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软土层预应力管桩施工控制的难点与对策软土层中进行预应力管桩施工存在诸多技术难点。首先,软土层具有低承载力、高压缩性和易扰动变形的特点,容易导致桩体下沉、偏位甚至失稳。其次,在打桩过程中,软土易产生挤土效应,引起周围土体隆起或位移,影响邻近建筑物和地下管线安全。此外,桩端持力层选择不当或贯入度控制不准,可能导致桩的承载力不足或沉降不均。
为应对上述问题,应采取以下对策:一是加强地质勘察,准确掌握软土层分布及物理力学性质,合理布桩并优化施工顺序;二是采用合适的打桩机械和施工工艺,如静压桩机,减少震动和挤土效应;三是设置排水系统,降低孔隙水压力,减小土体变形;四是加强施工监测,实时控制桩的垂直度、贯入度和承载力,确保施工质量与安全。通过科学管理与技术措施相结合,有效提升软土层预应力管桩施工的稳定性和可靠性。
厚软土场地桩基施工质量控制
莆田地区普遍为海相和海陆交互相沉积的场 地,常埋藏有10m左右以至更大厚度的软弱土 层。沉桩过程常因挤土效应导致出现地面隆起和 软土层中孔隙水压力升高,造成桩在软土层中产 生水平位移及挤桩问题。如不加以控制,常导致 先人土的桩倾斜、偏位,后人土的桩沉桩困难水利施工组织设计方案施工组织设计方案, 甚至沉桩不到位。这是软土中打人桩存在的普遍 问题,也是最主要的问题,应切实采取措施加以
原有限制每日沉桩不超过6~8根的规定。 在未采取其他措施的条件下,控制日沉桩数有其 必要性。如桩机的机动性能较好,沉桩的地点相 隔很远,通常在50m以上,则以上限制可理解 为一个集中沉桩点的日沉桩数。
一般来说,同一单体建筑物要求先施工场地 中央的桩,后施工周边的桩,先施工持力层较深 的桩,后施工持层较浅的桩。对同一承台,当桩 数较多时,亦应采取同样的沉桩顺序。在未采取 其他措施而遇到沉桩困难,则应停止该部位沉 桩,待孔隙水压力消散至沉桩可以到位后恢复施 工
2.2.3控制土层的孔隙水压力增长
科学地限制日沉桩数应以控制土层中的孔压 值为依据。为此,一般在场地土层中埋设孔压测 头,并依据实测孔压控制日沉桩数。
当工期十分紧迫,要求加快置桩进度时, 司 采取此措施。而当后压的桩达不到预测深度时, 应考虑采取这一措施。但应注意其对基桩承载力
2.2.5采取加速排水固结措施以加快施工进度
当工期要求连续快速沉桩时,可根据排水固 结理论、打人足够数量塑料排水板可以加快孔压 消散,在较大程度上可以消除挤土效应,保证施 工的连续性。但这样施工应考虑造价的增高。
当桩沉入饱和粘性土包括淤泥类软土中时, 由于强烈的扰动,近桩处粘性土的结构强度发生 破坏,桩侧动阻力降至极低值。大量经验证明, 近桩处的扰动土固结极快,经短暂的停歇后,桩 侧土的摩阻力迅速增长,其数值达沉桩时扰动状 态下阻力(又称动摩阻)的3~5倍。这一物理 过程称为重固结效应。这一效应的应用和控制对 软土层中的预制桩是十分重要的
经验证明,上述重固结效应可以在10多 min的短时间内完成。所以在沉桩过程中,尤其 是采用静力压桩时不得停歌,否则将使得沉桩无 法进行。为防止这一问题发生,连续供电不是绝 对可靠的项目,应采用自行供电的沉桩机械或配 设备用电源。当采用静力法压桩时尤其如此。
3.2.2终止沉桩条件的控制
