浅谈河谷地区现浇薄壁筒桩处理技术设计

浅谈河谷地区现浇薄壁筒桩处理技术设计

　　0 引 言

　　河谷地区的软弱土层处理技术已经相对成熟，在实际工程中一般根据具体的土层特性和施工技术能力选择相应的处理手段，常用的有强夯法、碎石桩法、吹填砂加固法等，不同的方法具有各自的技术特点[15]。其中现浇混凝土薄壁筒桩，是近些年迅速发展的一种桩基础技术，在软弱地基处理中有不少的应用。由于其具有一次沉桩、自动排土、成桩速度快、高效经济、单桩承载力高、施工稳定性好等特点，因而获得广泛好评[6]。本文在介绍了现浇薄壁筒桩的技术原理、技术特点及施工技术的基础上，论述了其质量控制方法，并对其软土地基处理的效果进行了探讨。

　　1 现浇薄壁筒桩技术原理与技术特点

　　桩孔施工前，应事先预制好环形桩尖，桩尖上部凸出，下部呈环锥状;施工时把环形桩尖套入内外套管之间，确保桩尖上部环形凸面的内外侧与内外套管的下端面接触紧密;套管上部与桩顶压盖相连，内套管上部锥管穿过压盖，插入施力压头与出泥孔形成导通;将桩尖头压入土层;接着振动下沉，在成筒形孔的同时排出软土体;放入钢筋笼，灌注混凝土;最后拉出内外套管即成筒状桩基。筒桩成孔器结构如图1所示。（图1略）

　　筒桩属于薄壁结构，与常规桩相比具有施工组织方便、周期短等特点;与预制类、沉管类桩、钻孔灌注桩等桩相比，筒桩避免了挤土效应，降低了因挤土导致的变形、断裂等现象的发生;施工中无需泥浆循环，避免了对环境的污染;空心结构节省了混凝土材料，降低了施工成本，提高了经济效益;在软基处理方面施工简便，无需预压，具有承载力高、沉降小等特点。

　　2 筒桩成桩施工技术

　　筒桩成桩施工技术的工序如下。

　　(1) 根据设计桩位图进行施工放样，确定桩位。

　　(2) 桩尖埋设。根据设计图纸预制钢筋混凝土桩尖，当养护达到设计强度后进行埋设;要求钢套管与桩尖内外支撑平整接触，一方面可以固定钢套管，另一方面可以阻止土和地下水渗进空腔中。

　　(3) 成孔器成孔。安装成孔器时确保其与桩尖紧密咬合，沉管前应作密封防水检查;沉管时严格控制桩架垂直度，沉管速度要均匀，深度需到达设计桩底标高。

　　(4) 混凝土制备及运输。混凝土的配合比应通过试验确定;运输过程确保连续不间断，距离尽量短，防止发生离析现象。

　　(5) 钢筋笼吊装及桩身灌注。桩尖沉至设计深度时，在钢套管空腔中吊装钢筋笼，并固定位置。通过料斗将混凝土送入孔腔内时，成孔器的提升速度应保持在1～2 m·min-1，同时使用振动锤持续振动，确保灌注混凝土的良好密实度。灌注完成后拔出钢套管。

　　(6) 浇筑桩顶盖板。筒桩盖板可以现浇，也可以预制。在浇筑或安装预制板时应凿除部分标号较低的混凝土，同时保证桩头的平整，如图2所示。（图2略）

　　3 质量控制方法

　　3.1 质量控制要点

　　(1) 桩尖制作质量应符合技术规定，做到表面平整、密实;无麻面，混凝土强度不低于C30，桩尖上应标明编号及制作时间等信息。

　　(2) 在成孔器下沉的过程中，确保桩尖与钢套管紧密接触，保证空腔密封不进水，根据下沉方式及土体特性选择合适的止水方式，常用的有纤维布或止水胶布等。

　　(3) 沉孔速度取决于桩孔位置的地质情况，一般土层的沉孔速度为1～2 m·min-1，遇到较硬土层时，可适当降低下沉速度。下沉过程中保持成孔器的垂直度和排运土的通畅，并且在提升过程中不宜过度振动，否则会引起混凝土离析。

