淺析某市政道路施工中的現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)應(yīng)用.doc

最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專業(yè)論文淺析某市政道路施工中的現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)應(yīng)用淺析某市政道路施工中的現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)應(yīng)用 摘要: 現(xiàn)澆混凝土管樁復(fù)合地基技術(shù)在高等級(jí)公路軟基加固中的使用,將有助于解決許多工程實(shí)踐問(wèn)題,節(jié)約成本,縮短工期,提高工程質(zhì)量。本文作者重點(diǎn)介紹了現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)在某市政道路軟基加固中的應(yīng)用。對(duì)現(xiàn)澆薄壁管樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn),樁基容許承載力超過(guò)了設(shè)計(jì)值,滿足了工程要求;通過(guò)低應(yīng)變測(cè)試分析,檢測(cè)樁樁身質(zhì)量完整。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試沉樁過(guò)程中地面水平位移和樁周土壓力的變化,發(fā)現(xiàn)薄壁管樁側(cè)向擠土效應(yīng)小,沉樁對(duì)周圍土體變形影響小。 關(guān)鍵詞: 現(xiàn)澆混凝土管樁;市政道路; 技術(shù)；地基加固 中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： 前言 我國(guó)地域遼闊,地質(zhì)條件極為復(fù)雜,特別是在沿海地區(qū)及內(nèi)地湖河沉積地區(qū)存在著許多復(fù)雜的軟土地基, 在這些地質(zhì)條件下修建高質(zhì)量的公路及建筑物都要進(jìn)行軟基處理, 以增加地基的穩(wěn)定性及減少沉降。軟基處理方法的選擇對(duì)工程質(zhì)量、工期和經(jīng)濟(jì)效益均有重要的影響。目前軟基處理中使用的方法主要有樁基、水泥土攪拌樁、強(qiáng)夯法和真空預(yù)壓、超載預(yù)壓等加固方法。每種加固技術(shù)都有它的適用性和局限性。水泥土攪拌樁施工質(zhì)量難以控制,檢測(cè)繁瑣且費(fèi)用高,加固深度也有限;超載預(yù)壓方法由于軟弱地基土的強(qiáng)度很低,存在路堤的穩(wěn)定性問(wèn)題,不能快速加載,制約了工程的進(jìn)度,因此施工工期很長(zhǎng),影響了工程投資的經(jīng)濟(jì)性。強(qiáng)夯法主要是針對(duì)透水性較強(qiáng)的軟土,加固效果明顯,而對(duì)軟粘土不適宜, 使沿海地區(qū)的粘土及淤泥質(zhì)土的加固處理受到了限制。樁基在加固軟土地基中使用,由于施工速度快,可大大縮短工期,加固處理深度不受限制,適宜各種地質(zhì)條件,能明顯增加路基的穩(wěn)定性,提高地基的承載力和減小變形。長(zhǎng)期以來(lái),無(wú)論在建筑工程還是在道路工程中,都得到普遍采用。樁基主要包括實(shí)心預(yù)制樁、現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土樁以及預(yù)制混凝土管樁等。預(yù)制實(shí)心樁較現(xiàn)場(chǎng)灌注樁造價(jià)要高; 現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土樁單方造價(jià)較低,但也不能節(jié)省混凝土材料。為此又發(fā)展了預(yù)制混凝土管樁,該樁形的單方混凝土承載力較實(shí)心混凝土樁有了較大的提高。但預(yù)制混凝土管樁的使用需要在工廠預(yù)制, 預(yù)制混凝土管樁從形式上是節(jié)省了材料,但考慮到施工和運(yùn)輸因素,又必須加入大量的鋼筋以增加強(qiáng)度抵抗施工可能帶來(lái)的破壞性, 從而增加了造價(jià)使基礎(chǔ)加固成本提高。因此,尋求使用較少的混凝土方量,以實(shí)現(xiàn)造價(jià)低、承載力高,并且地基的穩(wěn)定性增加明顯的新樁形成為巖土工程界的迫切需要解決的問(wèn)題。正是考慮到實(shí)心樁及預(yù)制管樁的不足, 工程實(shí)踐中開發(fā)了高效經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土薄壁管樁軟土地基加固技術(shù)和施工工藝, 且已開始在高等級(jí)公路中推廣應(yīng)用。 1 現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)簡(jiǎn)介 現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)吸收了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、振動(dòng)沉管樁和振動(dòng)沉模薄壁防滲墻等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。