现浇混凝土薄壁筒桩施工工艺介绍

现浇混凝土薄壁筒桩施工工艺介绍赵汉金黄定西(浙江省地质矿产工程公司杭州310016)摘要：现浇混凝土薄壁筒桩是谢庆道教授发明的一种加固软土地基的新桩型。其采用振动沉模、现场浇筑混凝土一次性成桩，加固软土地基施工速度快、工程造价低。文章介绍了现浇混凝土薄壁筒桩的技术原理、加固机理、施工设备、施工工艺、质量检测及工程应用。关键词：现浇混凝土薄壁筒桩加固软土地基工艺质量检测0引言浙江省地处东南沿海,杭嘉湖、宁绍及甬台温地区不但软土层深厚，而且软土力学指标极差。因此，高等级公路、高速铁路等大面积软土地基的处理方案显得尤其重要。目前，公路软基处理中主要的施工方法有水泥土搅拌桩、塑料排水板、强夯法和真空预压、超载预压、桩基等加固方法。每种加固技术都有它的适用性和局限性。采用桩基加固软土地基，由于施工速度快，可缩短工期，可明显增加路基的稳定性，提高地基的承载力和减小变形。现场浇筑混凝土薄壁筒桩(以下简称“筒桩”)以其独特的构想具有设计桩径大、混凝土用量少、挤土少、施工速度快等技术优势。筒桩加固软土地基实现了造价低、承载力高、地基稳定性增加和地基沉降减少等目标。目前筒桩已在高速公路等领域地基处理中有了一定的应用：主要已应用于杭州绕城南线高速公路、、上海东南片出海堤、杭千高速公路、杭宁高速公路、杭浦高速公路、07省道等工程中得到了应用，获得了较好的社会和经济效益。1筒桩地基加固原理筒桩是采取振动沉模、内管排土、现场灌注混凝土、振动拔管工艺成桩。具体步骤是依靠振动锤的振动力将内外双层成孔器打入设计深度，在成孔器环型腔体内浇筑混凝土，灌满混凝土后振动拔管，形成薄壁混凝土筒桩。筒桩作为复合地基时，为了保证桩与土共同承担荷载，并调整桩与土之间竖向荷载及水平荷载的分担比例以及减少基础底面的应力集中问题，在桩顶设置褥垫层。成桩机理为：1)模板作用。在振动力的作用下环形腔体成孔器沉入土中后浇筑混凝土，当振动模板提拔时，混凝土从成孔器下端进入环形槽孔内，空腹模板起到了护壁作用，因此不会出现缩壁和塌壁现象。从而成为成孔、护壁、浇筑一次性直接形成筒桩的工艺。2)振捣作用：成孔器振动提拔时，对混凝土有连续振捣作用，使桩体充分振动密实，由于混凝土向两侧挤压，而使筒桩壁厚度保证，混凝土密实。3)挤密作用。振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩在施工过程中由于振动、挤压和排土等原因，可对桩间土起到少量的密实作用。2施工工艺介绍2.1施工准备2.1.1筒桩施工前应具备以下资料：工程地质勘察报告，施工设计图纸，建筑场2.1.2施工前应进行施工图会审、设计技术交底；编制施工组织设计及审核确认；组织施工人员进行技术交底。2.1.3打桩前应处理高空和地下障碍物。施工场地应平整处理，桩机移动的范围内除应保证桩机垂直度的要求外，并应考虑地面的承载力，施工场地及周围应保持排水畅通，以保证施工机械正常作业。2.1.4桩基的轴线的控制点和水准点应设在不受打桩影响的地点，开工前经复合后应妥善保护，施工中应经常复测。桩基轴线位置的允许偏差得超过20mm。2.1.5筒桩工程施工前应进行试打桩，以检查设备、施工工艺、设计参数是否符合要求，数量不得少于2根。2.1.6邻近原有建（构）筑物打桩时，应采取适当的隔振措施。2.1.7供电：根据已选取的设备，单机电机功率180KW。