第一篇：PHC管桩在900t箱梁预制场地基处理中的应用
PHC管桩在900t箱梁预制场地基处理中的应用
摘要：PHC管桩是预应力管桩的一种，在各种工程实践中证明其对软地基处理有着良好的效果，多用于民用建筑和道路大面积软地基处理，本文以梁场大临建设为例，结合施工实际情况，说明PHC管桩在梁场大临基础建设中的众多优点。
关键词：PHC管桩；软地基处理；施工工艺
1、工程概况
某铁路预制梁场所处地貌为冲积平原，所处地形较为平坦，地面高程3.7-4.4m之间，地层为粉土，粉质黏土，黏土，局部夹淤泥质粉质黏土，淤泥质黏土及粉、细砂透镜体。地下水主要为第四系孔隙潜水，赋存于第四系松散堆积层中，其中砂类土层中水量丰富，地下水位高，地表水丰富，地基较为软弱。
本梁场共有简支箱梁576孔，生产区共设生产台位10个，均错开排开，与新修线路平行。其中一个为32m兼24m制梁台位，其余均为32m制梁台位，箱梁预制时其基础为整体受力，张拉后其重量向两端转移，制梁台座中间底部采用换填压实加板式钢筋混凝土基础，上部为钢筋混凝土条形基础，两端底部采用管桩基础加承台方式，上部为钢筋混凝土条形基础。存梁区每个制梁台位对应布置7个存梁台位，双层存梁设计，基础采用承台加管桩基础的方案。梁场PHC桩加固区段为70个存梁台位、10个制梁台位、静载试验台座及拌合站粉管和主机基础。
2、PHC管桩技术施工技术概述
软地基的处理对工程质量具有决定性的影响，静压力PHC管桩以其显著的施工工艺特点在我国工业和民用建筑有着广泛的应用，而且在公路的软地基处理上也有着众多的理论成果和宝贵经验。此种技术与传统的软地基处理技术相比具有噪音小、无污染、质量可靠、施工速度快、承载能力高、施工原理简单等。在梁场建设中其设计和施工在施工进度和地基沉降方面更有其不可替代的优势。
预应力管桩是由专业的厂家以预应力张拉法结合离心工艺，并采用蒸汽养护预制生产的空心等面积预制桩，此种管桩种类和型号因为工艺和截面差异进行划分，常用的有PTC，PHC。
3、PHC静压桩的施工技术分析
3.1 施工前的准备
桩机进场前，清除地表的松散的土堆，调整地面平整度，提高原状土体承载力，以保证能够承受施工荷载。在静压桩施工前应进行中边桩放样，以便桩位放样。根据桩位设计图做好桩顶高程不同的桩位标记，以便沉桩时控制桩顶高程，以保证下道工序能够顺利进行。台位桩基平面布置图，如图1所示：
3.2 压桩前的施工准备
首先，应对施工区域进行试桩，施工前应对施工区域的管桩施工经验进行采集，参考地质勘测报告和复勘的相关资料，然后对地质概况进行全面的了解，制定周全的施工工艺和质量控制措施。施工前，应在工作区域关键位置进行试桩，试压采用实际压力、压桩速度、桩长，并按照实际施工条件进行质量检查，保证其设计和工艺参数的合理性。本梁场管桩直径为400mm，制梁台位单桩承载力设计值727kN，存梁台位单桩承载力设计值1085kN。
3.3 压桩施工过程
3.3.1 管桩施工采用桩机施工，桩基采用自行机构，能够满足横向和纵向的行走，行走行程采用液压式油缸控制，可以完成小角度横向和纵向的回转，满足桩位的准确对位。
3.3.2 压桩过程中采用桩基自身吊机将PHC管桩吊起并对位到夹持机构中，加持机构通过液压装置将其夹紧，桩基利用自身重量以及配重讲管桩压入指定桩位中，压入一定长度后，夹持装置松开回位，油缸回程，夹住管桩上部再次压入，重复压入动作直至将管桩压入到指定的深度为止。
3.3.3 当桩长不够时应当进行接桩处理，当前一根管桩压入时在桩顶距地面1m时停止压桩，在PHC管桩接头处进行焊接，在确保焊接质量合格后继续施工。
3.4 压桩与接桩中的控制要点
3.4.1 静力压桩流程与关键工序质量监控要点：定桩位（测量、编号、复核）→压桩机到位（确定型号、标定技术参数）→吊桩、对中（控制吊点、垂直度）→对中→压入第一节桩（确保桩垂直度）→接桩（焊序、焊接层数、质量、自然冷却时间等）→压第N节桩（进行全过程测量、调控）→送桩→终压（对送桩压力与标高进行双控）→移机（地压耐力、压桩顺序）→截桩（需要时）→记录、核查压桩及桩基检测相关资料。
