高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁液壓法施工

    上世紀(jì)90年代以來,在上海、江蘇沿海灘涂和軟土地區(qū),高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已被推廣應(yīng)用于房屋建筑和橋梁、碼頭等工程中。軟土地基廣泛采用預(yù)制樁基礎(chǔ),用柴油錘擊入樁時噪聲大且拌有濃煙油污,尤其在市區(qū)和居民區(qū)旁的施工中,有悖于環(huán)境和文明施工要求。以液壓法壓入式施工樁工藝替代錘擊,既無噪聲也對環(huán)境無任何污染,具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以上海浦東國際機(jī)場二期工程北燈光站、昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程的樁基工程為例,介紹高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法、設(shè)計、施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)及適用條件以及樁的質(zhì)量控制。

    一、工程概況

    上海浦東國際機(jī)場二期工程北燈光站工程框架結(jié)構(gòu)1層,高度6.6m。位于上海市浦東機(jī)場海濱地帶,地質(zhì)狀況:地面以下2.5-3.5m為機(jī)械吹填海砂層,地表平坦,砂層往下為淤泥層,屬沖刷和淤泥環(huán)境沉積類型。第四紀(jì)軟土厚度較大,特別是第二層的淤泥層,厚度達(dá)7.5-11.2m,層面為極具特色的濱海相和淺海相沉積層。場區(qū)下水位于地表下1.00m層面,屬上層滯水帶類型。該工程樁基原設(shè)計采用預(yù)制方樁(JZHb-235-1616B),由于工期緊,改用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(樁徑為400mm,壁厚 80mm,管樁混凝土強(qiáng)度C80),單樁承載力為870kN,有效樁長為32m,總樁數(shù)143根,采用3節(jié)接樁。基礎(chǔ)采用群樁上的下反梁式整體筏板。

    昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程框架結(jié)構(gòu)4層,高度18.2m。地質(zhì)狀況屬軟土地基,l-5層均為松軟地層,力學(xué)性質(zhì)差,第6層持力層為地表下深8.8-11.0厚度大于8m的粘土層(fak=120kPa)。本工程西面為市政交通干道和多層民宅群,東面為距離26-28m的已建別墅區(qū)。該工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計采用先張高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(直徑為400mm,管樁壁厚80mm,混凝土強(qiáng)度為C80),單樁承載力為310kPa,樁長13m,總樁數(shù)304根,采用單節(jié)樁,基礎(chǔ)采用群樁上分組承臺。

    二、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)與試驗(yàn)

    樁的質(zhì)量檢驗(yàn)液壓法壓樁同錘擊法沉樁,但可利用靜力壓樁機(jī)作反力平衡裝置進(jìn)行樁的靜載試驗(yàn),可省去設(shè)置錨樁和反力梁等。為了保證工程的質(zhì)量,必須分階段進(jìn)行單樁承載力的靜載和動測試驗(yàn)。

    1、靜載試驗(yàn)法
    以昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程的樁基質(zhì)量試驗(yàn)為例:管樁的靜載試驗(yàn)要模擬實(shí)際荷載情況,通過靜力加壓,得出3根試樁荷載-沉降關(guān)系曲線(Q-S曲線)近似試樁的入土深度分別為-14.2m、-13.8m和-14.1m,表明均進(jìn)入第6層粘土層。荷載從OKN-620KN分9級加載,3根試樁最終累計沉降量分別為8.87mm、7.26mm、7.2mm。根據(jù)上述系列關(guān)系曲線,綜合評定確定其容許承載力,它已較好地反映單樁的實(shí)際承載力,滿足設(shè)計要求。

    應(yīng)力混凝土管樁在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求的前提下,對于粘性土,不應(yīng)少于15天,且待樁身與土體的結(jié)合基本趨于穩(wěn)定,才能進(jìn)行試驗(yàn)?! ?/P>

    上述試驗(yàn)曲線表明,試樁的樁周摩擦阻力和端承力發(fā)揮正常,樁身質(zhì)量良好,其承載力標(biāo)準(zhǔn)值均大于設(shè)計要求310kN的標(biāo)準(zhǔn)值。

    2、動測試驗(yàn)法
    動測試驗(yàn)法,又稱動力無損檢測法,是檢測樁基承載力及樁身質(zhì)量的一項(xiàng)新技術(shù)。高應(yīng)變動力測試法,也是作為靜載試驗(yàn)的補(bǔ)充。采用PDA打樁分析儀樁基測試方法,是利用重錘錘擊樁頭使樁頭產(chǎn)生一個永久性位移而得出樁的極限承載力和樁身結(jié)構(gòu)完整資料。

    上海浦東國際機(jī)場二期工程北燈光站工程樁基的動測試驗(yàn)的試樁數(shù)為5根,設(shè)計要求最大試驗(yàn)力為設(shè)計承載力的1.6倍,最大錘擊力在1507-1802(KN)之間,各樁的樁側(cè)摩阻力和樁端端承力合計在1450-1480(KN)擬合分析樁頂最大位移4.95-8.63mm,BTA值均為1.0,樁身完整性評價均為I類樁。

    三、液壓入樁的施工方法

    1、施工程序
    液壓管樁的施工程序?yàn)椋簻y量定位-樁機(jī)就位—復(fù)核樁位-吊樁插樁-樁身對中調(diào)直-靜壓沉樁-接樁-再靜壓沉樁-送樁-終止壓樁-樁質(zhì)量檢驗(yàn)-切割樁頭-填充管樁內(nèi)的細(xì)石混凝土。

