前言
近年來，預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)在快速、高鐵及高速公路軟土路基上廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于橋頭、涵洞及大面積的軟土地基處理。隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展，將更大地推動預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的成熟與應(yīng)用。為此，預(yù)應(yīng)力管樁在大面積軟基處理施工領(lǐng)域有著非常好的應(yīng)用前景。
1、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁工藝原理
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種打入土中，橫截面尺寸比其長度小得多的管狀細(xì)長構(gòu)件，其主要作用是提高地基承載力，其支撐力是由樁側(cè)摩阻力和樁端阻力兩部分組成。
澆筑完樁帽混凝土后，鋪設(shè)土工格柵，利用土工格柵良好的延展性和整體抗剪性，均勻的縱、橫向抗拉性，高抗疲勞性和耐腐蝕性的特點(diǎn)，增加路基的穩(wěn)定力矩，提高軟基的整體穩(wěn)定性，加快了路基的填筑速度。
2、適用范圍
預(yù)應(yīng)力管樁適用于濕陷性黃土和膨脹土區(qū)域內(nèi)，地基的濕陷量或膨脹量較大情況時；
當(dāng)建筑物荷載過大，地基軟弱，地下水位較高而采用明挖基礎(chǔ)沉降量過大，建筑物又不允許有較大沉降條件下；當(dāng)建筑物內(nèi)外地面有大面積堆載，使軟弱地基產(chǎn)生較大變形，或當(dāng)基礎(chǔ)可能有不均勻沉降而對建筑物造成危害的情況下；當(dāng)建筑物承受較大豎向荷載和水平荷載，對建筑物有特殊要求時。當(dāng)?shù)乇碥浲翆虞^厚，不宜作基礎(chǔ)持力層，或地基中有暗溝、深坑、古河道等情況。
3、技術(shù)特點(diǎn)
上部荷載通過樁基礎(chǔ)傳遞給土層，它是深基礎(chǔ)中常用的一種形式，能較好地適應(yīng)各種軟弱地質(zhì)條及荷載情況，具有承載力大、穩(wěn)定性好、沉降值小等特點(diǎn)，并能采用機(jī)械化施工，大大提高了放工進(jìn)度。
4、施工設(shè)備選型
預(yù)應(yīng)力管樁施工采用錘擊的方法。錘擊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是嵌巖能力強(qiáng)，體積小行走靈活，適合于打設(shè)處理深度比較大的樁，對場地的要求也比較小。靜壓機(jī)具有無噪音、無振動和無污染的優(yōu)點(diǎn)，適合在靠近居民區(qū)的場地施工；缺點(diǎn)是設(shè)備體積大、自重大，要求施工場地要平整并有一定的承載力。
5、施工工藝流程
施工工藝流程見圖1
圖1預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程圖
6、施工操作要點(diǎn)
?。?）平整場地
將施工場地內(nèi)的雜物清理干凈，高低起伏處用推土機(jī)推平，形成一個整體工作面供機(jī)械施工。
（2）施工放樣
首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙繪制施工放樣平面圖，監(jiān)理審核合格后測量組用全站儀精確放樣出管樁處理范圍邊線控制樁。中間樁位拉鋼尺準(zhǔn)確定位，插竹釬標(biāo)識。
?。?）運(yùn)輸存放
管樁運(yùn)輸采用長掛車，分層疊放、錯位布置、捆綁牢固，懸臂部分不超過1.5m?，F(xiàn)場堆放場地要平整，堆高不超過5層。施工時，按照“長樁管在下，短樁管在上”的順序進(jìn)行施工。
?。?）起吊
管樁的長細(xì)比大、自重大，在起吊過程中，過大的動荷載易使管樁產(chǎn)生破壞。正確的起吊方法是：兩支點(diǎn)法或兩頭勾吊法，吊樁送至樁機(jī)附近時，采用單點(diǎn)吊樁，吊點(diǎn)設(shè)在0.3倍樁長處，開始垂直起鉤，平穩(wěn)地把樁送到打樁機(jī)夾樁器中，同時使樁尖對準(zhǔn)樁位中心，緩緩放下插入土中。在吊裝過程中輕吊輕放，避免拖吊破壞。
