淺談河谷地區(qū)現(xiàn)澆薄壁筒樁處理技術(shù)設(shè)計(jì)

　　0 引 言

　　河谷地區(qū)的軟弱土層處理技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，在實(shí)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(qiáng)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(diǎn)[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(dòng)排土、成樁速度快、高效經(jīng)濟(jì)、單樁承載力高、施工穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，因而獲得廣泛好評(píng)[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(diǎn)及施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，論述了其質(zhì)量控制方法，并對(duì)其軟土地基處理的效果進(jìn)行了探討。

　　1 現(xiàn)澆薄壁筒樁技術(shù)原理與技術(shù)特點(diǎn)

　　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(shí)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(dòng)下沉，在成筒形孔的同時(shí)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(diǎn);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(duì)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(jì)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(diǎn)。

　　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(jì)樁位圖進(jìn)行施工放樣，確定樁位。

　　(2) 樁尖埋設(shè)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙預(yù)制鋼筋混凝土樁尖，當(dāng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)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(jìn)空腔中。

　　(3) 成孔器成孔。安裝成孔器時(shí)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(shí)嚴(yán)格控制樁架垂直度，沉管速度要均勻，深度需到達(dá)設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。

　　(4) 混凝土制備及運(yùn)輸。混凝土的配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定;運(yùn)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(jì)深度時(shí)，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(shí)，成孔器的提升速度應(yīng)保持在1～2 m·min-1，同時(shí)使用振動(dòng)錘持續(xù)振動(dòng)，確保灌注混凝土的良好密實(shí)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(shí)應(yīng)鑿除部分標(biāo)號(hào)較低的混凝土，同時(shí)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(diǎn)

　　(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(shí);無麻面，混凝土強(qiáng)度不低于C30，樁尖上應(yīng)標(biāo)明編號(hào)及制作時(shí)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(jìn)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(shí)，可適當(dāng)降低下沉速度。下沉過程中保持成孔器的垂直度和排運(yùn)土的通暢，并且在提升過程中不宜過度振動(dòng)，否則會(huì)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(jì)混凝土配合比時(shí)應(yīng)將其標(biāo)號(hào)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(yùn)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(diǎn)，在樁基礎(chǔ)施工時(shí)要注意

　　監(jiān)測(cè)周圍土體并觀測(cè)地下水，嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，做好施工記錄。

　　3.2 質(zhì)量檢測(cè)手段

　　在筒樁施工中嚴(yán)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(cè)方法。

　　(1) 靜載試驗(yàn)法。通常用來確定單樁承載力，在河谷地區(qū)應(yīng)對(duì)2～3根試樁進(jìn)行載荷試驗(yàn)，試樁的最大載荷應(yīng)為設(shè)計(jì)荷載的2倍以上。

　　(2) 低應(yīng)變法。按照要求進(jìn)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(cè)方法有別于實(shí)心樁，至少均勻?qū)ΨQ布置4個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，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(yàn)時(shí)需對(duì)樁頂進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)計(jì)值在1.0～1.5 m范圍內(nèi)灌注實(shí)心混凝土，再進(jìn)行錘擊。

　　(4) 樁身強(qiáng)度檢測(cè)。在抽樣檢測(cè)時(shí)不能用鉆機(jī)直接取芯，宜用小型取芯機(jī)鉆薄壁取芯，芯樣直徑不小于10 cm。

　　(5) 筒樁外壁觀測(cè)。這是檢測(cè)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(duì)所有的樁進(jìn)行觀測(cè)檢測(cè)，因此該法只針對(duì)在低應(yīng)變法檢測(cè)中存在異?，F(xiàn)象的樁進(jìn)行觀測(cè)。

　　3.3 合格標(biāo)準(zhǔn)

　　根據(jù)質(zhì)量控制的要點(diǎn)和檢測(cè)手段，筒樁的檢測(cè)項(xiàng)目及合格標(biāo)準(zhǔn)見表1。

　　4 處理效果評(píng)價(jià)

　　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(diǎn)選用了強(qiáng)夯法、振動(dòng)碎石樁法及筒樁法，分別進(jìn)行軟土地基處理。為保證處理效果，樁位附近進(jìn)行了沉降觀測(cè)，并通過與理論公式計(jì)算預(yù)測(cè)沉降值進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證筒樁在河谷地區(qū)軟基處理中的實(shí)用性及可靠性?，F(xiàn)場(chǎng)筒樁施工情況如圖3所示。（圖3略）

　　根據(jù)理論公式預(yù)測(cè)的沉降值與實(shí)測(cè)值對(duì)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(duì)軟弱土層進(jìn)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(duì)現(xiàn)澆薄壁筒樁的技術(shù)原理、技術(shù)特點(diǎn)、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(shí)際對(duì)地基土進(jìn)行沉降觀測(cè)，與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析后得知其處理效果可以達(dá)到工程要求。在進(jìn)行河谷地區(qū)軟弱土層處理前，應(yīng)根據(jù)具體工程特點(diǎn)，詳細(xì)了解掌握其地質(zhì)特點(diǎn)和施工技術(shù)能力，提出合理、有效、經(jīng)濟(jì)、可行、安全的施工處理方案，以達(dá)到地基處理的目標(biāo)，確保工程質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] JTJ 017—96，公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

　　[2] 鄧滿香.吹砂填海地基強(qiáng)夯加固研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2012(5)：1113.

　　[3] 高 璇，熊山銘.河谷地區(qū)填土地基沉降系數(shù)的確定[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2013，30(3)：3941.

　　[4] 朱明雙，莊禮濱.水平荷載作用下筒樁承載性狀數(shù)值研究[J].公路交通科技，2010(8)：2733.

　　[5] 鄭立敏.現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁在軟土地基處理中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，8(2)：2933.

　　[6] 孫賢福.現(xiàn)澆薄壁筒樁復(fù)合地基的研究[D].天津：天津大學(xué)，2005.