淺談河谷地區(qū)現(xiàn)澆薄壁筒樁處理技術(shù)設(shè)計
淺談河谷地區(qū)現(xiàn)澆薄壁筒樁處理技術(shù)設(shè)計
0 引 言
河谷地區(qū)的軟弱土層處理技術(shù)已經(jīng)相對成熟，在實際工程中一般根據(jù)具體的土層特性和施工技術(shù)能力選擇相應(yīng)的處理手段，常用的有強夯法、碎石樁法、吹填砂加固法等，不同的方法具有各自的技術(shù)特點[15]。其中現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁，是近些年迅速發(fā)展的一種樁基礎(chǔ)技術(shù)，在軟弱地基處理中有不少的應(yīng)用。由于其具有一次沉樁、自動排土、成樁速度快、高效經(jīng)濟、單樁承載力高、施工穩(wěn)定性好等特點，因而獲得廣泛好評[6]。本文在介紹了現(xiàn)澆薄壁筒樁的技術(shù)原理、技術(shù)特點及施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，論述了其質(zhì)量控制方法，并對其軟土地基處理的效果進行了探討。
1 現(xiàn)澆薄壁筒樁技術(shù)原理與技術(shù)特點
樁孔施工前，應(yīng)事先預(yù)制好環(huán)形樁尖，樁尖上部凸出，下部呈環(huán)錐狀;施工時把環(huán)形樁尖套入內(nèi)外套管之間，確保樁尖上部環(huán)形凸面的內(nèi)外側(cè)與內(nèi)外套管的下端面接觸緊密;套管上部與樁頂壓蓋相連，內(nèi)套管上部錐管穿過壓蓋，插入施力壓頭與出泥孔形成導(dǎo)通;將樁尖頭壓入土層;接著振動下沉，在成筒形孔的同時排出軟土體;放入鋼筋籠，灌注混凝土;最后拉出內(nèi)外套管即成筒狀樁基。筒樁成孔器結(jié)構(gòu)如圖1所示。（圖1略）
筒樁屬于薄壁結(jié)構(gòu)，與常規(guī)樁相比具有施工組織方便、周期短等特點;與預(yù)制類、沉管類樁、鉆孔灌注樁等樁相比，筒樁避免了擠土效應(yīng)，降低了因擠土導(dǎo)致的變形、斷裂等現(xiàn)象的發(fā)生;施工中無需泥漿循環(huán)，避免了對環(huán)境的污染;空心結(jié)構(gòu)節(jié)省了混凝土材料，降低了施工成本，提高了經(jīng)濟效益;在軟基處理方面施工簡便，無需預(yù)壓，具有承載力高、沉降小等特點。
2 筒樁成樁施工技術(shù)
筒樁成樁施工技術(shù)的工序如下。
(1) 根據(jù)設(shè)計樁位圖進行施工放樣，確定樁位。
(2) 樁尖埋設(shè)。根據(jù)設(shè)計圖紙預(yù)制鋼筋混凝土樁尖，當養(yǎng)護達到設(shè)計強度后進行埋設(shè);要求鋼套管與樁尖內(nèi)外支撐平整接觸，一方面可以固定鋼套管，另一方面可以阻止土和地下水滲進空腔中。
(3) 成孔器成孔。安裝成孔器時確保其與樁尖緊密咬合，沉管前應(yīng)作密封防水檢查;沉管時嚴格控制樁架垂直度，沉管速度要均勻，深度需到達設(shè)計樁底標高。
(4) 混凝土制備及運輸。混凝土的配合比應(yīng)通過試驗確定;運輸過程確保連續(xù)不間斷，距離盡量短，防止發(fā)生離析現(xiàn)象。
(5) 鋼筋籠吊裝及樁身灌注。樁尖沉至設(shè)計深度時，在鋼套管空腔中吊裝鋼筋籠，并固定位置。通過料斗將混凝土送入孔腔內(nèi)時，成孔器的提升速度應(yīng)保持在1～2 m·min-1，同時使用振動錘持續(xù)振動，確保灌注混凝土的良好密實度。灌注完成后拔出鋼套管。
(6) 澆筑樁頂蓋板。筒樁蓋板可以現(xiàn)澆，也可以預(yù)制。在澆筑或安裝預(yù)制板時應(yīng)鑿除部分標號較低的混凝土，同時保證樁頭的平整，如圖2所示。（圖2略）
3 質(zhì)量控制方法
3.1 質(zhì)量控制要點
(1) 樁尖制作質(zhì)量應(yīng)符合技術(shù)規(guī)定，做到表面平整、密實;無麻面，混凝土強度不低于C30，樁尖上應(yīng)標明編號及制作時間等信息。