該管樁樁身強(qiáng)度高,直徑可達(dá)1.5m,有效加固深度可達(dá)25m 以上,施工工藝簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng),便于質(zhì)量控制、監(jiān)督,單樁承載力高而造價(jià)相對(duì)較低。圖1 為現(xiàn)澆混凝土管樁原理圖。該技術(shù)采取自動(dòng)排土振動(dòng)灌注而成管樁, 具體步驟是依靠管腔上部錘頭的振動(dòng)力將內(nèi)外雙層套管所形成的環(huán)形腔體在活瓣樁靴的保護(hù)下打入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度,在腔體內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)均勻澆注混凝土,之后振動(dòng)拔管,在環(huán)形域中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。為了保證樁與土共同承擔(dān)荷載, 并調(diào)整樁與樁間土之間豎向荷載和水平荷載的分擔(dān)比例以及減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中問(wèn)題,在樁頂設(shè)置褥墊層。具體為待管樁中混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后, 在樁頂鋪設(shè)一層砂石,并在砂石墊層中放置土工格柵, 使樁間土與管樁共同發(fā)揮作用,從而形成現(xiàn)澆管樁復(fù)合地基?，F(xiàn)澆混凝土管樁的設(shè)計(jì)和檢測(cè)可參照目前現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范,如建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79- 91);建筑基樁技術(shù)規(guī)范(JGJ94- 94)；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ7- 89)和基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程(JGJ/T93- 95)等。實(shí)際設(shè)計(jì)中一般選用如下參數(shù): 直徑8001500mm,壁厚100150mm,樁長(zhǎng)可達(dá)25m 以上, 混凝土等級(jí)C10C25,坍落度58cm,樁間距橫向2.54.0m,縱向間距排與排之間2.54.0m,采用梅花形或正方形布置。 圖1 現(xiàn)澆混凝土管樁 2 現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)澆混凝土管樁復(fù)合地基技術(shù)在高等級(jí)公路軟基加固中的使用,將有助于解決許多工程實(shí)踐問(wèn)題,節(jié)約成本,縮短工期,提高工程質(zhì)量。這里僅與目前工程中廣為使用的粉噴樁復(fù)合地基進(jìn)行比較,闡述其優(yōu)點(diǎn)。 （1）施工適用性?，F(xiàn)澆管樁:屬于剛性樁,樁身強(qiáng)度較高,可達(dá)到C20C25,樁徑可達(dá)1.5m,采用邊振動(dòng)邊加壓的沉管方式,處理深度大于25m;粉噴樁:屬于柔性樁,樁身強(qiáng)度低,樁徑小,一般0.5m 左右, 處理深度小, 目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有粉噴樁機(jī)最大處理深度15m左右,且深度大于10m以后,下部壓力增大,噴灰困難,粉噴樁固結(jié)往往較差。 （2）施工質(zhì)量控制?，F(xiàn)澆管樁:施工工藝簡(jiǎn)單,過(guò)程清晰,便于質(zhì)量監(jiān)督管理,可操作性強(qiáng),混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量易控制;粉噴樁:水泥灰量輸送由高壓氣流控制,實(shí)際施工時(shí),土層變化大,造成送灰壓力不均勻,因而噴灰量分布不均勻,極易出現(xiàn)攪拌不均勻,局部固結(jié)差,施工隱蔽性強(qiáng),現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)督管理困難。 （3）樁基檢測(cè)?，F(xiàn)澆管樁:采用小應(yīng)變或人工開挖進(jìn)行檢測(cè),測(cè)試費(fèi)用低,一般占工程總造價(jià)的1%2%。由于采用無(wú)損測(cè)試,檢測(cè)周期短,檢測(cè)范圍廣;粉噴樁:通常采用鉆探取芯,靜載等方法,檢測(cè)費(fèi)用高,一般占工程總造價(jià)的3%5%,檢測(cè)周期長(zhǎng),范圍小(一般占總樁數(shù)2%左右),不能全面反映整個(gè)工程質(zhì)量。 （4）加固效果?，F(xiàn)澆管樁:采用半排土半擠土沉管方式,大大提高路基承載力,如樁端至持力層,承載力是粉噴樁的10倍,且系群樁基礎(chǔ),沉降量很小;粉噴樁:樁身強(qiáng)度低,其承載效果、抗剪強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如現(xiàn)澆管樁,由于處理深度淺,下臥層沉降量大。 （5）經(jīng)濟(jì)比較,以廣東地區(qū)綜合單價(jià)為對(duì)象。現(xiàn)澆管樁:假設(shè)樁長(zhǎng)同為12m,樁徑1000mm,壁厚120mm,樁距313m,現(xiàn)澆管樁每延米綜合單價(jià)約為180 元,加固費(fèi)用為198 元/m2;粉噴樁:假設(shè)某樁長(zhǎng)12m,樁徑500mm,樁距114m,粉噴樁每延米綜合單價(jià)為32 元,加固費(fèi)用為195 元/m2?