一、工程概况

 

　　京津高速公路天津段十四合同全厂4.0689公里，软基处理共273476延米。其中在K66+634.052~K66+705.689段设计为现浇混凝土薄壁管桩（PCC桩），共7514米，桩长设计为10米~14米，管径1.0米，管壁厚度0.12米，桩间距3.0米，成正三角形布置。

 

　　二、PCC桩技术及工艺原理

 

　　振动沉模现浇混凝土管桩技术采取振动沉模自动排土现场灌注混凝土而成管桩，具体步骤是依靠沉腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入预定的设计深度，在腔体内现成浇注混凝土，之后振动拔管，在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。在形成复合地基时，为了保证桩与土共同承担荷载，并调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载的分担比例以及减少基础底面的应力集中问题，在桩顶设置褥垫层，从而形成现浇薄壁管桩复合地基。振动沉模大直径现浇管桩动力设备是振动锤，振动锤的两根轴上各装有偏心块，由偏心块产生偏心力。当两轴相向同速运转，横向偏心力抵消，竖向偏心力相加，使振动体系产生垂直往复高频率振动。振动体系有很高的质量和速度，产生强大的冲击动量，将环形空腔模板迅速沉入地层。腔体模板的沉入速度与振锤的功率大小、振动体系的质量和土层的密度、粘性、粒径有关。振动体系的竖向往复振动，将腔体模板沉入地层。当激振力R大于以下三种阻力之和：刃面的法向力N的竖向分力、刃面的摩擦力F的竖向分力，腔体模板周边的摩阻力P的合力时，模板即能沉入地层；当R与N、F、P竖向分力平衡时或达到预定深度时，则模板停止下沉。由于腔体模板在振动力作用下使土体受到强迫震动产生局部剪胀破坏或液化破坏，土体内摩擦力急剧降低，阻力减小，提高了腔体模板的沉入速度。

 

　　三、工艺流程图

 

　　四、工艺实施要点

 

　　①准备工作

 

　　施工前应事先平整场地，做到排水通畅，清除桩位处地上地下一切障碍物，场地低洼时应回填素填土，不应回填大于30cm直径的石块及树根等有机物，场地的压实度应控制在93%左右。

 

　　如遇填浜处，先按填浜处理方法填至原地面，再打桩。遇设涵管处，先清淤填砂，素土填浜，后打桩，桩顶在涵管基础下50cm，再开挖根据要求施工涵洞。

 

　　②桩机就位

 

　　保证桩机的平整度和导向架的垂直度，使桩机主腿的垂直度偏差不得超过1%，（用水准仪和经纬仪辅助检查）桩机就位，桩管中心与桩中心偏差不大于150mm，使桩管在自由状态下对准桩位。

 

　　③沉桩施工

 

　　桩径：不小于设计桩径；桩壁厚度：不小于设计厚度。

 

　　保证主机机身施工时处于水平状态，保证导向架的垂直度，偏差不超过1%。在施工过程中如果遇沉管小角度偏差可以利用桩机自身作适当调整，如果发生严重倾斜应终止沉桩，查明原因后再施工。

 

　　沉管时，采用在沉管和主塔上做标记的方法确认桩尖是否达到标高，以上两项请监理验收合格后再进行下道工序。

 

　　④砼

 

　　砼的原材料：水泥、砂、石，必须具有质保书和试验报告，只有经复检合格的原材料才能试用。混凝土要充分搅拌至少要达到90s，严格控制水灰比，砼运输距离超过50m需考虑使用搅拌车运输。

 

　　坍落度：非泵送：6~8cm。

 

　　⑤砼浇筑

 

　　沉桩到达设计标高后通过使用测绳放入空腔来测定腔体内是否进泥、水并请监理验收，淤泥厚度小于30cm时不予处理；大于30cm时，应重新沉桩。

 

　　砼通过沉管上部料口灌入腔体内，一次性加满，沉腔12cm壁厚起到了导管的作用不会造成砼的离析。沉管在上拔过程中前台操作人员用锤敲击外沉管判断砼是否相对沉管下落，以此判别活瓣打开与否，如果活瓣没有打开应拔出沉管重新成桩。全部拔出地面后使地下土体形成12cm厚管状土模保证了沉桩的壁厚。

 

　　在灌注桩身砼之前，应根据工程施工经验，结合地质报告预估充盈系数，计算投料体积。灌注砼至桩顶标高，如桩顶离自然地面较近，需拔管超注时，应注意不宜拔得过高（用铁锤敲击外管判断），应以控制在桩需注入的砼量为限。

 

　　沉腔内灌满混凝土后开始拔管，在确定活瓣打开的情况下边上拔边投砼，至桩管全部拔出。在一般土层内拔管速度宜为1.2~1.5m/min。

 

　　详细地记录灌注砼量，充盈系数严禁小于1.0，一般为1.3。

 

　　振动拔管

 