3.4.2 压桩施力匹配技术PHC静压桩的压桩施力技术是以桩架自重及桩顶配重作为反作用力，克服桩周土体的侧摩阻力和桩端阻力，将桩徐徐压入土中而实现的。在施工过程中做好以下控制：
（1）压好第1节桩至关重要。首先要调平机台，管桩压入前要准确定位、对中，在压桩过程中，宜用经纬仪和吊线锤在互相垂直的两个方向，监控桩的垂直度，其垂直度偏差不宜大于0.5%。测量人员对压桩进行全程监控测量，并随时对桩身进行调整、校正，以保证桩的垂直度。
（2）在压桩过程中，应随时检查压桩压力、压人深度，当压力表读数突然上升或下降时，应停机对照地质资料进行分析，查明是否碰到障碍物或产生断桩等情况。如设计中对压桩压力有要求时，其偏差应在±5%以内。
（3）遇到下列情况之一时，应暂停压桩，并及时与地质、设计、业主等有关方研究、处理：压力值突然下降，沉降量突然增大；桩身混凝土剥落、破碎；桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水；地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大；按设计图要求的桩长压桩，压桩力未达到设计值；单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求。
（4）桩压好后桩头高出地面的部分应及时截除，避免机械碰撞或将桩头用作拉锚点。截除应采用锯桩器截割，严禁用大锤横向敲击或扳拉截断。
3.5 压桩检测
压桩结束后，需要对桩基进行检测，桩基检测依据设计要求采用《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）及《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）进行。检测的项目主要有桩身的完整性质量检测、单桩竖向抗压极限承载力检测。桩身质量检测，主要通过现场低应变反射波法进行，目的是对桩身缺陷进行判定，对桩身质量进行分级。根据规范分为四个等级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桩。其中Ⅰ类桩为桩身质量优良桩；Ⅱ类桩为合格桩；Ⅲ类桩为明显质量缺陷桩，需要与相关单位研究，确定处理方案或继续使用，按要求修补后或经研究可继续使用的视为合格桩；Ⅳ类为不合格桩。小应变动力检测数量，按规范要求抽检不少于20%且不少于10根。
单桩承载力检测，主要通过现场静荷载试验以及高应变动力检测进行，主要检测单桩承载力是否满足设计要求。静荷载试验检测数量，按规范要求随机抽检总桩数的1%且不少于3根，因为是破坏性试验一般静载试验对施工前的试桩进行；对正式工程桩采取高应变动测，检测数量为总桩数的2%，且不少于10根。
4、PHC静压桩加固后的效果分析
4.1 沉降观测
设计桩基时应充分考虑到沉降的控制，存梁台位采用整板基础，梁场存梁采用双层存梁，根据梁场存梁台位分布，在承台上根据需要布设沉降观测点，做好标示。根据梁场水准点，在各个基础设施使用前对各点进行观测，测得各点原始高程。双层存梁后，严格对各沉降监控点进行观测并进行核对，观测各点有无沉降，并做好记录。经过沉降数据分析，存梁台位沉降均匀，总体沉降量在3～4mm，可以看出PHC管桩施工质量稳定，对软地基处理效果明显
4.2 施工连续能力
本梁场地处寒冻区，最低气温低至-20℃，且持续时间长，根据工期要求，梁场大临建设一个半月就进入了冬季施工，相对于其他处理办法将要加大投入、采取措施才能继续施工，给临时工程建设带来很大的难度，也在一定程度上影响梁场建设的进度。采用PHC静压法沉桩，可实现24h作业，增加施工时间，缩短施工工期。从成桩速度上说，PHC高强预应力管桩成桩工序少，操作简单，吊桩就位、调整桩基及桩的垂直度、施压复核垂直度、继续施压至设计标高；而PHC管桩为预制桩，无需等混凝土龄期才可验桩，且施工无污染及压及走，这无疑为后续大临基础建设提供了有利的保障。