?。?）穩(wěn)樁
當(dāng)樁尖進(jìn)入土中300mm～500mm后，用經(jīng)緯儀或用支架線墜調(diào)整樁的垂直度（測量儀器一般在距樁機(jī)15m以外處架設(shè)），觀測時，上端與下端的垂直度偏差應(yīng)≤1%（接樁時，第一節(jié)樁入土后垂直度偏關(guān)不超過0.5%）。
?。?）沖程
管樁施工時，柴油錘最大沖程不超過2m，施工時，按1.8m控制，最后1米沖程為1.2米。
?。?）壓樁
由測量人員根據(jù)邊樁控制樁，用J2級經(jīng)緯儀定位放樣后，在樁身上劃出以米為單位的長度標(biāo)記，以便觀察樁的入土深度及記錄每米沉樁的錘擊數(shù)；第一節(jié)管樁起吊就位插入地面時的垂直度偏差不得大于0.5%，在兩個成90度的方向上同時觀測、校正；保證施工過程中，樁錘、樁帽和樁身的中心線應(yīng)重合，否則管樁受到偏心錘打，容易發(fā)生受彎而折斷。焊接接樁時樁頭應(yīng)高于地面0.5～1.0m，上下節(jié)樁段保持順直，錯位偏差不宜大于2mm。焊好的樁頭應(yīng)自然冷卻后方可繼續(xù)錘擊，時間不少于8min，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即打；打樁時錘墊選用15cm厚直紋木墊，樁墊用麻袋、木夾板，壓縮后厚度12cm左右，錘擊過程中經(jīng)常檢查及時更換；管樁的總錘擊數(shù)不宜大于2000，最后1m錘擊數(shù)不宜超過250；送樁前應(yīng)檢查樁的垂直度；軟土層中施工，每根樁宜連續(xù)施打，停置時間不宜太長。
?。?）接樁
第一節(jié)樁頭高于地面1m左右時，將第二節(jié)樁吊放在下節(jié)樁端板上，依靠定位板將上下兩節(jié)樁接直，新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線一致，錯位偏差不大于2mm。上下樁如果有間隙，用契型鐵片全部墊實(shí)。管樁焊接之前，上下端面用鐵刷清理干凈，露出金屬光澤。焊接時分層焊接，四周先對稱點(diǎn)焊6點(diǎn)，減少焊縫變形引起節(jié)點(diǎn)彎曲，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿，焊接層數(shù)為3層，層間焊皮要清理干凈，焊縫達(dá)到三級焊縫要求，焊接好的樁頭嚴(yán)禁澆水冷卻。接樁處的焊縫應(yīng)自然冷卻不少于8min。管樁焊接施工應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的焊工按照技術(shù)規(guī)程的要求認(rèn)真進(jìn)行。接樁時，新接樁未固定前，也要用經(jīng)緯儀在成90度夾角兩方向觀測垂直度，調(diào)整樁機(jī)水平。
?。?）收錘
收錘標(biāo)準(zhǔn)對打樁工程質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，控制收錘能減少打樁破損率，保證樁身質(zhì)量，確保送樁樁深達(dá)到設(shè)計(jì)值。
根據(jù)試樁所采集的施工數(shù)據(jù)（見施工數(shù)據(jù)表1），管樁采用最后1米的最后10cm每分鐘平均值作為停打貫入度，以最后1米的錘擊數(shù)量、平均貫入度及停打貫入度作為收錘標(biāo)準(zhǔn)。
表1施工數(shù)據(jù)表（最后1米）
在實(shí)測數(shù)值與上述數(shù)值偏差不大時，即在1米范圍內(nèi)貫入度沒有發(fā)生急劇變化，可以認(rèn)定管樁達(dá)到設(shè)計(jì)地質(zhì)深度并滿足設(shè)計(jì)承載力要求。
?。?0）管樁檢測
管樁檢測底應(yīng)變檢測數(shù)量為總樁數(shù)的10%；單樁荷載試驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的2‰。
?。?1）樁帽混凝土
管樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，支立樁帽模板，綁扎樁帽鋼筋，澆注樁帽混凝土。