2.1.8供水：主:用于成桩的砼搅拌，采用饮用水。2.1.9施工机械配备:主要施工设备为：起重力80-100T特大型沉管桩架、DZ120振动锤、外径1000内径760成孔器及其他辅助设备。2.2筒桩的施工工艺筒桩施工工艺流程：桩位放样----桩尖埋设----桩机就位----振动沉管----浇注拔管----桩机移位。同一工点筒桩施工顺序：原则上先施工长桩后短桩，减少挤土效应。在施工过程中具体桩机施工走向则根据实际而定。筒桩施工工艺流程附图2.2.1桩位放样：根据设计图纸、业主提供的座标、尺寸、基准点，经计算、用全站仪或经纬仪测量建立起每个工点的桩位放样控制点，打入钢筋或木桩，插上保护标识。根据施工区内的控制点再测放每个桩位中心，插上竹筷或用石灰粉撒上“十字形”标志以示桩心位置。2.2.2桩尖预制及埋设：3.2.2.1桩尖的制作质量应符合下列规定：①桩尖的表面应平整、密实，掉角的深度不应超过20毫米，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩尖表面全部面积的1%。②桩尖内外面圆度偏差不得大于桩尖直径的1%，桩尖上端内外支承面平整度不超过5mm。③预制桩尖上应标明编号、制作日期，桩尖养护时间一般应达到28天，使用前混凝土强度应达到设计要求。2.2.2.2桩位放样后，先清除桩位上的Ø1.0m范围内的填碴，再埋设桩尖，桩尖定位采用拉十字线法检验、检查，桩尖中心和桩位中心偏差要小于20mm，埋好桩尖后的现场如下图所示。2.2.3桩机就位：桩机底座架坐在钢管上，钢管下垫机台枕木，依靠桩机配备的卷扬拉动钢绳实现向前在枕木上滚动钢管而前移，横向底座在钢管上滑移而横向移动。位置初步对中后，下放成孔器，使成孔器的内外钢管底端接近桩尖顶面，再调整纵横相对位置，使桩尖顶面凸台嵌入成孔器内外管间的腔内，桩尖中心应与成孔器中心线重合。为了不使地下水和淤泥从桩尖与内外管下端接角面挤入内外之间的空腔中，对中后在桩尖的内外台阶上铺纸袋或纤维性布料，作为密封材料。2.2.4振动沉管：在振动锤的激振力作用下，作用力经成孔器传至桩尖，桩尖即随外成孔器进入土层，被成孔器排挤的泥土则进入内护壁套管，随桩尖不断进入土层，内护壁管内的土逐渐向上顶移而从内管顶端排出。2.2.4.1开始激振时应使机架和成孔器均垂直，垂直度偏差不大于1﹪。2.2.4.2在打桩过程中如发现有地下障碍应及时拔出成孔器，清除后继续施工。2.2.4.3成孔终止应符合下列要求：2.2.4.4桩端位于坚硬、硬塑的粘性土、卵砾石、中密以上的砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，桩端标高控制为辅。2.2.4.5桩端标高未达到设计要求时，应连续激振3阵，其每阵持续1分钟的平均贯入度不应大于规定的数值。2.2.4.6桩端位于软土层时，以桩端设计标高控制为主。2.2.4.7打桩时如出现异常应会同有关单位研究处理。2.2.4.8桩架或成孔器上应设置控制深度的标尺，以便准确控制成孔深度。2.2.4.9成孔达到设计要求后，应验收深度并做好记录。2.2.5灌注混凝土及振动拔管：成孔器下沉至标定（设计）深度后，从设在外护壁套管的灌注口向筒孔中灌注混凝土，并在振动的同时将外护壁套管和内护壁管向上逐渐拔出，拔出成孔器时及时添加混凝土（俗称“补料”），最后桩尖与灌注形成的混凝土筒体连成一体形成筒桩。