4.3 质量控制
PHC管桩是事先在工厂预制成型，且桩体强度较高，可达C80。桩体的成型质量与强度质量保证，每节桩按定尺生产，压桩深度一目了然，施工工程可监控强；静力压桩施工的同时，即已知道每根桩成桩后能承受多大承载力，有利于设计参数及时调整。
4.4 成本控制
在PHC管桩施工过程中，PHC管桩可把桩压至桩顶深度，不存在超灌部分和人工破桩头，吊车调运桩头等问题，有节约了资源，减少了浪费。从桩数、桩长、基础形式、施工工期、验桩费用等几方面综合考率，PHC静压管桩较其他软地基处理方式成本优势较为明显。
结束语
在本工程大临建设中体现出PHC管桩在对软地基处理中明显优势，证明了在工期紧、承载力要求高的软地基处理中是可以达到较好的效果的，且相对于其他处理方式在工期、成本、质量方面有着明显的优势，可见在类似大临建设的软地基处理方面是值得推广的。
参考文献
[1] 陈兰云.土力学及地基基础[M].北京：机械工业出版社，2001.[2] 中国建筑科学研究院.《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）.北京：中国建筑工业出版社，2003.[3] 中国建筑科学研究院.《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）.北京：中国建筑工业出版社，2003.[4] 杨蓉珲.PHC管桩施工技术在软基处理中的效果.建筑知识，2011.
第二篇：深层水泥搅拌桩在大型泵站地基处理中的应用
深层水泥搅拌桩在大型泵站地基处理中的应用
摘要： 太浦河泵站工程主泵房建基面在粉质粘土上，土力学强度较低，不能满足泵房对地基的强度和变形要求，必须进行地基处理。经过方案比选，主泵房地基采用水泥搅拌桩处理。检测结果表明，加固后的地基达到了预期的效果。关键词： 地基处理 水泥搅拌桩 单桩承载力 单桩复合地基承载力（1.上海勘测设计研究院，上海，200434；2.太浦河泵站工程建设指挥部江苏 吴江 215224；3.中国水利水电第十一工程局河南 三门峡 472000；）概述 太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦河上已建的太浦闸南侧，是太浦河工程的重要组成部分，其修建目的主要是解决枯水年份太湖水位较低时抽取太湖水向下游上海市供水300m 3 /s，以改善上海水质。主泵房内布置6台斜15°单机50m 3 /s的斜轴泵，底板长84.87m，宽（顺水流方向）40.45m，采用二机一缝的布置，泵房底板共分三块，单块底板长度为22.50m。进水侧底板底高程-8.05m，出水侧底板底高程-6.45m，底板厚2m。安装间布置在泵房的北端，在泵房的南端布置一座35kV变电站。主泵房建基面在粉质粘土上，土层物理力学指标较低，天然地基无法满足泵房上部结构对地基的强度和变形要求，必须进行地基处理。2 工程地质条件 场地区地层为巨厚（大于100m）第四纪河湖相、海相及沼泽相等沉积层，无活动断裂构造分布，区域地质构造稳定，地震基本烈度为Ⅵ度。场地区土层的物理力学指标见表1。泵房建基于⑤层土上，⑤层为灰色粉质粘土，标贯击数小于4，压缩系数0.38Mpa-1，地基承载力标准值为105Kpa，且⑤层属高～中压缩性土，天然地基不能满足泵房上部结构对地基的强度和变形要求，由于软土厚度较大，不宜用换（填）土处理。同时对⑥层下伏软弱下卧层需进行强度及变形验算。