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浅谈高强预应力混泥土管桩(PHC桩)在市政道路工程中的应用
2017-01-03  中国桥梁网 分享到:
关键词:软基处理 PHC管桩 

   新建市政道路中的软基处理对工程质量具有决定性的影响,是整个工程质量的关键所在,软基处理得好坏,直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。

   市政道路往往经过人口稠密、环境敏感地区,传统的处理方法对环境的影响严重,噪音、烟尘废气、固体废弃物等较难处理和避免,传统处理方法施工期间必须采取相应防护措施,会对工期、成本产生一定的影响,发展新工艺、新材料显得尤为重要。

   静力压PHC管桩的应用可减少对环境的要求和危害,也可节约施工场地,静力压桩法施工工艺具有低噪、高效、无污染、压桩过程中可预估单桩承载力等特点。随着施工机具不断改进和预制高强度预应力管桩技术的不断提高,静压桩的应用范围也不断扩展,从建筑向市政拓展,昆明珥季路K1+050―K1+260段就用静压PHC管桩来处理软基。

   该段工程临近滇池,地下水位高,地表水丰富,地基软弱,软土层厚度超过15米,而且自建民房较多且基础薄弱。该处理方法有效地减少施工机械的震动对房屋的影响,节约工期,取得较好的社会经济效益。

   施工准备重点

   桩机进场之前,先清表、排干地表水,铺筑40cm厚的碎石土施作层,调整地面平整度,提高地表承载力,以承受施工荷载。保证施工便道畅通的同时铺设施作层与压桩采取流水作业,压桩中根据桩间距和桩机横向移动距离确定一次打桩的排数,完成40m~60m后开挖桩头,施工下道工序,整个流水作业面控制在50m左右。

   静压桩施工前应进行中边桩放样,以便桩位放样。根据桩位设计图严格控制桩顶高程,以保证管线能够顺利施工。

   沉桩阶段技术措施

   静力压桩沉桩工艺分为顶压法、抱压法。

   顶压法施工工序:

   1 插桩 桩打入过程中修正桩的角度较困难,因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时,要保持位置方向正确,并及时调整。逐渐加压,认真检查,若有偏差及时纠正,必要时拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角,即用两个方向(成90°)的垂球使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整,使之保持垂直(道路用桩,竖直度要求一般,没有使用经纬仪校核桩身垂直度)。

   2 压桩 因地层较软,初压时可能下沉量较大,宜采取逐渐加荷,随着沉桩加深,沉速减慢,桩锤压力可渐增。在整个打桩过程中,要使送桩器、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将送桩器及桩架导杆方向按桩身方向调整。尽量不使管桩受到偏心荷载,以免管桩受弯或折断。管桩较难下沉时,要检查送桩器有无倾斜偏心,每根桩宜连续一次压完,以免难以继续压下。

   3 接桩 接桩时要使新接桩节与原桩节的轴线一致,施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1~1.2m时,即可进行施焊接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍,以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后,对称点焊4~6点固定,然后拆除导向箍进行接桩焊接。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行;施焊第一层时,宜适当加大电流,加大熔深。采用手工焊接,第一层用ф3.2或ф4.0的E4320型焊条,第二层以后用ф4.0~ф5.0的E4320型焊条,为保证焊接质量,焊接后要自然冷却至少1min以上才能继续沉桩,严禁水冷和焊好就沉桩。

   4 送桩 为将管桩压制设计标高,需采用送桩器,送桩器可以利用压桩锤。压桩锤的有效长度要大于地面到排污管道底的高差,设计送桩器的原则是打入阻力不能太大,容易拔出,能将压力有效地传到桩上,并能重复使用。

   抱压法施工时:抱压法压桩力对桩身产生的横向力比顶压法压桩力的一般大30% ~50%,过大的抱压力会使桩身产生竖向裂缝。在抱压压力作用下,管桩内侧壁在力的作用点处产生拉应力,外壁在力的作用点处产生远大于C80混凝土抗拉强度标准值的拉应力,致使管扩开。为保证桩身不受损坏,需要通过限制压桩力来控制顶压力和抱压力。允许的最大抱压压桩力和顶压压桩力计算公式如下:

   Pjmax≤0.45(fce-δpc)AP

   Pfmax≤1.1 Pjmax

   式中

   Pjmax―管桩允许最大抱压压桩力;

   Pfmax―管桩允许最大顶压压桩力;

   fce―管桩离心混凝土抗压强度;

   δpc―桩身截面混凝土的有效预加应力;

   Ap―桩身横截面面积。

   但在实际施工中,因压桩的挤土效应,一定数量的基桩压入后,土体中应力显著提升,后压桩的桩竖向极限承载力标准值随入土基桩数增加而不断增大,为使每根基桩都达到终压条件,压桩力也应跟随变化。施工时应保证桩顶标高达到设计要求,并注意观察抱压桩的完整性,其余要求与顶压法沉桩一致。若在施工中出现桩顶标高还未到设计高程,但桩机压力计显示压力突然剧增、骤减应该引起足够的重视,要检查桩身完整性,剧增时应该控制加压速度,以防桩身压裂,骤减可能是桩身已经压碎,也可能是地下土体承载力减小,此时应该检查桩身完整性,注意统计周围成桩压力,为判定土体的承载力提供依据。

   质量控制措施

   软基处理属隐蔽工程,又是工程质量的关键所在,在施工中对质量的监控尤为重要,为保证施工质量必须严格按规范、标准要求控制施工的过程,特别是严格把关关键过程,从桩的验收、桩位投放、插桩、垂直度、焊接、沉桩、标高等控制,每道工序,必须由专职质检员验收签字并经过监理认可,方可进入下道工序。现场应有施工、监理单位的记录人员,做好打桩记录,并签字确认,以确保打桩记录真实客观。

   1)定位控制方法:根据现场测量控制网(全站仪放的中边桩),用J2经纬仪及卷尺准确地投放桩位,偏差控制在2cm之内,并画成测量成果图,报监理单位进行桩位的复测检查,经检查合格后方可施压。

   2)标高控制方法:根据设计标高和±0.000,计算桩的入土深度,在送桩杆上用红油漆画上标线进行标识,当送桩接近设计标高时,通过水准仪的观测来控制桩顶的标高。

   3)桩位控制方法:插桩时,以定桩位的钢筋为中心点,在地表用石灰粉绘出桩位并校准桩身竖直度,另外合理安排的打桩流程,防止打桩的过程中对已打完的桩挤偏。

   4)焊接质量控制方法:严格按焊接规范操作,焊工应做系统培训,并持证上岗,配套的焊接机具性能要好,焊接材料要优。焊接后要充分自然冷却,禁止焊好就沉桩或是洒水冷却。

   结 语

   路基工程中最重要的是控制路基沉降量,提高工程经济效益,随着PHC桩技术的不断提,高静力压桩机的不断改进,现代传感技术与桩基的结合使用,自动打桩记录仪的开发使用,提高了成桩质量。静压桩将会越来越广泛的适用于城区道路工程建设领域。

   参考文献

   【1】 徐至钧,李智宇。预应力混凝土管桩基础设计与施工【M】, 北京:机械工业出版社,2005

   【2】 吕 伟,石 磊。PHC 桩加固高速公路软基的施工技术【J】, 能源技术与管理,2005,(3):53~54

   【3】 中华人民共和国交通部。JTG F10―2006 公路路基施工技术规范[S],2006

   【4】 牛志荣。地基处理技术及工程应用【M】,中国建材工业出版社,2004:1~10
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