現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁施工工藝介紹

1、現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁施工工藝介紹趙漢金 黃定西(浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)工程公司 杭州 )摘要：現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁是謝慶道教授發(fā)明的一種加固軟土地基的新樁型。其采用振動(dòng)沉模、現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土一次性成樁，加固軟土地基施工速度快、工程造價(jià)低。文章介紹了現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁的技術(shù)原理、加固機(jī)理、施工設(shè)備、施工工藝、質(zhì)量檢測(cè)及工程應(yīng)用。關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆混凝土 薄壁筒樁 加固 軟土地基 工藝 質(zhì)量檢測(cè)0 引言浙江省地處東南沿海,杭嘉湖、寧紹及甬臺(tái)溫地區(qū)不但軟土層深厚，而且軟土力學(xué)指標(biāo)極差。因此，高等級(jí)公路、高速鐵路等大面積軟土地基的處理方案顯得尤其重要。目前，公路軟基處理中主要的施工方法有水泥土攪拌樁、塑料排水板、強(qiáng)夯法和

2、真空預(yù)壓、超載預(yù)壓、樁基等加固方法。每種加固技術(shù)都有它的適用性和局限性。采用樁基加固軟土地基，由于施工速度快，可縮短工期，可明顯增加路基的穩(wěn)定性，提高地基的承載力和減小變形?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土薄壁筒樁(以下簡(jiǎn)稱“筒樁”)以其獨(dú)特的構(gòu)想具有設(shè)計(jì)樁徑大、混凝土用量少、擠土少、施工速度快等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。筒樁加固軟土地基實(shí)現(xiàn)了造價(jià)低、承載力高、地基穩(wěn)定性增加和地基沉降減少等目標(biāo)。目前筒樁已在高速公路等領(lǐng)域地基處理中有了一定的應(yīng)用：主要已應(yīng)用于杭州繞城南線高速公路、上海東南片出海堤、杭千高速公路、杭寧高速公路、杭浦高速公路、07省道等工程中得到了應(yīng)用，獲得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。1 筒樁地基加固原理筒樁是采取振

3、動(dòng)沉模、內(nèi)管排土、現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土、振動(dòng)拔管工藝成樁。具體步驟是依靠振動(dòng)錘的振動(dòng)力將內(nèi)外雙層成孔器打入設(shè)計(jì)深度，在成孔器環(huán)型腔體內(nèi)澆筑混凝土，灌滿混凝土后振動(dòng)拔管，形成薄壁混凝土筒樁。筒樁作為復(fù)合地基時(shí)，為了保證樁與土共同承擔(dān)荷載，并調(diào)整樁與土之間豎向荷載及水平荷載的分擔(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。成樁機(jī)理為：1)模板作用。在振動(dòng)力的作用下環(huán)形腔體成孔器沉入土中后澆筑混凝土，當(dāng)振動(dòng)模板提拔時(shí)，混凝土從成孔器下端進(jìn)入環(huán)形槽孔內(nèi)，空腹模板起到了護(hù)壁作用，因此不會(huì)出現(xiàn)縮壁和塌壁現(xiàn)象。從而成為成孔、護(hù)壁、澆筑一次性直接形成筒樁的工藝。2)振搗作用：成孔器振動(dòng)提拔時(shí)，對(duì)混凝土有連

4、續(xù)振搗作用，使樁體充分振動(dòng)密實(shí)，由于混凝土向兩側(cè)擠壓，而使筒樁壁厚度保證，混凝土密實(shí)。3)擠密作用。振動(dòng)沉模大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁在施工過(guò)程中由于振動(dòng)、擠壓和排土等原因，可對(duì)樁間土起到少量的密實(shí)作用。2施工工藝介紹2.1施工準(zhǔn)備2.1.1筒樁施工前應(yīng)具備以下資料：工程地質(zhì)勘察報(bào)告，施工設(shè)計(jì)圖紙，建筑場(chǎng)2.1.2施工前應(yīng)進(jìn)行施工圖會(huì)審、設(shè)計(jì)技術(shù)交底；編制施工組織設(shè)計(jì)及審核確認(rèn)；組織施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。2.1.3打樁前應(yīng)處理高空和地下障礙物。施工場(chǎng)地應(yīng)平整處理，樁機(jī)移動(dòng)的范圍內(nèi)除應(yīng)保證樁機(jī)垂直度的要求外，并應(yīng)考慮地面的承載力，施工場(chǎng)地及周圍應(yīng)保持排水暢通，以保證施工機(jī)械正常作業(yè)。2.1.4樁基

