淺談高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混泥土管樁(PHC樁)在市政道路工程中的應(yīng)用
2017-01-03
新建市政道路中的軟基處理對(duì)工程質(zhì)量具有決定性的影響，是整個(gè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在，軟基處理得好壞，直接影響到路基的穩(wěn)定性、整體工程的營(yíng)運(yùn)質(zhì)量及工程的經(jīng)濟(jì)性。
市政道路往往經(jīng)過(guò)人口稠密、環(huán)境敏感地區(qū)，傳統(tǒng)的處理方法對(duì)環(huán)境的影響嚴(yán)重，噪音、煙塵廢氣、固體廢棄物等較難處理和避免，傳統(tǒng)處理方法施工期間必須采取相應(yīng)防護(hù)措施，會(huì)對(duì)工期、成本產(chǎn)生一定的影響，發(fā)展新工藝、新材料顯得尤為重要。
靜力壓PHC管樁的應(yīng)用可減少對(duì)環(huán)境的要求和危害，也可節(jié)約施工場(chǎng)地，靜力壓樁法施工工藝具有低噪、高效、無(wú)污染、壓樁過(guò)程中可預(yù)估單樁承載力等特點(diǎn)。隨著施工機(jī)具不斷改進(jìn)和預(yù)制高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的不斷提高，靜壓樁的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展，從建筑向市政拓展，昆明珥季路K1+050―K1+260段就用靜壓PHC管樁來(lái)處理軟基。
該段工程臨近滇池，地下水位高，地表水豐富，地基軟弱，軟土層厚度超過(guò)15米，而且自建民房較多且基礎(chǔ)薄弱。該處理方法有效地減少施工機(jī)械的震動(dòng)對(duì)房屋的影響，節(jié)約工期，取得較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
施工準(zhǔn)備重點(diǎn)
樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)之前，先清表、排干地表水，鋪筑40cm厚的碎石土施作層，調(diào)整地面平整度，提高地表承載力，以承受施工荷載。保證施工便道暢通的同時(shí)鋪設(shè)施作層與壓樁采取流水作業(yè)，壓樁中根據(jù)樁間距和樁機(jī)橫向移動(dòng)距離確定一次打樁的排數(shù)，完成40m～60m后開(kāi)挖樁頭，施工下道工序，整個(gè)流水作業(yè)面控制在50m左右。
靜壓樁施工前應(yīng)進(jìn)行中邊樁放樣，以便樁位放樣。根據(jù)樁位設(shè)計(jì)圖嚴(yán)格控制樁頂高程，以保證管線(xiàn)能夠順利施工。
沉樁階段技術(shù)措施
靜力壓樁沉樁工藝分為頂壓法、抱壓法。
頂壓法施工工序：
1 插樁 樁打入過(guò)程中修正樁的角度較困難，因此就位時(shí)應(yīng)正確安放。第一節(jié)管樁插入地下時(shí)，要保持位置方向正確，并及時(shí)調(diào)整。逐漸加壓，認(rèn)真檢查，若有偏差及時(shí)糾正，必要時(shí)拔出重打。校核樁的垂直度可采用垂直角，即用兩個(gè)方向（成90°）的垂球使導(dǎo)架保持垂直。通過(guò)樁機(jī)導(dǎo)架的旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)及停留進(jìn)行調(diào)整，使之保持垂直（道路用樁，豎直度要求一般，沒(méi)有使用經(jīng)緯儀校核樁身垂直度）。
2 壓樁 因地層較軟，初壓時(shí)可能下沉量較大，宜采取逐漸加荷，隨著沉樁加深，沉速減慢，樁錘壓力可漸增。在整個(gè)打樁過(guò)程中，要使送樁器、樁身盡量保持在同一軸線(xiàn)上。必要時(shí)應(yīng)將送樁器及樁架導(dǎo)桿方向按樁身方向調(diào)整。盡量不使管樁受到偏心荷載，以免管樁受彎或折斷。管樁較難下沉?xí)r，要檢查送樁器有無(wú)傾斜偏心，每根樁宜連續(xù)一次壓完，以免難以繼續(xù)壓下。
3 接樁 接樁時(shí)要使新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線(xiàn)一致，施焊面上的泥土、油污、鐵銹等要預(yù)先清刷干凈。當(dāng)下節(jié)樁的樁頭距地面1～1.2m時(shí)，即可進(jìn)行施焊接樁。接樁時(shí)可在下節(jié)樁頭上安裝導(dǎo)向箍，以便新接樁節(jié)的引導(dǎo)就位。上節(jié)樁找正方向后，對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊4～6點(diǎn)固定，然后拆除導(dǎo)向箍進(jìn)行接樁焊接。管樁焊接施工應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的焊工按照技術(shù)規(guī)程的要求認(rèn)真進(jìn)行；施焊第一層時(shí)，宜適當(dāng)加大電流，加大熔深。采用手工焊接，第一層用ф3.2或ф4.0的E4320型焊條，第二層以后用ф4.0～ф5.0的E4320型焊條，為保證焊接質(zhì)量，焊接后要自然冷卻至少1min以上才能繼續(xù)沉樁，嚴(yán)禁水冷和焊好就沉樁。
4 送樁 為將管樁壓制設(shè)計(jì)標(biāo)高，需采用送樁器，送樁器可以利用壓樁錘。壓樁錘的有效長(zhǎng)度要大于地面到排污管道底的高差，設(shè)計(jì)送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將壓力有效地傳到樁上，并能重復(fù)使用。
