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高強預應力混凝土管樁液壓法的施工

時間:2017/3/28 11:57:45

    90年代以來,廣東湛江沿海灘塗和軟土地區,高強度預應力混凝土管樁已被推廣應用於房屋建築和橋梁、碼頭等工程中。軟土地基廣泛采用預製樁基礎,用柴油錘擊入樁時噪聲大且拌有濃煙油汙,尤其在市區中心和居民區內的施工中,有悖於環境和文明施工要求。以液壓法壓入式施工樁工藝替代錘擊,既無噪聲也對環境無任何汙染,具有廣泛的應用前景。本文以湛江自來水公司、湛江海運集團公司工程的樁基工程為例,介紹高強度預應力混凝土管樁的施工方法,設計、施工中應注意的事項及適用條件以及樁的質量控製。
 1 工程概況
   (1)湛江自來水公司綜合住宅樓工程框架結構九層,總高度為31.50m。位於湛江市海濱地帶,地質狀況:地麵以下2.5~4m為機械吹填海砂層,地表平坦,砂層往下為淤泥層,屬衝刷和淤泥環境沉積類型。第四紀軟土厚度較大,特別是第二層的淤泥層,厚度達8.50~15.20m,層麵為極具特色的海陸沉積湛江組層型。場區下水位於地表下1.20m層麵,屬上層滯水帶類型。該工程樁基設計采用高強度預應力混凝土管樁(樁徑為500mm,壁厚100mm,管樁混凝土強度C80),單樁承載力為700kN,有效樁長為26—29m,總樁數230根,采用三節接樁。基礎采用群樁上的整體筏板及局部承台。
   (2)湛江海運集團綜合住宅樓工程框架結構九層,總高度為32.10m。地質狀況屬軟土地基,從第l層~第8層均為鬆軟地層,力學性質差,第9層持力層為地表下深25m以上的厚8~14m的粘土層(?κ=190kPa)。本工程位於市區中心,周圍的東、北、西三麵為多層住宅群,距離6~8m;南麵臨街。該工程的樁基礎設計采用先張高強度預應力混凝土管樁(直徑為400mm,管樁壁厚95mm,混凝土強度為C80),單樁承載力為700kPa,樁長27~30m,總樁數289根,采用三節接樁,基礎采用群樁上分組承台。
2、預應力混凝土管樁的質量檢驗與試驗
     樁的質量檢驗液壓法壓樁同錘擊法沉樁,但可利用靜力壓樁機作反力平衡裝置進行樁的靜載試驗,可省去設置錨樁和反力梁等。為了保證工程的質量,必須分階段進行單樁承載力的靜載和動測試驗。
2.1 靜載試驗法
     以湛江海運集團綜合住宅樓的樁基質量試驗為例:管樁的靜載試驗要模擬實際荷載情況,通過靜力加壓,得出3根試樁荷載一沉降關係曲線近似 試樁的入土深度分別為-28.50m、-29.70m和-29.90m,表明均進入第9層粘土層。根據上述係列關係曲線,綜合評定確定其容許承載力,它已較好地反映單樁的實際承載力,滿足設計要求。 預應力混凝土管樁在樁身強度達到設計要求的前提下,對於粘性土,不應少於15d,且待樁身與土體的結合基本趨於穩定,才能進行試驗。
     上述試驗曲線表明,試樁的樁周摩擦阻力和端承力發揮正常,樁身質量良好,其承載力標準值均大於設計要求700kN的標準值。
     單樁豎向抗壓靜載試驗一般采用油壓千斤頂加載,千斤頂的加載反力裝置可根據現場實際條件采用如下方法:
  (1)錨樁橫梁反力裝置:由4根錨樁、主梁、次梁、油壓千斤頂以及測量儀表等組成。錨樁、反力梁裝置能提供的反力應不小於預估最大試驗荷載的1.2~1.5倍。
  (2)壓重平台反力裝置:由支墩、鋼橫梁、鋼錠、油壓千斤項及測量儀表等組成。壓重量不得少於預估試樁破壞荷載的1.2倍;壓重應在試驗開始前一次加上,並均勻穩固的放置於平台上。
2.2 動測試驗法
     動測試驗法,又稱動力無損檢測法,是檢測樁基承載力及樁身質量的一項新技術。高應變動力測試法,也是作為靜載試驗的補充。采用PDA打樁分析儀樁基測試方法,是利用重錘錘擊樁頭使樁頭產生一個永久性位移而得出樁的極限承載力和樁身結構完整資料。
海運集團綜合住宅樓樁基的動測試驗的試樁數為9根,試驗結果見表1。從表中數據看出,樁的質量和承載力均滿足設計要求。
3、液壓入樁的施工方法
  3.1 施工程序
     液壓管樁的施工程序為:測量定位一樁機就位—)複核樁位一吊樁插樁一樁身對中調直一靜壓沉樁一接樁一再靜壓沉樁一送樁一終止壓樁一樁質量檢驗一切割樁頭一填充管樁內的細石混凝土。
  3.2 施工要點