(2) 在成孔器下沉的過程中，確保樁尖與鋼套管緊密接觸，保證空腔密封不進水，根據(jù)下沉方式及土體特性選擇合適的止水方式，常用的有纖維布或止水膠布等。
(3) 沉孔速度取決于樁孔位置的地質(zhì)情況，一般土層的沉孔速度為1～2 m·min-1，遇到較硬土層時，可適當降低下沉速度。下沉過程中保持成孔器的垂直度和排運土的通暢，并且在提升過程中不宜過度振動，否則會引起混凝土離析。
(4) 澆筑樁身的混凝土材料應(yīng)滿足要求，設(shè)計混凝土配合比時應(yīng)將其標號提高20%，坍落度宜在180～220 mm范圍內(nèi)。為防止在灌注過程中發(fā)生卡管，盡可能選用卵石，且最大粒徑不應(yīng)大于40 mm。運輸及灌注過程應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不間斷。
(5) 由于河谷地區(qū)的工程特點，在樁基礎(chǔ)施工時要注意
監(jiān)測周圍土體并觀測地下水，嚴格按照施工組織設(shè)計進行，做好施工記錄。
3.2 質(zhì)量檢測手段
在筒樁施工中嚴格執(zhí)行過程控制的原則，保證符合施工規(guī)范的要求。以下是幾種常見的筒樁檢測方法。
(1) 靜載試驗法。通常用來確定單樁承載力，在河谷地區(qū)應(yīng)對2～3根試樁進行載荷試驗，試樁的最大載荷應(yīng)為設(shè)計荷載的2倍以上。
(2) 低應(yīng)變法。按照要求進行一定比例的抽選，主要檢查樁身的完整性及成樁混凝土質(zhì)量。檢測方法有別于實心樁，至少均勻?qū)ΨQ布置4個檢測點，根據(jù)樁長和位置選擇最佳的激發(fā)波和接受距離采集反射數(shù)據(jù)。
(3) 高應(yīng)變法。主要用于確定筒樁承載力，河谷地區(qū)的樁基礎(chǔ)以摩擦樁為主，在試驗時需對樁頂進行處理，根據(jù)設(shè)計值在1.0～1.5 m范圍內(nèi)灌注實心混凝土，再進行錘擊。
(4) 樁身強度檢測。在抽樣檢測時不能用鉆機直接取芯，宜用小型取芯機鉆薄壁取芯，芯樣直徑不小于10 cm。
(5) 筒樁外壁觀測。這是檢測筒樁質(zhì)量最直觀、最有效的方法，但是由于筒樁在河谷地區(qū)的特殊性，不能對所有的樁進行觀測檢測，因此該法只針對在低應(yīng)變法檢測中存在異常現(xiàn)象的樁進行觀測。
3.3 合格標準
根據(jù)質(zhì)量控制的要點和檢測手段，筒樁的檢測項目及合格標準見表1。
4 處理效果評價
本段河谷地區(qū)采用了多種不同的地基處理技術(shù)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和施工技術(shù)特點選用了強夯法、振動碎石樁法及筒樁法，分別進行軟土地基處理。為保證處理效果，樁位附近進行了沉降觀測，并通過與理論公式計算預(yù)測沉降值進行對比，以驗證筒樁在河谷地區(qū)軟基處理中的實用性及可靠性。現(xiàn)場筒樁施工情況如圖3所示。（圖3略）
根據(jù)理論公式預(yù)測的沉降值與實測值對比分析見表2。從表中可以看出，經(jīng)過筒樁技術(shù)處理過的地基沉降量與理論值相比偏低，說明在河谷地區(qū)采用筒樁技術(shù)對軟弱土層進行處理能有效加固穩(wěn)定地基，確保了沉降量在工程允許范圍內(nèi)。
5 結(jié) 語
本文對現(xiàn)澆薄壁筒樁的技術(shù)原理、技術(shù)特點、施工方法及質(zhì)量控制方法做出總結(jié)與歸納，并結(jié)合工程實際對地基土進行沉降觀測，與理論計算值進行對比分析后得知其處理效果可以達到工程要求。在進行河谷地區(qū)軟弱土層處理前，應(yīng)根據(jù)具體工程特點，詳細了解掌握其地質(zhì)特點和施工技術(shù)能力，提出合理、有效、經(jīng)濟、可行、安全的施工處理方案，以達到地基處理的目標，確保工程質(zhì)量。
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