5、的軸線的控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不受打樁影響的地點(diǎn)，開工前經(jīng)復(fù)合后應(yīng)妥善保護(hù)，施工中應(yīng)經(jīng)常復(fù)測(cè)。樁基軸線位置的允許偏差得超過(guò)20mm。2.1.5筒樁工程施工前應(yīng)進(jìn)行試打樁，以檢查設(shè)備、施工工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)是否符合要求，數(shù)量不得少于2根。2.1.6鄰近原有建（構(gòu)）筑物打樁時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)母粽翊胧?.1.7供電：根據(jù)已選取的設(shè)備，單機(jī)電機(jī)功率180KW。2.1.8供水：主:用于成樁的砼攪拌，采用飲用水。2.1.9施工機(jī)械配備:主要施工設(shè)備為：起重力80-100T特大型沉管樁架、DZ120振動(dòng)錘、外徑1000內(nèi)徑760成孔器及其他輔助設(shè)備。2.2筒樁的施工工藝筒樁施工工藝流程：樁位放樣-樁尖埋設(shè)-樁機(jī)就

6、位-振動(dòng)沉管-澆注拔管-樁機(jī)移位。同一工點(diǎn)筒樁施工順序：原則上先施工長(zhǎng)樁后短樁，減少擠土效應(yīng)。在施工過(guò)程中具體樁機(jī)施工走向則根據(jù)實(shí)際而定。筒樁施工工藝流程附圖2.2.1樁位放樣：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、業(yè)主提供的座標(biāo)、尺寸、基準(zhǔn)點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算、用全站儀或經(jīng)緯儀測(cè)量建立起每個(gè)工點(diǎn)的樁位放樣控制點(diǎn)，打入鋼筋或木樁，插上保護(hù)標(biāo)識(shí)。根據(jù)施工區(qū)內(nèi)的控制點(diǎn)再測(cè)放每個(gè)樁位中心，插上竹筷或用石灰粉撒上“十字形”標(biāo)志以示樁心位置。2.2.2 樁尖預(yù)制及埋設(shè)：3.2.2.1樁尖的制作質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定：樁尖的表面應(yīng)平整、密實(shí)，掉角的深度不應(yīng)超過(guò)20毫米，且局部蜂窩和掉角的缺損總面積不得超過(guò)該樁尖表面全部面積的1%。樁尖內(nèi)外面圓

7、度偏差不得大于樁尖直徑的1%，樁尖上端內(nèi)外支承面平整度不超過(guò)5mm。預(yù)制樁尖上應(yīng)標(biāo)明編號(hào)、制作日期，樁尖養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般應(yīng)達(dá)到28天，使用前混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.2.2.2樁位放樣后，先清除樁位上的1.0m范圍內(nèi)的填碴，再埋設(shè)樁尖，樁尖定位采用拉十字線法檢驗(yàn)、檢查，樁尖中心和樁位中心偏差要小于20mm，埋好樁尖后的現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示。2.2. 3 樁機(jī)就位：樁機(jī)底座架坐在鋼管上，鋼管下墊機(jī)臺(tái)枕木，依靠樁機(jī)配備的卷?yè)P(yáng)拉動(dòng)鋼繩實(shí)現(xiàn)向前在枕木上滾動(dòng)鋼管而前移，橫向底座在鋼管上滑移而橫向移動(dòng)。位置初步對(duì)中后，下放成孔器，使成孔器的內(nèi)外鋼管底端接近樁尖頂面，再調(diào)整縱橫相對(duì)位置，使樁尖頂面凸臺(tái)嵌入成孔器內(nèi)

8、外管間的腔內(nèi)，樁尖中心應(yīng)與成孔器中心線重合。為了不使地下水和淤泥從樁尖與內(nèi)外管下端接角面擠入內(nèi)外之間的空腔中，對(duì)中后在樁尖的內(nèi)外臺(tái)階上鋪紙袋或纖維性布料，作為密封材料。2.2. 4 振動(dòng)沉管：在振動(dòng)錘的激振力作用下，作用力經(jīng)成孔器傳至樁尖，樁尖即隨外成孔器進(jìn)入土層，被成孔器排擠的泥土則進(jìn)入內(nèi)護(hù)壁套管，隨樁尖不斷進(jìn)入土層，內(nèi)護(hù)壁管內(nèi)的土逐漸向上頂移而從內(nèi)管頂端排出。2.2.4.1開始激振時(shí)應(yīng)使機(jī)架和成孔器均垂直，垂直度偏差不大于1。2.2.4.2在打樁過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)有地下障礙應(yīng)及時(shí)拔出成孔器，清除后繼續(xù)施工。2.2.4.3成孔終止應(yīng)符合下列要求：2.2.4.4樁端位于堅(jiān)硬、硬塑的粘性土、卵礫石、中