；谝陨媳容^分析:粉噴樁與現(xiàn)澆薄壁管樁軟基加固的兩種處理方法,造價(jià)方面相差不大,但現(xiàn)澆管樁具有地基適應(yīng)性好、施工質(zhì)量易控制,無(wú)需預(yù)壓、承載力高、總沉降量小、檢測(cè)方便、橋頭跳車改善程度好等粉噴樁無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此選現(xiàn)澆薄壁管樁加固軟基更經(jīng)濟(jì)、更合理。從目前對(duì)兩種不同處理方法效果從經(jīng)濟(jì)性、安全性、效果性進(jìn)行對(duì)比來(lái)看, 振動(dòng)沉模大直徑現(xiàn)澆管樁技術(shù)是代替粉噴樁技術(shù)的一個(gè)很好的方案。 3 現(xiàn)澆管樁技術(shù)在市政道路軟基加固中應(yīng)用 3.1 工程加固概況 某市政道路工程地基土層為818m 深粉質(zhì)粘土, 設(shè)計(jì)路堤填土最大高度為610m。通過(guò)堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、粉噴樁等方案比較,最終確定了現(xiàn)澆管樁復(fù)合地基加固技術(shù)方案,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)從61118m不等,工程總量為3，780 延米。設(shè)計(jì)直徑1000mm,壁厚120mm,混凝土等級(jí)C20,坍落度58cm,樁間距橫向310m,縱向間距排與排之間315m,采用正方形布置。設(shè)計(jì)718m長(zhǎng)管樁豎向極限承載力600kN。 圖2 現(xiàn)場(chǎng)施工照片 3.2 樁基檢測(cè) 該樁基工程檢測(cè)分3 種方式進(jìn)行,即: （1）現(xiàn)場(chǎng)開挖:檢查樁身外觀質(zhì)量,該項(xiàng)工作在樁基完工14天后進(jìn)行,檢查數(shù)量不得少于3 根。圖3 為開挖單根管樁樁頭。開挖結(jié)果表明,樁身混凝土結(jié)構(gòu)完整,無(wú)斷樁和空隙。 圖3 現(xiàn)場(chǎng)開挖單根管樁樁頭 （2）低應(yīng)變檢測(cè):采用反射波法對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)數(shù)量為總樁數(shù)的25%。檢測(cè)機(jī)構(gòu)“樁基低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)報(bào)告”表明:樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)C20 要求。實(shí)測(cè)各樁樁身完整,為A 類樁。 （3）靜載荷試驗(yàn):對(duì)單樁承載力進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)數(shù)量為3 根樁。曾有某公司基樁靜荷載試驗(yàn)報(bào)告表明,718m 管樁豎向極限承載力大于730kN,滿足設(shè)計(jì)要求。圖4 為靜載試驗(yàn)結(jié)果。 3.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 在樁基實(shí)施過(guò)程中,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)儀器和測(cè)試研究,測(cè)試結(jié)果如下: （1）樁周地表土的位移。從實(shí)測(cè)資料可以看出,在沉樁過(guò)程中對(duì)于地表土體的擠密近于指數(shù)形式的衰減。在距樁心215m處樁周土的位移量均小于2mm, 說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的樁間距是合理的。圖5 是成樁結(jié)束后地表位移的分布。 圖5 成樁結(jié)束后地表位移的分布 （2）沉樁過(guò)程土壓力的變化。為了測(cè)試沉樁過(guò)程中的擠土壓力,在距施打樁中心115m和3m 處成孔,在215m、510m、715m 深度處埋設(shè)垂直向土壓力盒。樁機(jī)每下沉2m 觀測(cè)一次;施打完成后不同時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)。成樁后在該樁側(cè)壁再埋設(shè)兩只土壓力盒,深度分別為215m 和4m, 目的是為了檢測(cè)在施打相鄰樁時(shí)該樁所受到的擠土壓力。從距沉樁中心3m 處實(shí)測(cè)資料中反映出的特點(diǎn):在單樁沉入時(shí),且無(wú)相鄰樁存在的情況下,沉樁的擠土壓力在上部5m 范圍內(nèi)近于一致的, 下部由于土質(zhì)較硬擠土作用明顯,因此,在5m以下土壓力要高于上部壓力。隨著沉樁深度的變化,下部土壓力也隨之上升,圖6 為距樁心3m壓力。 圖6 不同沉樁深度各測(cè)點(diǎn)土壓力 圖7 不同深度土壓力隨時(shí)間變化 圖7 顯示打樁結(jié)束后,樁周土壓力隨時(shí)間不斷地減小,由于已經(jīng)存在的樁對(duì)樁周土體已經(jīng)擠密,因此,在打入相鄰樁時(shí),對(duì)在已成樁的邊緣產(chǎn)生較大的擠壓應(yīng)力, 其應(yīng)力變化特點(diǎn)為隨沉樁深度的加深有增加的趨勢(shì),但增量有限。沿徑向土壓力也是衰減的,這一