5 振動沉模現澆薄壁管樁技術特點
(1)振動沉模大直徑現澆管樁技術特點
(a)雙層鋼管空腔結構優點是可形成大直徑管樁(可達1.5m以上),與實心樁(一般樁徑小于600mm)相比,可提高樁摩擦力,并節省大量混凝土,從而大大降低造價。
(b)活瓣樁靴結構,可避免使用預制鋼筋混凝土樁頭,大大降低成本和加快施工進度。并且可以調整成樁擠土方向。
(c)通過造漿器造漿,可以減少沉模時環形套模內外摩擦阻力,保護樁芯和側壁土穩定。
(d)混凝土分流器可以避免管腔中混凝土澆注時的離析和厚薄不均。
(e)龍門支架較單柱支撐的優點是保證機具穩定,同時克服了常規結構抗拔力不足問題。
(f)由于采用振動雙層套管成模工藝,灌注混凝土方量的相應減少,施工速度較鉆孔灌注樁及粉噴樁要快,且質量也容易控制,加固同等面積軟土地基效率提高40%以上。
(g)選擇大直徑管樁進行地基加固,由于樁身表面積大,使單樁承載力大為提高,與實心混凝土樁或粉噴樁相比,單樁在復合地基處理中控制的加固面積大(對于1m樁徑的管樁加固面積一般大于10m2);
(h)該樁型成樁質量穩定,可沉樁較深(25~35m),樁體與樁周土形成剛性復合地基,復合層的變形很小,地基穩定性得到提高。
(i)土中套管成模現澆管樁機具形成的復合地基技術在高速公路、市政工程等軟基加固中的使用,將節約成本,縮短工期,提高工程質量,具有廣泛應用前景。
(2)適用范圍
振動沉模大直徑現澆混凝土薄壁管樁技術適用于各種結構物的大面積地基處理。如(a)多層及小高層建筑物地基處理;(b)高速公路、市政道路的路基處理;(c)大型油罐及煤氣柜地基處理;(d)污水處理廠大型瀑氣池、沉淀池基礎處理;(e)江河堤防的地基加固等。
地基處理的土層,應以以下土層為代表:(a)表層土:有1~2m厚的填土,或可~軟塑的素填土3~5m。(b)下部土層:以軟~流塑狀態的粉土、粉質粘土為主體。(c)底部土層:以進入砂層為持力層,稍密的砂約1~2m,中密以上的進入該層0.5m;(d)對于砂土的夾層厚度不宜大于4m的土層。根據以上幾點的要求,該機械設備制作的管樁應具有一定的承載力及抗水平的推力;該樁型同時也可放置鋼筋籠及改進樁尖結構增大筒內土體的擠密作用,以提高其承載效果。
6 振動沉模大直徑現澆管樁復合地基設計與檢測
由于振動沉模大直徑現澆管樁與褥墊層、土共同作用形成剛性樁復合地基,振動沉模大直徑現澆管樁復合地基的設計按剛性樁復合地基進行。復合地基承載力的確定,比較可靠的方法式采用單樁或多樁復合地基原位載荷試驗實測,也可用根據公式進行估算[1],[2]。復合地基沉降量通常分為二部分,即復合地基加固區的壓縮量,加固區下臥層厚度為壓縮量,于是在荷載作用下復合地基的總沉降為二部分之和[1],[2]。
(1)振動沉模大直徑現澆管樁復合地基設計內容
(a)根據地質勘測報告,確定樁端持力層和樁長;
(b)確定樁徑和壁厚,一般設計樁徑為1000mm~1500mm,設計壁厚100~150mm;
(c)根據設計要求的復合地基承載力和變形確定樁間距和布置,一般樁間距為(3~5)d;
(d)樁體混凝土等級,根據形成復合地基承載力的需要,一般采用C10~C25;
(e)褥墊層厚度及材料,褥墊層厚度一般取10~40cm,材料可選粗砂,碎石,中間設土工隔柵。
(2)質量檢測方法
振動沉模大直徑現澆混凝土薄壁管樁檢測分三種方式進行,即:
(a)現場開挖:檢查樁身外觀質量,該項工作應在樁基完工14天后進行。
(b)低應變和高應變檢測:采用反射波法對樁身完整性進行檢測。 來源:www.examda.com
(c)靜載荷試驗或復合地基承載力載荷試驗:對單樁承載力或復合地基承載力進行檢測。
7 振動沉模大直徑現澆管樁技術的應用