振动、拔管和浇注砼过程中控制设计桩顶标高处砼的质量，按沉管桩质量控制要求，桩顶实际浇注面高出设计要求50cm。2.2.5.1检查成孔质量合格后应尽快浇注混凝土，灌注混凝土前，先检查成孔器内有无吞桩尖或进泥、进水。2.2.5.2从设在外护壁套管的灌注口向筒孔中灌注混凝土，混凝土灌满成孔器后开始振动拔管，提拔速度一般为0.6-1.5m/分钟，同时进行添加混凝土。振拔浇注砼过程中控制混凝土用量使桩顶混凝土标高满足设计标高要求。2.2.5.3混凝土坍落度：80~100mm。浇注混凝土时制作试件每台班应不少于1组试块。3.2.5.4混凝土超灌应大于200mm，使桩顶混凝土强度在凿除桩顶浮浆后满足设计要求。混凝土灌注应连续进行，桩混凝土的充盈系数不得小于1。2.2.5.5在施工过程中应及时作好施工记录。2.6桩顶处理成桩浇注完成后，移开桩机，立即开挖、清理桩头至设计标高，挖出内孔中碴土。筒桩实际成型如图：2.7浇筑盖板准备钢模20付，凿桩清土，经检测合格后，即可进行支模并扎筋，盖板的钢筋网预先制作好，安放后浇筑混凝土，设计砼标号C30。3、成桩质量检测方法筒桩作为新桩型、新工艺。因此质量控制要求较严格。除严格执行筒桩施工要求外，成桩以后检测显得非常重要。成桩质量检测主要手段有：3.1、低应变反射波法要求按照一定比例进行抽检，主要目的是检测桩身完整性和成桩混凝土质量。由于筒桩桩型不同于实心桩，要求桩顶至少均匀对称测试四点，击发方式采用尼龙棒、铁锤两种方式，选择最佳击发与接收距离，采集测试波曲线。3.2、高应变检测法主要用于工程桩承载力测试，由于筒桩承载力以摩擦力为主，锤击时，易产生较大贯入度，因此，测试要求进行桩顶加固，挖除筒内1.2m土层，灌以1.2m的实心混凝土，方可进行高应变测试。3.3、静载试验检查及要求试验目的：通常用来确定试桩单桩极限承载力，对于重要地段、地质复杂地段，要求进行2～3根试桩静载试验，试验方法采用慢速维持荷载法。最大荷载采用设计荷载2.0倍。试桩前应进行下列准备工作，凿除桩顶有被损或强度不足处，挖空桩顶筒内土1.5m，灌以实心混凝土，修补平整桩顶。3.4、筒桩内壁直接观察法现场开挖是检测筒桩质量最直观、最有效的方法，它不同于其它桩，因其中心为原土，故可以采用人工开挖，自上而下直接观察混凝土的桩身完整性。每个工地，可选择低应变检测有缺陷的或在施工过程出现异常的桩顶开挖。4.安装振动锤及夹持器，向外管上的受料槽内送入砼，落入内外管外管砼受料槽管锤连接器振动锤1现浇砼薄壁筒桩单体施工工艺过程：1.钻机就位，埋好环形桩尖，使成孔器的内外钢管底端分别顶住桩尖2.双管在激振力作用下逐渐下沉到预定的标高，内管中的土蕊逐渐上升。3.沉管到预定标高后御去振动锤及夹持器，并放置钢筋笼（无笼省此步）内外管间空腔内管2环形钢砼桩尖5.无钢笼时，连续送砼至桩身砼理论方量，然后边振动边上拔沉孔6.砼浇注结束,成孔器拔出地表,钻机移至下一孔位，重复上述工作。4536筒桩施工流程图示的环形空腔中，达到适量后起动振动锤稍加密实。器，上拔至适当高度后，根据量测管内砼面决定需补砼量，使浇注砼的实际高度高于设计桩顶标高50cm。的内外台阶支承面，并检验成孔器的垂直度联体筒桩直径1000，咬合长度40，咬合宽度400最终形成空心连续墙，既可抗侧压力又可充当防渗墙，实现挡土和止水二墙合一，使基坑围护设计产生新的挡土防渗结构。其施工顺序如下；