7、施工注意事項(xiàng)
（1）打樁前必須對樁的質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，其質(zhì)量和規(guī)格必須符合設(shè)計(jì)要求。吊樁前重復(fù)檢查樁架、樁位、樁身，質(zhì)量合格后始可插樁；
（2）錘擊打樁宜重錘低擊，打樁前從兩個方向檢查確認(rèn)樁錘、樁帽與樁身保持在同一軸線上。
?。?）當(dāng)管樁接長時，長樁在下部，其入土部分樁段的樁頭宜高出地面1m左右，下節(jié)樁的樁頭處設(shè)導(dǎo)向鋼筋以方便上節(jié)樁就位，接樁時上下節(jié)樁段保持順直，端板焊接牢固、平齊，不得歪斜，并符合有關(guān)規(guī)范要求。
?。?）打樁過程中防止偏移。遇下列情況暫停打樁，并及時與設(shè)計(jì)、監(jiān)理等有關(guān)人員研究處理：
?、儇炄攵劝l(fā)生突變；
?、诔翗度胪辽疃扰c設(shè)計(jì)要求差異較大；
?、蹣额^混凝土剝落、破碎或樁身混凝土出現(xiàn)裂縫或破碎；
?、軜渡硗蝗粌A斜、跑位；
?、莸孛婷黠@隆起、鄰樁上浮或位移過大；
?、蘅傚N擊數(shù)超過規(guī)定值。
?、邔Πl(fā)生“假極限”、“吸入”、上浮、下沉現(xiàn)象和射水沉樁必須進(jìn)行復(fù)打。
8、質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
?。?）樁的混凝土表面質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定：
?、贅兜睦饨瞧茡p深度應(yīng)在10mm以內(nèi)；
?、陬A(yù)應(yīng)力混凝土不得有裂縫（表面收縮裂縫除外）；
?、刍炷凉軜侗砻媪芽p深度不應(yīng)大于7mm，裂縫寬度不應(yīng)大于0.15mm。橫向裂縫長度：管樁不應(yīng)大于直徑或?qū)蔷€1/3；縱向裂縫長度：管樁不大于直徑或?qū)蔷€的1.5倍。
檢驗(yàn)方法：觀察、尺量或刻度放大鏡檢查。
?。?）樁的入土深度符合設(shè)計(jì)要求。
（3）樁頂高程和樁頭處理應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
（4）打入樁地基處理后，按設(shè)計(jì)要求檢驗(yàn)樁的承載力滿足設(shè)計(jì)要求。
檢驗(yàn)方法：底應(yīng)變檢測、單樁荷載試驗(yàn)。
檢驗(yàn)數(shù)量：底應(yīng)變檢測數(shù)量為總樁數(shù)的10%；單樁荷載試驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的2‰。
?。?）樁位、傾斜度的允許偏差、見表2打入樁施工允許偏差表。
表2打入樁施工允許偏差表
9、結(jié)束語
隨著我國高鐵的飛速發(fā)展，在軟土地基上穿越高鐵的施工也越來越多，軟土地基處理已成為影響高鐵工程質(zhì)量和工期的關(guān)鍵技術(shù)。由于高速鐵路工程穿越不同的地質(zhì)區(qū)域，尤其在沿海地區(qū)，地基土強(qiáng)度低，壓縮性差同時還具有流變性。軟土地基的處理已引起設(shè)計(jì)、施工和管理人員的高度重視，近年來工程實(shí)踐已積累了大量的處理方法。國外也有一些較為先進(jìn)的處理法，諸如；輕型填方處理法、加固填方處理法、土工織物處理軟土地基法、深層拌處理法、凍結(jié)法和注入化學(xué)藥劑法、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理軟土地基等。
不同的軟土地基可采用不同的處理方法，依據(jù)各種軟基處理法的原理，并根據(jù)土質(zhì)類型、地基條件、道路條件、施工條件和建設(shè)費(fèi)用合理選擇恰當(dāng)方法，來獲得最佳的處理效果，也可采用復(fù)合處理法，發(fā)揮各方法的優(yōu)勢，達(dá)到最好的處理效果。
本文根據(jù)中鐵九局在丹大快速鐵路軟土路基地段采用管樁處理的施工實(shí)踐，對其原理和實(shí)際應(yīng)用的各種方法做一些淺顯的闡述。
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