　　沉腔达到设计深度后开始灌注砼、拔管，拔管速度控制在1.2~1.5m/min；在拔管过程中，应保持管内砼面始终不低于地面或高于地下水位1.0~1.5m以上。至桩顶2.0m左右时一次性拔管到地面，对于有地层变化的地段，由硬土层到软土层或由软土层到硬土层的界面处应降低振动拔管的速度，一般应控制在1.0m/min以下。

 

　　沉管全部拔出后振动数分钟使粘在管壁内的混凝土振落，并在每天收工时用水冲洗内管，如沉管内有残余混凝土可在其凝固后通过敲打外管管壁和开动锤头震动的方法除去。保证混凝土下落通畅。

 

　　移机：重复上述步骤，进行下一桩的施工。

 

　　五、PCC桩的要素配置

 

　　（一）、人员配置

 

　　六、质量控制方法及检测手段

 

　　1.质量控制方法

 

　　（1）桩位偏差控制

 

　　利用全站仪测放轴线点，依施工轴线上将每个桩孔打上细竹桩进行定位，使桩位偏差满足施工技术要求。

 

　　（2）垂直度控制

 

　　每完成一根都需要校正主机的水平，达到要求方可施工，必要时，用经纬仪校核桩机的垂直度，以保证桩体的垂直度。

 

　　（3）原材料控制

 

　　严格控制原材料质量，严禁将不合格水泥在施工中使用，水泥复试前不得使用，同批号水泥每200t抽检一次。

 

　　（4）砼配合比控制

 

　　根据配合比确定各种材料的使用量，精确称重，使用固定量具，尽量由固定人员负责。

 

　　（5）牢固树立“百年大计，质量第一”的思想，教育职工把质量摆动首位，以优良的工程质量争得社会信誉。

 

　　（6）落实项目部机构人员组成，所有从事“过程控制”的人员，特殊工程人员均具备相应的条件和资格。

 

　　（7）在收到业主、监理的审查意见后修改、完善施工组织设计，编制非通用作业指导书，组织图纸会审，技术交底，使所有施工人员明确设计意见图、工艺、施工规范和操作规程要求。

 

　　（8）机械、电器设备组装调试后经检验鉴定合格，方可投入使用。

 

　　（9）所有在用的计量器具必须在校准有效期内处于合格状态。

 

　　（10）原材料进场必须有材质证明，并对原材料进行复检，不合格原材料不得使用。

 

　　（11）做好各施工环节的质量检验，上道工序不合格不得转入下道工序，及时做好隐蔽分项工程检验，认真贯彻施工方案，并详细进行技术质量交底，把施工要点，质量标准通过施工作业书或其他各种形式写出来，做到人人心中有数。

 

　　（12）设专职质检员，负责施工过程中的质量检查和监督。

 

　　（13）各分项工程做好自检，互检，交验工作，认真贯彻质量岗位责任制。

 

　　2、质量标准及检测手段

 

　　A、PCC桩的质量标准

 

　　B、检测方法

 

　　（1）桩身完整性检查：现场开挖检查桩身外观质量，并在桩壁钻芯取样进行室内试验，该工作在桩基完工14天后进行，检查数量不得少于3根；

 

　　（2）低应变动力检测：依据《基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93-95）》的规定，对桩身完整性进行检测，动测时在桩体上应取4个测点。

 

　　（3）采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，在同一条件下的试桩数量不小于总桩数的1%，且不应小于3根，工程总桩数在50根以内时不应小于2根。试验及单桩竖向极限承载力取值按《建筑桩基技术规范（JGJ94-94）》中的附录C的方法进行。

 

　　（4）采用高应变试验时应对桩头采取封闭措施，防止因试验造成的桩体破坏，按《基桩搞应变动力检测规程（JGJ106-97）》的有关规定进行。

 

　　七、结束语

 

　　振动沉模现浇混凝土管桩技术吸收了预应力管桩和振动沉管桩等技术的优点。该管桩桩身强度高，直径大，有效加固深度可以达30m以上，施工工艺简单，可操作性强，便于质量控制、监督，单桩承载力高而造价又相对较低。振动沉模大直径现浇管桩复合地基新技术具有承载力提高幅度可调范围大、变形模量高、桩体质量及耐久性有保障等特点，且有效地降低了基础处理成本，提供了提高地基承载力、控制地基变形的一种极为有效的方式。振动沉模大直径现浇管桩是软土地区的优质高效桩，具有较大的应用推广价值，其施工设备和工艺还有待遇在实践中改进和完善。

 

　　参考文献：

 

　　[1]刘汉龙费康马晓辉高玉峰.振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用（Ⅰ）：开发研制与设计[J].岩土力学

 

　　[2]胡亚元.三角形周期荷载作用下软基路堤沉降研究[J].岩土力学，2010，31(11)：3411-3416

 

　　[3]蒋中明，喻小明，张新敏；现浇混凝土薄壁管桩与土体共同作用的三维数值分析[J]；中外公路；2005年04期