PHC管桩在水工建筑物地基加固中的应用.doc

PHC管桩在水工建筑物地基加固中的应用【摘要】先张法预应力高强离心混凝土管桩（简称PHC管桩）在国内北方地区特别是水利行业应用较少，本文介绍北方地区水工建筑采用PHC管桩加固淤泥质软地基的施工实例，实现了快速高效安全环保效果，以供同类行业施工参考。 【关键词】PHC管桩;先张法预应力;高强离心混凝土;软基加固  1、工程简介  国内北方某城市市区景观公园某水工船闸位于公园的西面，船闸下游连接河道，上游开口于公园湖区，进口航道方向为东南-西北方向。由于该闸室两侧岸边施工面有限，无法大规模进行机械作业;闸室基础土质为流沙层开挖极易塌方，地基加固无法采用普通混凝土灌注桩施工，采用了先张法预应力混凝土管桩加固地基方案。 本工程先张法预应力混凝土管桩布置在上、下闸首和闸身段下部，成正方形桩分布，采用预应力高强离心混凝土管桩PHC桩AB型，桩长15m，直径500mm壁厚125mm，有效预压应力值为6Mpa，单桩承载力特征值为354kN。沉桩采用锤击机械方式。 2、PHC管桩沉桩施工工艺  2.1管桩定位  测放桩位时，在桩位中心处用钢筋头打入土中，然后以钢筋头为圆心、桩身半径为半径，用白灰在地上划圆，使桩头能依据圆准确定位。管桩基础施工的轴线定位点和水准基点应设置在不受施工影响的地方，要求距离群桩的边缘不少于30m.  2.2管桩的堆放、起吊  管桩在装车、卸车及现场倒过时，现场辅助吊机采用2点水平起吊，钢丝绳夹角大于45°。管桩在施工现场堆放叠堆高度控制在24层，底层必须设置垫木，支承点应设在离桩端部0.2倍的桩长处，严禁有3个以上支承点，底层最外边的管桩应在垫木处用木楔塞紧以防滚边。打桩施工时，采用专门吊机取桩、运桩。若立桩采用1点绑扎起吊，绑扎点距离桩端0.239L（L为桩长）。  2.3管桩垂直度控制  管桩由动滑轮吊起与桩帽及桩帽座直立就位后，采用2台经纬仪在离桩架15m以外正交方向进行观察校正，也可在正交方向上设置2根垂直垂线吊砣进行观察校正，打入前使用水平靠尺检测桩的垂直度控制在0.3%以内，成桩后垂直度控制在0.5%以内。每台打桩机配备1把长条水准尺，可随时量测桩体的垂直度和桩端面的水平度。  2.4锤击沉桩  桩锤选择要综合考虑各方面因素，在遵循重锤低击的前提下，满足下列要求： 保证桩的承载力满足设计要求;顺利将桩下沉到设计深度;打桩破损率控制在3%之内; 满足设计要求的最后贯入度，贯入度控制在2040mm/ 10 击; 每根桩的总锤击数宜在1500 击以内，最多不超过2500 击。管桩在打入前，在桩身上划出以米为单位的长度标记，并按以下至上的顺序以地基面高程为控制点来计算沉桩长度，以观察桩的入土深度及每米锤击数，保证管桩的沉桩高程在规范允许的范围内高程一致。管桩沉桩顺序按“先中间后四周、先密集桩后稀疏桩、先长桩后短桩、先大直径桩后小直径桩、先大承台桩后小承台桩“的原则，同时结合地质条件、兼顾施工方便，综合考虑确定合理的沉桩顺序。  2.5接桩  当管桩需要接长时，其入土部分桩段的桩头离地面约50cm可停锤开始接桩。下节桩的桩头处设导向箍以方便上节桩就位。接桩时上、下节桩段应保持顺直，错位偏差不大于2mm。上、下节桩之间的空隙用铁片填实，结合面的间隙用游标卡尺检测间距不得大于2mm。焊接前，焊接坡口表面用铁刷子清刷干净，露出金属光泽。焊前先在坡口圆周上对称点焊6处，待上、下桩节固定后，由23个焊工同时进行施焊。每个接头焊缝不少于2层，内层焊渣清理干净后施焊外层，每层焊缝接头错开，焊缝应饱满连续，不出现夹渣或气孔等缺陷。施焊完毕后自然冷却8min方可继续，严禁用水冷却或焊好即打。