当桩身穿越的土层主要是粘性土层(包括淤 泥层)时,因固结作用,桩侧土层将提供相对而 言很大的摩阻力。大量经验证明,该值也远远超 过地质报告提供的侧阻力指标。因此,要求过高 的压桩力是不必要的。况且控制固定的压桩力还 造成桩长变化幅度过大,既使得施工困难,又造 成大量浪费。为了正确地确定控制压桩力,应先 在土层软弱部位施工试验桩,由此得出一定的桩 长和相应的承载能力,作为设计和施工的依据。 这样,才可以得出最佳的技术经济效果。对于打 人式摩擦型长桩,按最后贯人度控制是较通常的 做法,也将造成上述桩长处理的困难。因为除非 持力层很坚硬外,对多数桩,无论是按弹性理论 计算还是实测,都证明其端阻只占总承载力的很 小(如10%左右)一部份。故通过试验,将最 后贯人度控制改为定长打入,也将带来明显的技 术经济效益
福建建筑高等专科学校学报
根据场地和环境选择沉桩方式
环境影响近年来已成为决定施工方式的首要 条件,沉桩施工也不例外,这是社会进步的成 果,也是设计人员决定施工方式时必须慎重考虑 对待的问题。以下对施工方式进行综合讨论。
4.2沉桩施工方式及其保证措施
打人式沉桩式,震动剧烈,噪音大,浓烟污 染空气。目前仅限于在不控制噪音污染的场地采 用。在市区,这种方式已逐渐被淘汰。在国外, 施工设备上配置有效的消音装置,可以将噪音控 制在环境许可的限度以内。国内也只有做到这 点,打人式施工才可能重新占领市场。
4.2.2静力压桩的场地条件限制
当软土场地的地层分布系渐深渐硬时,这种 施工方式不会遇到困难。而当要求穿透硬夹层, 或要求压人坚硬持力层一定深度时,则因为需要 很大的压桩力,使得桩机“行走”时传至地表的 单位面积压力相当大,莆田地区多数软土场地的 表面相对硬层厚度仅1~2m,这使得桩机行走过 程摇晃,步履艰难。这一表象意味着下伏软土已 进人破坏状态,常导致桩移位、偏斜等质量问题 的发生。所以在常见的这类场地上采用静力压桩 时,应将压桩力限制在许可的限度内。如果盲目 加大压桩力,还会有更多的事故发生。当然,在 土质较坚实的场地,压桩力可以提高。
软土层工程桩的成品保护
自基桩沉入土中到桩基验收还有几个关键环 节可能影响成品质量。这些环节包括桩超出地表 时的一次截桩、基坑开挖中桩受压偏斜和损伤、 基坑开挖到底后二次截桩等。因此,保护是必要 的。
5.2成品保护的几个要点
对于设置地下室的工程,基坑开挖容易损伤 基桩。除非采用全人工开挖,否则无法实现基坑 土方完全均匀的开挖。为了控制工期和造价,以 机械开挖为主是常见的做法,所以开挖面形成高 差就是难以避免的了。这时处于开挖的台阶面侧
壁的基坑实际上承受土的侧压力,成为临时挡土 桩。由于管桩的直径一般不大,抗弯刚度不高, 经验表明,仅约2m的高差就可能导致桩身偏 斜。在采用反铲开挖时,机械一般在坡顶工作, 其传至土侧中的竖向应力增大了桩的侧压力和相 应的倾斜。当开挖高差大时,这种危害更为严 重。如果置桩形成的高孔隙水压力未消散和扰动 土体的强度未恢复,加上前述机械重量与开挖高 差等因素,将可能发生滑坡和推断桩。所以应根 据土的强度状况、开挖机械的布置和行驶、桩的 刚度等合理制定基坑开挖方案。此外,在施工中 对伸出地面的桩头应截短至地表以下,以防止机 械行走时碰撞。
预应力高强砼管桩延性差、脆性强,故在开 挖阶段应专人密切监督,严禁防止机械尤其是开 挖斗铲撞击桩顶。哪怕是稍加碰撞,也可能造成 次生断桩,使基桩报废。在基坑开挖结束后,截 断超出设计长度的桩头应采用专用机械截桩器, 以彻底根除用人工重锤横向撞击桩侧的砍桩方 式,以消除产生次生断桩的第二个因素。