(1)工程加固概況 本文來源:考試大網
南京大廠區經一路軟基加固工程位于南京市長江北岸,地基土層為8~18米深粉質粘土,設計路堤填土最大高度為6.0米。通過堆載預壓、真空預壓、粉噴樁等方案比較,最終確定了現澆管樁復合地基軟基加固技術方案,設計樁長從6m到11.8m不等,工程總量為3780延米。設計直徑 1000mm,壁厚120mm,混凝土等級C20,坍落度5cm~8cm,樁間距橫向3.0m,縱向間距排與排之間3.5m,采用正方形布置。于2001年11月底完成地基處理工程。圖3為現場施工的照片,圖4為開挖單根管樁樁頭。
(2)樁基檢測
該樁基工程檢測分三種方式進行,即:
1)現場開挖:檢查樁身外觀質量,該項工作在樁基完工14天后進行,檢查數量不得少于3根。開挖結果表明,樁身混凝土結構完整,無斷樁和空隙。 來源:考試大的美女編輯們
2)低應變檢測:采用反射波法對樁身完整性進行檢測,檢測數量為總樁數的25%。南京大學科技實業集團公司基礎工程科技應用中心《樁基低應變動力檢測報告》表明:樁身混凝土強度等級達到設計C20要求。實測各樁樁身完整,為A類樁。
3)靜載荷試驗:對單樁承載力進行檢測,檢測數量為三根樁。中鐵大橋局集團第二工程有限公司五分公司《基樁靜荷載試驗報告》表明,7.8m管樁豎向極限承載力大于600kN,滿足設計要求。
(3)現場測試
在樁基實施過程中,進行了現場埋設儀器和測試研究,結論如下:
1)樁周地表土的位移。從實測資料可以看出,在沉樁過程中對于地表土體的擠密近于指數形式的衰減。在距樁心2.5m處樁周土的位移量均小于2mm,說明本次設計的樁間距是合理的。
2)沉樁過程土壓力的變化。從距沉樁中心3m處實測資料中反映出的特點大致為:在單樁沉入時,且無相鄰樁的存在的情況下,沉樁的擠土壓力在上部5m范圍內近于一致的,下部由于土質較硬擠土作用明顯,因此,在5m以下土壓力要高于上部壓力。隨著沉樁深度的變化,下部土壓力也隨之上升。打樁結束后,樁周土壓力隨時間不斷地減小,這一點與已有的觀點是一致的,即應力松弛現象。由于已經存在的樁對樁周土體已經擠密,因此,在打入相鄰樁時,對在已成樁的邊緣產生較大的擠壓應力,其應力變化特點為隨沉樁深度的加深有增加的趨勢,但增量有限。沿徑向土壓力也是衰減的。從后期提供的低應變檢測報告中反映,本工程設計的樁間距是合理的,并未發生側向擠壓導致的擠壓破壞現象。
3)孔隙水壓力變化特征。孔隙水壓力隨沉樁深度逐漸增加,但增加至一定值后,孔壓將不再增加。距離沉入樁越近孔壓升的越高。本次預埋的孔隙水壓力計距沉樁邊最近的為0.5m,在該處孔壓升高到近30kPa,是距樁邊3m處孔壓的3倍。本場地為亞粘土孔壓消散也很快。
4)沉樁引起的樁周土不同深度的水平位移。沉樁的擠土作用導致樁周土發生徑向位移,從實測結果分析可知,在距樁邊1m處擠壓水平位移很大,最大可達30mm以上,距樁邊2m處水平位移明顯減小,距樁邊2.5~4.5m處水平位移很小。但無論是距樁心遠近,每次檢測會發現在2m深處水平位移偏低,可能是由于上部表層土經過碾壓形成硬殼,在沉樁過程中硬殼下面的飽和回填土或軟粘土產生變形所至。
8 結語
振動沉模現澆混凝土管樁技術吸收了預應力管樁和振動沉管樁等技術的優點。該管樁樁身強度高,直徑大,有效加固深度可達30m以上,施工工藝簡單,可操作性強,便于質量控制、監督,單樁承載力高而造價又相對較低。振動沉模大直徑現澆管樁復合地基新技術具有承載力提高幅度可調范圍大、變形模量高、樁體質量及耐久性有保障等特點,且有效地降低了基礎處理成本,提供了提高地基承載力、控制地基變形的一種極為有效的方式。振動沉模大直徑現澆管樁是軟土地區的優質高效樁,具有較大的應用推廣價值,其施工設備和工藝還有待于在實踐中改進和完善。