表1地基土物理力学性质指标 层号 土层名称 土层 厚度 m 湿密度(kN/m 3)天然孔隙比 天然含水量(%)塑性 指数 I P 液性 指数 I L 压缩模量(MPa)地基承载力标准值(KPa)③ 1 粉质粘土 0.4~3.1 20.0 0.74 26.7 19.4 0.36 8.6 255 ③ 2 粉质粘土 0.3~5.1 19.4 0.84 30.5 14.4 0.68 9.4 150 ③ 3 砂壤土 0.9~5.2 19.0 0.88 32.3 9.214.4 120 ④ 1 轻砂壤土 1.5~3.1 19.0 0.90 33.418.9 120 ⑤ 粉质粘土 4.4~7.5 19.0 0.94 34.8 13.9 1.07 5.3 105 ⑤’ 粉质粘土与粉质砂壤土互层18.8 0.96 35.7 9.27.1 110 ⑥ 粉质粘土 4.0~6.5 20.5 0.65 23.5 20.3 0.10 13.7 300 ⑦ 1 重粉质粘土 0.4~3.0 19.6 0.77 27.7 13.5 0.5 12.6 200 3泵房地基处理设计 3.1地基处理方案 泵房地基应力计算以二机一联段作为计算单元，经过计算，控制工况为完建工况，泵房在控制工况时基底应力最大值为198.9 kPa，最小值为135.3 kPa，平均地基应力为167.1kPa，超过⑤层土的地基承载力标准值。对⑤层土进行宽度修正以后的地基承载力标准值为128.96 kPa，亦不能满足设计要求。⑤层下部为⑥层棕黄、灰绿色粉质粘土，该土层厚约5.2m，土质均一，呈硬塑状态，属中压缩性土，其地基承载力标准值为300kPa，是泵房基础较好的浅层持力层。设计考虑了三个方案进行技术和经济比较，方案一：预制钢筋混凝土方桩方案；方案二：灌注桩方案；方案三：水泥搅拌桩方案。方案投资比较见表2。根据规范可知，水泥搅拌桩一般适用于软弱粘性土和粉性土地基，由于受搅拌机械搅拌能力的限制，一般不适用于地基承载力设计值大于120kPa的粘性土和粉性土，而⑤层灰色粉质粘土经宽深修正，其承载力设计值达128.96 kPa，但经过室内水泥土试验，⑤层土经搅拌以后能达到很好的加固效果，可满足设计的要求。经过综合比较，方案三因其投资省、抗渗效果好以及能较好地适应地基变形等优点而被选为推荐方案。表2泵房地基处理方案比较表 方案 名 称 单 位 主要工程量 投资(万元)预制钢筋混凝土方桩 混凝土 m3 1441.4 268.0 钢筋 t 282.8 混凝土灌注桩 混凝土 m3 1950.8 314.4 钢筋 t 160.6 深层水泥搅拌桩 水泥搅拌桩 m3 7729.4 196.4 3.2地基处理设计 水泥搅拌桩桩型采用双头搅拌桩（断面为2个直径0.7m搭接0.2m的复合桩），固化剂采用425 # 普通硅酸盐水泥，水泥掺入量选用15%，设计桩长6.5～
8.1m，进入⑥层持力层0.5～1m。3.2.1水泥搅拌桩单桩竖向承载力标准值 确定 根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91），单桩竖向承载力标准值 按下列二式计算，并取其中的较小值。式中，η为强度折减系数； 为室内加固土试块的无侧限抗压强度平均值；Ap为桩的截面积； 为桩周土的平均摩擦力；q p 为桩端天然地基土的承载力标准值；α为桩端天然地基土的承载力折减系数；Up 为桩周长； l 为桩长。根据本工程的“水泥土检测试验报告”，水泥掺量为15%，龄期为90天的水泥土无侧限抗压强度 =2.31MPa，桩长考虑伸入持力层0.8m~1m，经计算，单桩竖向承载力标准值由摩擦桩控制 =322.8kN。
3.2.2复合地基的承载力标准值 确定及桩位布置 根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91），复合地基的承载力标准值 由下式计算： 式中，f s,k 为桩间天然地基土承载力标准值；β为桩间土承载力折减系数（本工程取0.1）；m为面积置换率。经计算，面积置换率m=41.2%时复合地基的承载力标准值 =196kPa。根据泵房地基应力分析，平均地基应力 kPa <，最大地基应力 <1.2 =235.2kPa，满足规范要求。布置水泥搅拌桩时考虑了群桩横截面的重心和荷载合力作用点一致的原则，在泵房的上游侧，桩中心间距为1.2m×1.4m，在下游侧桩中心间距为1.2m×1.525m。