花岗岩残积土中埋藏孤石的施工
莆田地区大多为古老花岗岩地区,经风化作 用的结果,花岗岩表层多覆盖残积土层。部份地 区花岗岩残积土中包裹着未经风化或轻度风化的 风化核,俗称“孤石”。这一异常地质现象给置 桩带来难以克服的困难,除了人工挖孔桩以外, 其他桩型几乎都很难顺利成桩。人工挖孔桩采用 爆破孤石成孔的方式有可能成桩,但也相当困 难。故对这一地质难题的原则是,防患重于克 服。
预防措施最主要环节在地质勘察阶段,对下 卧残积土场地进行桩型设计前,必须参考邻近场 地的勘察与施工资料,以便预测场地埋藏孤石的 可能性。当判断可能存在孤石时,应加密勘察钻 孔,即主要桩位下每柱一孔或隔柱一孔,以便确 定这些部位是否是埋藏孤石。当判明存在孤石 时,应提出预防措施。如孤石分布广,应考虑何
斌软土层预应力管桩施工控制的难点与对第
6.2.2根据施工信息采取对策
6.2.2.1静压式压桩力已达要求上限值,或打 人式最后贯人度已经满足规定值,桩身垂直度正 常,但沉桩达不到预定标高,此时可能是桩端落 于孤石中部。为了充分可靠,可采取静压持荷或 打人桩增加锤击数,并在这一过程中用精密水准 观测桩顶沉降。在检测阶段,可以对上述桩进行 综合分析后选取最差的一根进行试验。如承载力 满足要求,则无需补桩和采取其他结构措施。 6.2.2.2沉桩施工可正常持续进行,如桩身的 偏斜度超过容许值,应由设计单位研究决定其处 理方式。
6.2.2.3沉桩施工可以持续,但压力陡降后无 法上升来安县体育馆建筑工程施工组织设计,或贯人度加大又不收敛,证明该桩系断 桩,应另行补桩。补桩同时,应考虑加强基础刚 度的措施。
6.2.3考虑改变桩型
如大量出现6.2.2.3的情况,即大数量的断 桩,证明所选桩型完全不适于该场地,应研究改 用其他适当的基础型式
1)厚软土场地预应力高强管桩施工应十分 重视挤土效应可能造成的损害,事先预设限制和 消除的措施。简易的防患措施是限制日沉桩数并 合理安排施工顺序。必要时采用的消除孔压措施 包括引孔排土或插塑板排水固结。条件具备时, 均应埋设并观测孔压的变化作为指导施工的依 据。 2)饱和粘性土中设置预制桩等打(压)人 式桩时,表现出明显的重固结效应。所以施工中 单根桩必须持续设置到位,否则将造成难以克服 的沉桩困难。对桩长、压桩力贯人度的控制,提 倡通过原型试验确定单控指标。以期既能保证满 足规范规定,又大大方便施工,节省造价。 3)应根据周围环境和场地土层选择沉桩方 式。对噪音控制严格的场地禁用打人式,对软土 场地应限制压桩机总重量。 4)设置到位的基桩在交验前应妥加保护, 基坑开挖时应根据当时各种条件拟定开挖的容许 高差,防止侧压力致桩倾斜和土体滑坍致倾斜。 且从人土后到交验前的全过程(下转第63页)
方案的技术、经济比较(造价单位/万元)
按原定计算挑选持力层最薄处和卵石层面倾 角最大处施打试验桩并进行孔底后注浆,而后进 行静载试验。在最大桩顶荷载Qmax=300kN作 用下,桩顶稳定沉降S=4~14mm,试桩曲线见 图3中的实线。经试验确认该方案技术上可行。
图3单桩竖向抗压静载测试曲线
目前该工程已全部完成200根Φ800的工程 桩及其后注浆施工。结束后,为进一步验证承载 能力及积累经验惠州某商住楼转换层施工施工组织设计方案,又增补了2根静载检测桩,证