抱壓法施工時(shí)：抱壓法壓樁力對(duì)樁身產(chǎn)生的橫向力比頂壓法壓樁力的一般大30% ～50%，過(guò)大的抱壓力會(huì)使樁身產(chǎn)生豎向裂縫。在抱壓壓力作用下，管樁內(nèi)側(cè)壁在力的作用點(diǎn)處產(chǎn)生拉應(yīng)力，外壁在力的作用點(diǎn)處產(chǎn)生遠(yuǎn)大于C80混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的拉應(yīng)力，致使管擴(kuò)開(kāi)。為保證樁身不受損壞，需要通過(guò)限制壓樁力來(lái)控制頂壓力和抱壓力。允許的最大抱壓壓樁力和頂壓壓樁力計(jì)算公式如下：
Pjmax≤0.45（fce-δpc）AP
Pfmax≤1.1 Pjmax
式中
Pjmax―管樁允許最大抱壓壓樁力；
Pfmax―管樁允許最大頂壓壓樁力；
fce―管樁離心混凝土抗壓強(qiáng)度；
δpc―樁身截面混凝土的有效預(yù)加應(yīng)力；
Ap―樁身橫截面面積。
但在實(shí)際施工中，因壓樁的擠土效應(yīng)，一定數(shù)量的基樁壓入后，土體中應(yīng)力顯著提升，后壓樁的樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值隨入土基樁數(shù)增加而不斷增大，為使每根基樁都達(dá)到終壓條件，壓樁力也應(yīng)跟隨變化。施工時(shí)應(yīng)保證樁頂標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并注意觀察抱壓樁的完整性，其余要求與頂壓法沉樁一致。若在施工中出現(xiàn)樁頂標(biāo)高還未到設(shè)計(jì)高程，但樁機(jī)壓力計(jì)顯示壓力突然劇增、驟減應(yīng)該引起足夠的重視，要檢查樁身完整性，劇增時(shí)應(yīng)該控制加壓速度，以防樁身壓裂，驟減可能是樁身已經(jīng)壓碎，也可能是地下土體承載力減小，此時(shí)應(yīng)該檢查樁身完整性，注意統(tǒng)計(jì)周?chē)蓸秹毫?，為判定土體的承載力提供依據(jù)。
質(zhì)量控制措施
軟基處理屬隱蔽工程，又是工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在，在施工中對(duì)質(zhì)量的監(jiān)控尤為重要，為保證施工質(zhì)量必須嚴(yán)格按規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求控制施工的過(guò)程，特別是嚴(yán)格把關(guān)關(guān)鍵過(guò)程，從樁的驗(yàn)收、樁位投放、插樁、垂直度、焊接、沉樁、標(biāo)高等控制，每道工序，必須由專(zhuān)職質(zhì)檢員驗(yàn)收簽字并經(jīng)過(guò)監(jiān)理認(rèn)可，方可進(jìn)入下道工序。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有施工、監(jiān)理單位的記錄人員，做好打樁記錄，并簽字確認(rèn)，以確保打樁記錄真實(shí)客觀。
1）定位控制方法：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制網(wǎng)（全站儀放的中邊樁），用J2經(jīng)緯儀及卷尺準(zhǔn)確地投放樁位，偏差控制在2cm之內(nèi)，并畫(huà)成測(cè)量成果圖，報(bào)監(jiān)理單位進(jìn)行樁位的復(fù)測(cè)檢查，經(jīng)檢查合格后方可施壓。
2）標(biāo)高控制方法：根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高和±0.000，計(jì)算樁的入土深度，在送樁桿上用紅油漆畫(huà)上標(biāo)線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，當(dāng)送樁接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，通過(guò)水準(zhǔn)儀的觀測(cè)來(lái)控制樁頂?shù)臉?biāo)高。
3）樁位控制方法：插樁時(shí)，以定樁位的鋼筋為中心點(diǎn)，在地表用石灰粉繪出樁位并校準(zhǔn)樁身豎直度，另外合理安排的打樁流程，防止打樁的過(guò)程中對(duì)已打完的樁擠偏。
4）焊接質(zhì)量控制方法：嚴(yán)格按焊接規(guī)范操作，焊工應(yīng)做系統(tǒng)培訓(xùn)，并持證上崗，配套的焊接機(jī)具性能要好，焊接材料要優(yōu)。焊接后要充分自然冷卻，禁止焊好就沉樁或是灑水冷卻。
結(jié) 語(yǔ)
路基工程中最重要的是控制路基沉降量，提高工程經(jīng)濟(jì)效益，隨著PHC樁技術(shù)的不斷提，高靜力壓樁機(jī)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)代傳感技術(shù)與樁基的結(jié)合使用，自動(dòng)打樁記錄儀的開(kāi)發(fā)使用，提高了成樁質(zhì)量。靜壓樁將會(huì)越來(lái)越廣泛的適用于城區(qū)道路工程建設(shè)領(lǐng)域。
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