考虑泵房地基的抗渗要求，上、下游侧第一排水泥搅拌桩布置成连续壁状，搭接0.2m，在主泵房地基外围布置了应力扩散桩。桩位布置剖面图见图1。在施工图阶段，对泵房集水井布置进行了优化。集水井由原来的大开挖方案优化为水泥搅拌桩垂直支护方案，集水井采用垂直开挖，一方面节约了土建工程量，另一方面，临近集水井的工作面由斜坡面改为水平面，方便了工程施工。3.2.3下卧层地基验算 因水泥搅拌桩置换率较大且为摩擦桩型，因此按群桩作用的原理，对下卧层地基进行验算。验算时将搅拌桩和桩间土视为一个假想的实体基础，考虑假想实体基础侧面与土的摩擦力，验算假想基础底面的承载力。加固地基的承载力标准值R sp 采用控制工况的平均地基应力167.1kPa，实体基础的水下容重取8.8kN/m 3，经计算假想基础底面的应力Pa =217.35kPa。其下⑥层土的地基承载力标准值R k =300kPa，经修正后的实体基础底面的地基承载力标准值R=348.4kPa，Pa＜R，可见在上部荷载作用下下卧土层承载力能满足要求。图1水泥搅拌桩布置剖面图 3.2.4泵房基础地基变形验算 泵房地基最终沉降量由复合土层的压缩变形值S 1 和桩端以下未处理土层的压缩变形值S 2 组成。S 1 按下式计算。式中，p为桩群体顶面的平均附加应力；p o 为桩群体底面土的附加压力；E o 为桩群体的变形模量； 为加固地基的深度。桩端以下未经处理土层的压缩变形值S 2 按下式计算： 式中，e 1i、e 2i 为基础底面以下第i层土在平均自重应力及平均自重应力加平均附加应力作用下由压缩曲线查得的相应孔隙比；h i 基础底面以下第i层土的厚度。经计算，控制工况时S 1 =1.2cm、S 2 =8.22cm，泵房的最终沉降量S ∞ =S 1 +S 2 =9.42cm，小于有关规范建议的沉降量控制范围10~15cm，满足地基的变形要求。4成桩试验 试验的目的是为了进一步了解施工区域的水文地质条件对搅拌桩施工的影响程度，并确定如水泥浆的配合比、搅拌提升速度、复搅深度、注浆压力及电机工作电流等施工参数。4.1水泥土室内配合比试验 通过水泥土室内配合比试验确定水泥土无侧限抗压强度与水泥掺入量及水灰比的关系。试验时，在实地取5层土样和拌和水，按水泥掺入比15%、水灰比0.5、0.6、0.7分别制作70.7×70.7×70.7mm的标准水泥土试块,在标准养护室内养护7天后做水泥土试块抗压试验。试验结果如表2-1示。表中水泥土90d无侧限抗压强度根据经验公式q u,7 =（0.3～0.5）q u,90 推算得到。由表2-1可知，三种不同水灰比的水泥土7d无侧限抗压强度都满足达到90d标准强度2.31Mpa的30~50%（0.69~1.16Mpa）的要求。表3水泥土无侧限抗压强度试验结果统计 序号 水灰比 水泥掺入比 7d强度q u,7（Mpa）q u,7/ q u,90（%）1 0.5 15% 1.3 56.3 2 0.6 15% 1.2 51.9 3 0.7 15% 1.0 43.3 4.2成桩试验 施工机械选用SJB-II型深层水泥搅拌机，水泥掺入比α w =15%，水灰比按0.50、0.55、0.60、0.65分别进行试验。试验桩选择底板外的扩散桩，实际共做试验桩22根，最终确定搅拌桩的施工参数：（1）水泥掺入比α w =15%，单桩水泥用量不小于200kg/m；
（2）浆液比重不小于1.755kg/l，水灰比约为0.65；（3）喷浆提升速度不大于0.5m/min，预搅下沉速度0.6～0.7m/min（不大于2m/min）；（4）喷浆口喷浆压力0.4～０.6Mpa；（5）桩尖标高按进入持力层6土层的深度不小于30cm（可根据工作电流的变化判断是否已进入持力层）且不得高于▽-13.1m控制。5深层搅拌桩施工 5.1施工机具及配套机械 共采用6台SJB-II型深层搅拌机同时施工，每台搅拌机配置灰浆搅拌机、灰浆泵、电气控制柜、自动流量计各一台及其他辅助设备。5.2施工工艺
