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摘要：近年来, 随着预应力管桩技术不断成熟, 在工程中的应用越来越广泛, 特别是在软土地基地区,温州绕城高速公路第七标段预应力管桩处理过程分析，通过工程实例, 介绍了预应力管桩的应用。
关键词：预应力管桩; 软土路基; 应用
软土地基具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性强、承载能力低等特点，是公路工程建设中遇到的难点之一，也是勘查设计与施工重点控制的一个环节。软土地基处理是否合理是公路后期运营是否顺畅的重要因素。
一、地基加固原理
1、桩体本身的作用。预应力管桩在复合地基中起到了桩体支撑作用, 极大程度提高地基承载力, 其单桩复合地基的桩体应力比n=24.3一29.4, 四桩复合地基桩体应力比n=31.4一35.2。
2、挤密作用。预应力管桩采用振动沉管法施工, 由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密, 使其含水量、孔隙比、压缩系数重度、压缩模量等均有所改变。
3、桩帽及褥垫层作用。保证桩、地基土共同承担荷载, 减少基础底面的应力集中, 通过桩帽及褥垫层厚度可以调整桩和地基土对荷载的分担比例( 包括水平荷载及竖直荷载) 。
4、试压桩。1）试桩要求。为确定单桩承载力是否满足设计要求以及实际施工控制桩长, 打桩前进行了单桩竖向抗压静载试验。2)试桩过程。试桩数量为三根,静载试验采用堆载静压，设计单桩承载力850KN。第一根最大试验荷载1360kN, 极限荷载1190KN，最大沉降量57.71mm，极限荷载对应沉降量14.43mm；第二根最大试验荷载1360kN, 极限荷载1190KN，最大沉降量59.94mm，极限荷载对应沉降量13.47mm；第三根最大试验荷载1360kN, 极限荷载1190KN，最大沉降量45.36mm，极限荷载对应沉降量10.63mm；3）试桩结果。试桩均为正式工程桩,满足设计要求, 此时的桩进尺为44m。
三、施工过程
1、场地整平及垫层的施工。对原有地基表面进行处理, 换填50cm 厚混合料进行找平, 并使其具有一定的强度, 便于沉管机能够调平、立稳以及行走。
2、放桩位线。根据施工图纸进行桩位标识、编号、分区, 列出各桩施工顺序。
3、沉桩。1）插桩定位。桩打入过程中修正桩的角度较困难, 因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时, 要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下, 认真检查, 若有偏差应及时纠正, 必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角, 即用两个方向( 互成90°) 的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处, 并经常加以调平, 使之保持垂直。2）锤打。因地层较软, 初打时可能下沉量较大, 宜采取低提锤,轻打下, 随着沉桩加深, 沉速减慢, 起锤高度可渐增。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在整个打桩过程中, 要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打, 以免管桩受弯受权。打桩较难下沉时, 要检查落锤有无倾斜偏心, 特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适, 需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完, 不要中断, 以免难以继续打下。
3）接桩。接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致, 两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1一1.2m 时, 即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍。上节桩找正方向后,对称点焊4~6 点加以固定, 然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行, 施焊第一层时, 宜适当加大电流, 加大熔深。采用手工焊接, 第一层用ф3.2 或ф4.0的E4320 型焊条, 第二层以后用ф4.0一5.0 的E4320 型焊条, 要保证焊接质量。4）送桩。为将管桩打到设计标高, 需要采用送桩器, 送桩器用钢板制作, 长4m。设计送桩器的原则是打入阻力不能太大, 容易拔出, 能将冲击力有效地传到桩上, 并能重复使用。
4、褥垫铺设。预应力管桩在桩头处理结束后, 为保证路基整体受力均衡, 沉降一致, 在地基上铺一层30cm 厚的级配碎石褥垫层, 限制最大粒径不超过3cm。虚铺后采用静力压实, 严禁使用振动能量较大的机械设备进行压实, 当桩间含水量不大时可人工分层( 10cm 一层) 夯实。
四、施工中质量控制及检测
1、桩体检测。桩基质量无损检查: 本工程共抽1050根桩( 占总桩数的5%) 采用低应变动力检测反射波法进行检测。检测的目的主要通过动测方法检查桩基的质量, 包括桩身的完整性( 桩身断裂、桩身各节的连接情况) 及混凝土的质量( 混凝土的胶结情况) 和动测推算单桩承载力等。检测的1050根桩, 实测纵波波形曲线规律性较好, 未见明显的桩间反射波异常, 且均可观测到桩底反射波信号, 表明这1050 根桩桩身完整, 连接良好, 未出现明显的桩身质量问题( 检测结果表略) , 动测推算的整桩混凝土的平均抗压强度及单桩承载力能达到设计要求。
2、单桩承载力检验。单桩承载力检验采用反力梁+千斤顶加载法进行, 静荷载试验全部采用工程桩进行, 在考虑了动测结果、施工情况、平面分布等因素后, 选取了下列三根桩进行试桩。三根桩的静载均是加荷至2.0[Rk]时停止加载试验。结果表明: 三根桩在各荷载的作用下, 桩顶沉降量较小, 而且Q- s 曲线平稳, 说明承载力达到设计要求。但卸载后, 发现沉降的回弹力偏小。
结果分析
温州绕城高速公路第七合同段预应力管桩处理段路基填筑结束后对其进行了一年零三个月的沉降观测及侧向位移观测, 施工期总沉降量为25mm, 总侧向位移量18mm, 工后总沉降量16mm, 总侧向位移量11mm。并且在工后2 月内沉降量为1.4cm, 以后基本没有沉降, 工后1 月内侧向位移10mm 以后基本没有向两侧位移。表明: 用预应力管桩处理软弱地基, 提高了路基的承载能力。并且在较短时间内使路基沉降趋于稳定, 减少了路基的沉降时间, 缩短了在软弱地基土上公路工程施工工期, 同时保证了工程质量,表明预应力管桩软土路基加固的应用必将日益受到重视。
参考文献：
[1] 陈银良,郭冬初. 预应力管桩建筑施工中的常见质量问题[J] .建筑技术开发,2014,(9).
[2] 王晓谋，袁怀宇． 高等级公路软土地基路堤设计与施工技术［M］． 北京:人民交通出版社，2015．
[3] 刘晓梁．浅谈高速公路修建过程中的软土地基处理问题［J］．广西建筑，2014，(10)．
论文作者:杨金环
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/5
标签：荷载论文; 预应力论文; 地基论文; 管桩论文; 承载力论文; 褥垫论文; 路基论文; 《防护工程》2017年第4期论文;