9、密以上的砂土或風(fēng)化巖等土層時(shí)，以貫入度控制為主，樁端標(biāo)高控制為輔。2.2.4.5樁端標(biāo)高未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)連續(xù)激振3陣，其每陣持續(xù)1分鐘的平均貫入度不應(yīng)大于規(guī)定的數(shù)值。2.2.4.6樁端位于軟土層時(shí)，以樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高控制為主。2.2.4.7打樁時(shí)如出現(xiàn)異常應(yīng)會(huì)同有關(guān)單位研究處理。2.2.4.8樁架或成孔器上應(yīng)設(shè)置控制深度的標(biāo)尺，以便準(zhǔn)確控制成孔深度。2.2.4.9成孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，應(yīng)驗(yàn)收深度并做好記錄。2.2. 5灌注混凝土及振動(dòng)拔管：成孔器下沉至標(biāo)定（設(shè)計(jì)）深度后，從設(shè)在外護(hù)壁套管的灌注口向筒孔中灌注混凝土，并在振動(dòng)的同時(shí)將外護(hù)壁套管和內(nèi)護(hù)壁管向上逐漸拔出，拔出成孔器時(shí)及時(shí)添加混凝土（俗稱

10、“補(bǔ)料”），最后樁尖與灌注形成的混凝土筒體連成一體形成筒樁。振動(dòng)、拔管和澆注砼過(guò)程中控制設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高處砼的質(zhì)量，按沉管樁質(zhì)量控制要求，樁頂實(shí)際澆注面高出設(shè)計(jì)要求50cm。2.2.5.1檢查成孔質(zhì)量合格后應(yīng)盡快澆注混凝土，灌注混凝土前，先檢查成孔器內(nèi)有無(wú)吞樁尖或進(jìn)泥、進(jìn)水。2.2.5.2從設(shè)在外護(hù)壁套管的灌注口向筒孔中灌注混凝土，混凝土灌滿成孔器后開始振動(dòng)拔管，提拔速度一般為0.6-1.5m/分鐘，同時(shí)進(jìn)行添加混凝土。振拔澆注砼過(guò)程中控制混凝土用量使樁頂混凝土標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高要求。2.2.5.3混凝土坍落度： 80100mm。澆注混凝土?xí)r制作試件每臺(tái)班應(yīng)不少于1組試塊。3.2.5.4混凝土超灌應(yīng)

11、大于200mm，使樁頂混凝土強(qiáng)度在鑿除樁頂浮漿后滿足設(shè)計(jì)要求?；炷凉嘧?yīng)連續(xù)進(jìn)行，樁混凝土的充盈系數(shù)不得小于1。2.2.5.5在施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)作好施工記錄。2.6樁頂處理成樁澆注完成后，移開樁機(jī)，立即開挖、清理樁頭至設(shè)計(jì)標(biāo)高，挖出內(nèi)孔中碴土。筒樁實(shí)際成型如圖：2.7澆筑蓋板準(zhǔn)備鋼模20付，鑿樁清土，經(jīng)檢測(cè)合格后，即可進(jìn)行支模并扎筋，蓋板的鋼筋網(wǎng)預(yù)先制作好，安放后澆筑混凝土，設(shè)計(jì)砼標(biāo)號(hào)C30。 3、成樁質(zhì)量檢測(cè)方法筒樁作為新樁型、新工藝。因此質(zhì)量控制要求較嚴(yán)格。除嚴(yán)格執(zhí)行筒樁施工要求外，成樁以后檢測(cè)顯得非常重要。成樁質(zhì)量檢測(cè)主要手段有：3.1、低應(yīng)變反射波法要求按照一定比例進(jìn)行抽檢，主要目的是檢測(cè)樁身完整性和成樁混凝土質(zhì)量。由于筒樁樁型不同于實(shí)心樁，要求樁頂至少均勻?qū)ΨQ測(cè)試四點(diǎn)，擊發(fā)方式采用尼龍棒、鐵錘兩種方式，選擇最佳擊發(fā)與接收距離，采集測(cè)試波曲線。3.2、高應(yīng)變檢測(cè)法主要用于工程樁承載力測(cè)試，由于筒樁承載力以摩擦力為主，錘擊時(shí)，易產(chǎn)生較大貫入度，因此，測(cè)試要求進(jìn)行樁頂加固，挖除筒內(nèi)1.2m土層，灌以1.2m的實(shí)心混凝土，方可進(jìn)行高應(yīng)變測(cè)試。3.3、靜載試驗(yàn)檢查及要求試驗(yàn)?zāi)康模和ǔＳ脕?lái)確定試樁單樁極限承載力，對(duì)于重要地段、地質(zhì)復(fù)雜地段，要求進(jìn)行23根試樁靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用慢速維