     (1)靜力壓樁單樁豎向承載力,可通過樁的終止壓力值大致判斷,但因土質的不同而異。樁的終止壓力不等於單樁的極限承載力,要通過靜載對比試驗來確定一個係數,然後再利用係數和終止壓力,求出單樁豎向承載力的標準值?κ,即?κ=k?s。如判斷的終止壓力值不能滿足設計要求,應立即采取送壓加深處理或補樁,以保證樁基的施工質量。
壓樁應控製好終止條件。湛江海運集團綜合住宅樓樁基工程,壓樁到設計樁長時,壓力表的壓力達到單樁承載力2.7倍時,即可停止壓樁,否則應增加樁長,並會同設計單位另行處理。
     (2)壓樁應連續進行,采用硫磺膠泥接樁間歇不宜過長(正常氣溫下為10~18min)3接樁麵應保持幹淨,澆注時間不應超過2min;上下校中心線應對齊,偏差不大於10mm;節點矢高不得大於1%樁長。
     (3)垂直度控製,調校樁的垂直度是沉樁質量的關鍵,須高度重視。插樁在一般情況下人土30~50㎝為宜,然後進行調校。樁機駕駛人員在施工長的組織、指揮下,掌握好雙方角度尺兩個方向上都歸零點,使樁機縱橫方向保持水平,調校垂直在規範允許值以內才能沉樁。在沉樁過程中施工員隨時觀察樁的進尺變化,如遇地質層有障礙物、樁杆偏移時,應分一二個行程逐漸調直。
  3.3 沉樁線路的選定
     預應力樁基施工時隨著人樁段數的增多,各層地質構造土體密度隨之增高。土體與樁身表麵間的摩擦阻力也相應增大,壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近,入樁線路應選擇單向行進,不能從兩側往中間進行(即所謂打關門樁),這樣地基土在人樁擠密過程中,土體可自由向外擴張,即可避免地基土上溢使地表升高,又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜,保證了群樁的工作基本均勻並符合設計值。湛江海運集團綜合住宅樓工程毗鄰居民集聚地,東、北、西三麵房屋較近,沉樁線路應為樁中心離建築物近處開壓,企圖將各土層自北向南排擠(南麵臨街無建築物),盡可能地降低擠土效應影響。·
  3.4 管樁與承台的連接方式
     上述工程管樁與承台采用剛接。管樁的樁頭均采用專用工具鋸斷,斷口平齊,故不能利用樁身內的鋼筋伸入承台作為連接的鋼筋。在樁頭的樁管內填充4200mm高的C30細石混凝土,並在混凝土中均分插入6ф14鋼筋與承台連接。圖1為管樁與承台連接大樣。
4、管樁的設計及施工中應注意的事項
     (1)管樁的造價較高,樁基礎設計時須根據上部荷載、工程地質條件等綜合考慮,多方案比較後方可采用。同一工程中樁的規格、型號不應太多,以免造成施工困難,特別是注意避免造成施工錯誤。
     (2)綜合考慮地質情況和樁身強度,確定單樁承載力。管樁為開口樁,根據現場壓樁觀察分析,在入土過程中,會較快地在樁尖處形成一土楔,使其入土時的擠土情況與閉口樁無異,故在確定單樁承載力時將開口樁按閉口樁考慮。
     (3)適當限製壓樁速度,沉樁速度一般控製在lm/min左右為宜,使各層土體能正確反映其抗剪能力。當地基表層中存在大塊石頭等障礙物時,要避免壓偏。
     (4)壓樁機應根據土質情況配足額重量或選用相應的液壓樁機。
     (5)若采用焊接法接樁時,須分層均勻地將套箍對焊的焊縫填滿,為加快施工速度,減少接樁時間,可設2~3名焊工同時施焊,焊畢停約lmin即可進行沉樁。
     (6)管樁身不受損壞;樁帽、樁身和送樁的中心線應重合;壓同一根樁應縮短停息時間。
     (7)壓樁機的液壓入樁有一定的垂直行程高度,如YZY360樁機的垂直行程為1.5m,即每入樁1.5m即鬆開抱樁器。開動油泵使之上移,再抱樁固定壓入,循環作業。在開始的第一二個行程,要特別注意控製樁身的垂直度。
     (8)記錄入樁行程深度及相應壓力值,以判別入樁情況正常與否及樁的承載能力。
    為減少靜力壓樁的擠土效應,應采取如下措施:
     a) 設置袋裝砂井或塑料排水板,以消除部分超孔隙水壓力,減少擠土現象。袋裝砂井直徑一般為70~80mm,間距l~1.5m,深度10~12m。塑料排水板的深度、間距與袋裝砂井相同。
     b) 設置隔離板樁
     c) 壓樁過程中應加強鄰近建築物、地下管線的觀測、監護

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