中和华丰建设有限责任公司 宁波 315000
摘要：双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工技术根据设计要求，将内侧圆形套管、外侧Y形或X形套管、钢沉管依次和预制钢筋混凝土桩尖连接，利用打桩机将其打入土中，然后放入钢筋笼，向桩体中心圆形套管与外侧套管之间的空腔内灌注混凝土并振实，形成呈Y形或X形的混凝土桩芯，通过后注浆管向外侧套管与沉管之间的空腔内注入混凝土，形成桩侧水泥土层。
关键词：双层塑料套管；反拱曲面；异形桩
Key words：Double-layer plastic casing；Anti-arch surface；Special-shaped pile
1 前言：
异形桩是在传统圆形桩基础上发展起来的一个新桩型，异形桩不仅能最大程度地发挥地基土和桩本身的潜在能力，而且还可以节省原材料，降低工程造价，适应了桩基发展的需求。异形桩虽具有良好的力学特性，但由于桩壁较薄其抗腐蚀性能较差、桩侧抗剪强度偏低，材料消耗大，并且异形桩的施工质量较难控制，主要体现在成桩的均匀性不够、断桩现象突出、沉管拔出后对桩体影响较大等。
为解决上述地基处理过程中的难点，研发了“双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工技术”，经实际工程检验，该技术不仅有效提高了桩体抵抗横向弯矩、扭矩的能力，且施工成本低。
2 工艺原理
双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工技术的工艺原理是根据设计要求，将内侧圆形套管、外侧Y形或X形套管、钢沉管依次和预制钢筋混凝土桩尖连接，利用打桩机将其打入土中，然后放入钢筋笼，向桩体中心圆形套管与外侧套管之间的空腔内灌注混凝土并振实，形成呈Y形或X形的混凝土桩芯，通过后注浆管向外侧套管与沉管之间的空腔内注入混凝土，形成桩侧水泥土层。
反拱曲面异形桩由于反拱曲面的存在，可在横断面面积固定的情况下扩大桩体周长，改善了桩体的受力性能，提高了桩体抵抗横向弯矩、扭矩的能力。桩体内侧和外侧设置的塑料套管既可作为桩体混凝土浇筑的模板，提高了成桩质量。通过外侧异形塑料套管与圆形沉管之间的注浆管向桩侧土体压浆，可在桩周形成一定厚度的桩侧水泥土层，提高了桩体与桩侧土体的粘结强度以及桩侧土体的承载能力。桩体外侧套管的侧壁呈螺纹状，可加大桩体与外界土体的摩阻力，提高桩体的承载能力。
预制桩尖采用防腐蚀混凝土预制，且桩尖顶面预设了能与双层塑料套管紧密连接的套管插头及连接管，可确保套管与桩尖密闭连接，从底部隔断了地下水与混凝土桩体的接触。
图1 双层塑料套管反拱曲面空心异形桩结构示意图
1—内侧圆形带螺纹塑料套管、2—外侧Y形带螺纹塑料套管、6—外侧套管连接管、7—外侧塑料套管连接凸隼、8—沉管连接凹槽、9—预制钢筋混凝土桩尖、18—塑料套管接头。
3 施工工艺流程
双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工工艺流程具体做法如图2：
图2 双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工工艺示意图
4 操作要点
4.1施工准备
双层塑料套管反拱曲面空心异形桩在打设前，主要要进行设备安装检修调试、施工场地的平整、塑料套管的准备、现场放线布置桩位。桩位放线主要根据图纸规定的间距，在平整后的场地上现场放样出桩位中心位置。
4.2制作桩尖
图3 预制混凝土桩桩尖平面图
图4 预制混凝土桩桩尖剖面图
4—内侧套管连接管、5—内侧塑料套管连接凸隼、6—外侧套管连接管、7—外侧塑料套管连接凸隼、8—沉管连接凹槽、9—预制钢筋混凝土桩尖。
现场开工前应预先制作好各类所需钢材制品，如钢沉管以及钢筋笼等，焊接工艺符合国家及地方相关规范要求；已有沉管装置与设计方案相匹配的检查钢材锈蚀及形变情况，修复后方可投入使用。预制施工用桩尖，数量不小于设计桩体数量的1.1倍[1]，以防制作不合格及搬运等过程中出现破损，用于替换，预制混凝土桩桩尖的平面图和剖面图如图3和图4所示。
4.3 双层塑料套管接长
根据双层塑料套管反拱曲面空心异形桩的长度要求，用PVC粘结胶将外购的塑料套管进行接长，塑料套管接头为双层结构，采用PVC直通接头，承口深度为50mm。其套管长度要求在套管打设至设计深度，套管顶部高程不低于桩体设计高程并且有一定的富余[2]。
图5 接长的内侧圆形塑料套管
4.4 双层塑料套管与桩尖连接
分别将桩体中心的内侧圆形带螺纹塑料套管和外侧Y形带螺纹塑料套管与预制桩尖的凸隼和套管接头连接密封，并用PVC粘结剂胶结[3]。