    2、施工要點(diǎn)
    (1)靜力壓樁單樁豎向承載力,可通過樁的終止壓力值大致判斷,但因土質(zhì)的不同而異。樁的終止壓力不等于單樁的極限承載力,要通過靜載對比試驗(yàn)來確定一個系數(shù),然后再利用系數(shù)和終止壓力,求出單樁豎向承載力的標(biāo)準(zhǔn)值qκ,即qκ=kqs。如判斷的終止壓力值不能滿足設(shè)計要求,應(yīng)立即采取送壓加深處理或補(bǔ)樁,以保證樁基的施工質(zhì)量。

    壓樁應(yīng)控制好終止條件。上海浦東國際機(jī)場二期工程北燈光站工程樁基,壓樁到設(shè)計樁長時,壓力表的壓力達(dá)到單樁承載力2.3倍時,即可停止壓樁,否則應(yīng)增加樁長,并會同設(shè)計單位另行處理。

    (2)接樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,采用硫磺膠泥接樁間歇不宜過長(正常氣溫下為10-18min),接樁面應(yīng)保持干凈,澆注時間不應(yīng)超過2min;上下校中心線應(yīng)對齊,偏差不大于10mm;節(jié)點(diǎn)矢高不得大于1%樁長。

    (3)垂直度控制,調(diào)校樁的垂直度是沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵,須高度重視。插樁在一般情況下入土30-50㎝為宜,然后進(jìn)行調(diào)校。樁機(jī)駕駛?cè)藛T在施工長的組織、指揮下,掌握好雙方角度尺兩個方向上都?xì)w零點(diǎn),使樁機(jī)縱橫方向保持水平,調(diào)校垂直在規(guī)范允許值以內(nèi)才能沉樁。在沉樁過程中施工員隨時觀察樁的進(jìn)尺變化,如遇地質(zhì)層有障礙物、樁桿偏移時,應(yīng)分一二個行程逐漸調(diào)直。

    3、沉樁線路的選定
    預(yù)應(yīng)力樁基施工時隨著入樁段數(shù)的增多,各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高。土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應(yīng)增大,壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近,入樁線路應(yīng)選擇單向行進(jìn),不能從兩側(cè)往中間進(jìn)行(即所謂打關(guān)門樁),這樣地基土在入樁擠密過程中,土體可自由向外擴(kuò)張,即可避免地基土上溢使地表升高,又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜,保證了群樁的工作基本均勻并符合設(shè)計值。昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程毗鄰居民集聚地和市政快速干道,西面距道路房屋較近,東面有別墅,沉樁線路應(yīng)為樁中心離建筑物近處開壓,企圖將各土層自西向東、自北向南河道方向排擠(南、北面無建筑物),盡可能地降低擠土效應(yīng)影響。

    4、管樁與承臺的連接方式
    上述工程管樁與承臺采用剛接。管樁的樁頭均采用專用工具鋸斷,斷口平齊,故不能利用樁身內(nèi)的鋼筋伸入承臺作為連接的鋼筋。在樁頭的樁管內(nèi)填充1600mm高的C30細(xì)石混凝土,并在混凝土中均分插入6ф14鋼筋與承臺連接。

    四、管樁的設(shè)計及施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

    1、管樁造價較高,樁基礎(chǔ)設(shè)計時須根據(jù)上部荷載、工程地質(zhì)條件等綜合考慮,多方案比較后方可采用。同一工程中樁的規(guī)格、型號不應(yīng)太多,以免造成施工困難,特別是注意避免造成施工錯誤。

    2、綜合考慮地質(zhì)情況和樁身強(qiáng)度,確定單樁承載力。管樁為開口樁,根據(jù)現(xiàn)場壓樁觀察分析,在入土過程中,會較快地在樁尖處形成一土楔,使其入土?xí)r的擠土情況與閉口樁無異,故在確定單樁承載力時將開口樁按閉口樁考慮。

    3、適當(dāng)限制壓樁速度,沉樁速度一般控制在lm/min左右為宜,使各層土體能正確反映其抗剪能力。當(dāng)?shù)鼗韺又写嬖诖髩K石頭等障礙物時,要避免壓偏。

    4、壓樁機(jī)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況配足額重量或選用相應(yīng)的液壓樁機(jī)。

    5、若采用焊接法接樁時,須分層均勻地將套箍對焊的焊縫填滿,為加快施工速度,減少接樁時間,可設(shè)2-3名焊工同時同方向施焊,焊畢停約lmin即可進(jìn)行沉樁。

    6、管樁身不受損壞;樁帽、樁身和送樁的中心線應(yīng)重合;壓同一根樁應(yīng)縮短停息時間。

    7、壓樁機(jī)的液壓入樁有一定的垂直行程高度,如YZY360樁機(jī)的垂直行程為1.5m,即每入樁1.5m即松開抱樁器。開動油泵使之上移,再抱樁固定壓入,循環(huán)作業(yè)。在開始的第一二個行程,要特別注意控制樁身的垂直度。

    8、記錄入樁行程深度及相應(yīng)壓力值,以判別入樁情況正常與否及樁的承載能力。

    9、為減少靜力壓樁的擠土效應(yīng),應(yīng)采取如下措施:

    a)設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板,以消除部分超孔隙水壓力,減少擠土現(xiàn)象。袋裝砂井直徑一般為70-80mm,間距l(xiāng)-1.5m,深度10-12m。塑料排水板的深度、間距與袋裝砂井相同。
    b)設(shè)置隔離板樁。
    c)壓樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線的觀測、監(jiān)護(hù)。

 

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2024-12-22 23:09:08