对焊接缝采用超声波单晶纵波直探法检测，将直探头直接放置在焊缝上进行探伤，对发现的缺陷用测厚仪作进一步细探分析来检测缺陷具体情况。  2.6配桩与送桩：  （1）配桩：施工前，先预估桩长（桩顶设计标高至桩端距离）对每条桩进行配桩，在每个承台的桩施工前，对第1条桩适当配长一些（一般多配1.52.0m），以便掌握地质情况，其它桩可以根据该桩的入土深度或加或减，合理使用材料。  （2）送桩：送桩约23m，控制在设计允许范围内。送桩前用水平靠尺检测沉桩垂直度，合格方可送桩。送桩作业时，送桩器与管桩桩头之间放置12层麻袋或硬纸板作衬垫。送桩器上、下两端面应平整且与送桩器中心轴线相垂直。送桩器下端面开孔，使管桩内腔与外界连通。打桩至送桩的间隔时间不应太长，即打即送。  （3）收锤标准：根据设计要求，结合试桩报告、地质资料，当沉桩满足设计贯入度和桩入土深度要求时即可收锤。若沉桩贯入度和桩入土深度达不到设计要求，收锤标准宜采用双控，即当桩长小于设计要求而贯入度已经达到设计规定值时，连续锤击3阵，每阵贯入度均小于规定数值时可以收锤;当沉锤深度超过设计要求时，也应打至贯入度等于或稍小于规定数值时收锤。打桩的最后贯入度在下列条件下测量：桩头完好无损，柴油锤跳动正常，锤击没有偏，桩帽衬垫和送桩器等正常，打桩结束前立即测定。  2.7现场检查记录  在施工过程中设专人负责记录。整个打桩过程中，对每节桩和每根桩的施工情况作出如实记录，对每节桩的编号、桩偏差和打桩锤数作好记录，记录每根桩的各节编号和施打日期，对桩长和桩的贯入度记录清楚。  3、沉桩检验及检测结果分析  （1）静载荷试验：采用单桩竖向抗压静载荷试验3根桩，最大荷载按大于设计要求承载力值的2倍720KN取值。 对于1#、2#、3#试验桩最终加荷值均为720 kN，测得最终沉降量分别为2.89mm、3.65mm、4.19mm，残余沉降分别为1.52mm、1.90mm、2.17mm。由试桩的Q-S曲线及试验过程看，各桩的曲线形态均呈缓变形，无徒降段出现。依据曲线特征，按照规范及岩土工程试验监测手册的方法，确定单桩竖向抗压承载力特征值均大于360kN。  （2）低应变动力检测：采用应力波反射法桩基动测技术，设备为液压千斤顶及锚杆钢梁反力装置，辅助材料为RSM-PDT基桩动测仪、加速度传感器等，低应变动测22根桩。从反射波原理可知，当在桩顶检测出反射波速度讯号与入射波讯号急性一致时，表明在相应位置存在缩径、断裂、离析、夹泥、夹杂物、蜂窝及搅拌不均匀等缺陷。反之，当反射速度讯号与入射波初始讯号极性相反时，则表明在相应位置存在扩径。工作工程是放置在桩头上的传感器接收锤击桩顶初始讯号及桩身反射讯号，通过RSM-PDT桩基动测仪收集并存储信号，经过分析、处理、计算并打印出波形、数据及成果，并给出单桩的质量判断结果。经检测，本工程各桩体施工质量良好。 4、应用效果  预应力混凝土管桩为新型建材，具有安全适用、技术先进、质量保证、保护环境、方便施工等优点，可用于软基加固施工，主要适用于人工填土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区，持力层一般选为粗砂、砾砂、园砾、风化岩等。对于软基加固施工，与普通混凝土灌注桩相比，预应力混凝土管桩在保证质量的前提下，由于采用成品管桩现场无需养护，增加了施工连贯性，可以大大缩短施工周期，减少施工成本。 参考文献  1GB13476-2009先张法预应力混凝土管桩S  2DB13-86-2007 先张法预应力混凝土管桩基础技术规程S  3林宗元，岩土工程试验监测手册K，北京，中国建筑工业出版社，：2005-10 4