　　(4) 浇筑桩身的混凝土材料应满足要求，设计混凝土配合比时应将其标号提高20%，坍落度宜在180～220 mm范围内。为防止在灌注过程中发生卡管，尽可能选用卵石，且最大粒径不应大于40 mm。运输及灌注过程应连续作业，不间断。

　　(5) 由于河谷地区的工程特点，在桩基础施工时要注意

　　监测周围土体并观测地下水，严格按照施工组织设计进行，做好施工记录。

　　3.2 质量检测手段

　　在筒桩施工中严格执行过程控制的原则，保证符合施工规范的要求。以下是几种常见的筒桩检测方法。

　　(1) 静载试验法。通常用来确定单桩承载力，在河谷地区应对2～3根试桩进行载荷试验，试桩的最大载荷应为设计荷载的2倍以上。

　　(2) 低应变法。按照要求进行一定比例的抽选，主要检查桩身的完整性及成桩混凝土质量。检测方法有别于实心桩，至少均匀对称布置4个检测点，根据桩长和位置选择最佳的激发波和接受距离采集反射数据。

　　(3) 高应变法。主要用于确定筒桩承载力，河谷地区的桩基础以摩擦桩为主，在试验时需对桩顶进行处理，根据设计值在1.0～1.5 m范围内灌注实心混凝土，再进行锤击。

　　(4) 桩身强度检测。在抽样检测时不能用钻机直接取芯，宜用小型取芯机钻薄壁取芯，芯样直径不小于10 cm。

　　(5) 筒桩外壁观测。这是检测筒桩质量最直观、最有效的方法，但是由于筒桩在河谷地区的特殊性，不能对所有的桩进行观测检测，因此该法只针对在低应变法检测中存在异常现象的桩进行观测。

　　3.3 合格标准

　　根据质量控制的要点和检测手段，筒桩的检测项目及合格标准见表1。

　　4 处理效果评价

　　本段河谷地区采用了多种不同的地基处理技术，根据不同的地质条件和施工技术特点选用了强夯法、振动碎石桩法及筒桩法，分别进行软土地基处理。为保证处理效果，桩位附近进行了沉降观测，并通过与理论公式计算预测沉降值进行对比，以验证筒桩在河谷地区软基处理中的实用性及可靠性。现场筒桩施工情况如图3所示。（图3略）

　　根据理论公式预测的沉降值与实测值对比分析见表2。从表中可以看出，经过筒桩技术处理过的地基沉降量与理论值相比偏低，说明在河谷地区采用筒桩技术对软弱土层进行处理能有效加固稳定地基，确保了沉降量在工程允许范围内。

　　5 结 语

　　本文对现浇薄壁筒桩的技术原理、技术特点、施工方法及质量控制方法做出总结与归纳，并结合工程实际对地基土进行沉降观测，与理论计算值进行对比分析后得知其处理效果可以达到工程要求。在进行河谷地区软弱土层处理前，应根据具体工程特点，详细了解掌握其地质特点和施工技术能力，提出合理、有效、经济、可行、安全的施工处理方案，以达到地基处理的目标，确保工程质量。

　　参考文献：

　　[1] JTJ 017—96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

　　[2] 邓满香.吹砂填海地基强夯加固研究[J].铁道工程学报，2012(5)：1113.

　　[3] 高 璇，熊山铭.河谷地区填土地基沉降系数的确定[J].筑路机械与施工机械化，2013，30(3)：3941.

　　[4] 朱明双，庄礼滨.水平荷载作用下筒桩承载性状数值研究[J].公路交通科技，2010(8)：2733.

　　[5] 郑立敏.现浇混凝土薄壁筒桩在软土地基处理中的应用[J].石家庄铁道职业技术学院学报，2009，8(2)：2933.

　　[6] 孙贤福.现浇薄壁筒桩复合地基的研究[D].天津：天津大学，2005.