20%。對于兩節(jié)以上的管樁，單樁承載力和樁身完整性檢測包括高應(yīng)變法檢測，檢測樁數(shù)不少于總樁數(shù)的2%。

采用靜載試驗進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力驗收檢測，單樁的極限承載力值不小于設(shè)計值，抽檢數(shù)不小于總樁數(shù)的2%。采用堆載法進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢驗，不小于設(shè)計值，抽檢1%。沉樁質(zhì)量符合表1規(guī)定，樁的承載力滿足設(shè)計要求。

表1 管樁質(zhì)量檢查項目及允許值

管樁施打完畢后，按設(shè)計要求及施工規(guī)范進(jìn)行垂直荷載試驗。

4 常見質(zhì)量問題及控制措施

4.1 樁身斷裂

1)主要現(xiàn)象。在沉樁過程中，樁身突然傾斜錯位，貫入度突然增大。

2)預(yù)防措施。a.施工前對樁位下障礙物進(jìn)行清理，必要時采用釬探檢查;b.加強(qiáng)樁體外觀檢查，使之符合規(guī)范要求;c.在插樁過程中如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時糾正;接樁時要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上，端面間隙要加墊鐵片塞牢。

4.2 樁頂損壞

預(yù)防措施:1)加強(qiáng)管樁進(jìn)場檢驗，確保滿足要求;2)沉樁前檢查樁頂有無凹凸現(xiàn)象，其端面是否垂直于軸線，樁尖是否偏斜，若不符合規(guī)范要求必須修補(bǔ)處理后方可使用;3)檢查樁機(jī)與樁的接觸面是否平整，如不平整應(yīng)進(jìn)行處理。

4.3 樁位偏移

預(yù)防措施:1)施工前對樁位下障礙物進(jìn)行清理，必要時采用釬探檢查;2)在插樁過程中如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時糾正;接樁時要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上，焊接應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范;3)管樁施工期間不得開挖基坑，待樁全部施打完畢，停置兩周后才能開挖;4)對場地加強(qiáng)降水或排水措施。

5 結(jié)語

通過對施工完成的PHC管樁檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，滿足設(shè)計及規(guī)范要求，說明PHC管樁應(yīng)用于濱海地區(qū)軟土路基能有效提高地基承載力，滿足路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。

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