双层塑料套管与事先预制好的桩尖主要是套管与连接管之间的连接，其主要连接方式主要采用PVC黏结胶水连接。在拼接时，要用抹布先将套管和桩尖接头的接触面擦干净，然后在套管和桩尖接头的接触面双面涂抹胶水，将套管和桩尖接头套接到位。接着旋转半圈，使胶水均匀密实，并在连接部位外裹胶带纸进行密封，以防脱落和漏水而影响成桩质量。接好的套管应并排整齐放置在地面上，不可堆放，连接好2h后方可进行打设[4]。
4.5打设套管至设计高程
放置套管采用牵引法，即将带有桩尖的塑料套管从打桩机的沉管底部由打桩机的牵引索牵引进入沉管内部，使双层塑料套管与沉管一样成竖立状态。
启动电机，先将沉管振动穿透表面覆盖层，然后静压沉管，将钢管打设至预定的深度，打设过程中要控制好垂直度[5]。
图6 垂直度控制指针
4.6检查套管深度并放置钢筋笼
在清理完毕且确认深度满足要求后，可进入下道放置异形钢筋笼的工序。钢筋笼既有增强套管桩轴向应力的作用，同时还能有效减缓混凝土在浇筑过程中的下落速度，防止混凝土离析。
图7钢筋笼横断面图
11—钢筋笼横向拉结筋、12—钢筋笼纵向受力钢筋、14—钢筋笼横向箍筋。
4.7混凝土浇筑
图8双层塑料套管反拱曲面空心异形桩横断面图
1—内侧圆形带螺纹塑料套管、2—外侧Y形带螺纹塑料套管、10—桩侧水泥土层、13—钢筋混凝土桩芯。
采用导管法进行桩身混凝土浇筑，在混凝土浇筑过程中，应根据要求制止混凝土试块。
4.8桩帽施工
在双层套管反拱曲面空心异形桩桩体检测完成后，方可进行桩帽的施工。
在桩帽混凝土浇筑前，首先要对双层套管反拱曲面空心异形桩桩体顶部混凝土进行清理并充分凿毛，以保证桩帽混凝土和桩体混凝土的可靠连接。
图9 桩帽施工
5 效益分析
5.1 技术效益
1.桩体内侧和外侧设置的塑料套管既可作为桩体混凝土浇筑的模板，提高了成桩质量；又可将混凝土桩芯与外界环境隔离，提高了桩体的抗腐蚀性能，内外侧套管的侧壁呈螺纹状，可加大桩体与外界土体的摩阻力，提高桩体的承载能力。
2.通过外侧异形塑料套管与圆形沉管之间的注浆管向桩侧土体压浆，可在桩周形成一定厚度的桩侧水泥土层，提高了桩体与桩侧土体的粘结强度以及桩侧土体的承载能力。
3.反拱曲面异形桩桩体横断面面积小，减少建筑材料的用量，承载能力强，桩体抵抗环境侵蚀的能力强。
5.2 经济效益
本技术由于采用全液压打桩机打设套管，施工噪声相对较小。本技术采取现场打设、现场浇筑两道工序分开进行的方法进行双层塑料套管空心异形桩的施工，故在遇到土层地质变化时，可灵活控制打设深度，而不像预应力管桩一样需要进行事先配桩。
5.3 社会效益
双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工技术是先采用套管成模，后集中进行混凝土现浇，保证了套管打设及桩体混凝土浇筑的连续性，与水泥浆液搅拌桩施工工艺相比，工期明显缩短，施工效率明显提高，比较适用于工期较为紧张的项目，具有一定的社会效益。
6 结论
双层塑料套管反拱曲面空心异形桩施工技术适用于设计中采用本技术所述的双层塑料套管反拱曲面空心异形桩的地基处理工程，尤其适用于建筑基础、公路、市政、堤坝等工程中对桩体承载力高、施工速度快、环境污染小的软基处理施工。经过实际工程应用得到如下结论：
1.反拱曲面异形桩由于反拱曲面的存在，可在横断面面积固定的情况下扩大桩体周长，改善了桩体的受力性能，提高了桩体抵抗横向弯矩、扭矩的能力。
2.桩体内侧和外侧设置的塑料套管既可作为桩体混凝土浇筑的模板，提高了成桩质量；又可将混凝土桩芯与外界环境隔离，提高了桩体的抗腐蚀性能，内外侧套管的侧壁呈螺纹状，可加大桩体与外界土体的摩阻力，提高桩体的承载能力。
3.预制桩尖采用防腐蚀混凝土预制，且桩尖顶面预设了能与双层塑料套管紧密连接的套管插头及连接管，可确保套管与桩尖密闭连接，从底部隔断了地下水与混凝土桩体的接触。
4.反拱曲面异形桩桩体横断面面积小，减少建筑材料的用量，承载能力强，桩体抵抗环境侵蚀的能力强。
参考文献：
[1]王新泉，陈永辉，张世民，et al.反拱曲面X形异形桩产生附加应力计算方法研究[J].工程力学，2012，29（12）：220-227.
[2]王新泉，张强，张世民，et al.考虑异形效应Y形桩端阻力产生的附加应力研究[J].岩土力学，2016，37（5）：1268-1280.
[3]杨权威.考虑异形效应的Y形桩承载机理模型试验研究[D].
[4]王新泉，张世民，崔允亮，et al.考虑异形效应Y形桩侧摩阻力产生附加应力研究[J].工程力学，2016，33（8）：194-204.
[5]李建委，王新泉，刘安远.异形效应下Y形桩沉降和单桩极限承载力研究[J].世界地震工程，2015，31（2）：162-171.
论文作者:方美财
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/23
标签：套管论文; 异形论文; 塑料论文; 曲面论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 圆形论文; 《基层建设》2019年第5期论文;