（1）定位：搅拌机就位、对中；（2）预搅下沉：启动搅拌机电机，放松卷扬机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土下沉；（3）制备水泥浆：待搅拌机开始下沉即可开始按成桩试验确定的配合比制备水泥浆；（4）喷浆提升：搅拌机下沉到达最大深度后，开启灰浆泵开始喷浆搅拌提升；第一次喷浆量应控制在单桩总浆量的50%左右；（5）重复搅拌下沉；（6）重复喷浆搅拌提升：搅拌机提升到桩顶标高时，浆液应若有剩余，可在桩身上部1~1.5米范围内重新搅拌喷浆；不得出现搅拌头未到桩顶，浆液已喷完的现象；（7）上下往返复搅一次；（8）关闭机械；（9）重复上述步骤，开始下一根桩施工。6施工质量控制与检验 6.1施工质量控制（1）基础底面以上至少留有50cm厚的土层，以保证喷浆搅拌至少高出基础底板底面高程50cm；（2）施工期间应控制地下水位高程低于
操作面2米以上；（3）预搅充分，以利于土和水泥浆均匀搅拌；（4）严格按预定配合比配置水泥浆液，并定期抽查；（5）保证足够的注浆压力；必须使用自动流量计控制实际喷浆量；（6）控制喷浆搅拌提升速度，段浆量（l/m）要均匀；（7）考虑到桩顶与基础底板接触部分受力较大，因此对桩顶1~1.5米范围应加强搅拌，确保桩头的均匀密实；（8）连锁桩施工时，相临桩的施工间隔不得超过24小时。6.2质量检验（1）轻便触探试验 按2%的比例共做了40组桩身7天强度的验，试验指标N10击数100mm都在30击以上，大于原状土平均击数14.6击的两倍，表明搅拌桩的现场强度达到了设计要求。（2）静载荷试验 采用慢速荷载维持法共做了7组单桩静载荷试验和6组单桩复合地基静载荷试验。试验结果显示：（1）单桩极限承载力标准值不小于667KN，大于设计要求的660KN；（2）单桩复合地基承载力大于设计要求的最大加荷量380Kpa。表4单桩静载荷试验成果汇总表 序号 最大加载量（KN）最大沉降（mm）回弹量（mm）回弹率（%）极限承载力（KN）1 660 17.06 5.15 30.19 ≧660 2 660 24.47 8.23 33.63 ≧660 3 660 9.03 3.49 38.65 ≧660 4 660 8.34 3.99 47.84 ≧660 5 660 39.33 6.74 17.14 ≧660 6 660 61.91 11.16 18.03 ≧660 7 792 19.16 5.61 29.28 ≧792 表5单桩复合地基静载荷试验成果汇总表 序号 最大加载量（KN）最大沉降（mm）回弹量（mm）回弹率（%）极限承载力（KN）1 700 17.50 8.20 46.86 ≧700 2 640 13.90 6.45 46.40 ≧640 3 700 12.31 5.91 48.01 ≧700 4 700 24.27 7.11 29.30 ≧700 5 640 37.36 8.52 22.44 ≧640 6 640 9.04 7.21 79.76 ≧640 注：
1、底板上、下游单桩承载面积分别为1.4m×1.2m和1.525m×1.2m，设计要求最大加载量为380Kpa，经换算得上下游最大加载量分别为640KN和700KN； 7结束语 太浦河泵站目前为国内总流量最大的斜轴伸泵泵站，水泥搅拌桩经单桩和复合地基载荷试验，满足设计要求，施工期初步观测表明，地基沉降在允许范围以内，可见水泥搅拌桩的地基处理方式是合适的、可行的，同时对地基承载力设计值比较大的粘性土和粉性土，可通过加强施工成桩试验，合理调整施工机械和有关参数，加强水泥用量的计量，可以确保水泥搅拌桩的质量。总之，水泥搅拌桩在太浦河泵站工程中的成功应用，为今后的类似工程提供了借鉴。
第三篇：松木桩基础在软土地基处理中的应用研究
松木桩基础在软土地基处理中的应用研究
广州市水务规划勘测设计研究院
刘君洪 2015年6月
随着社会的发展，科技的不断进步，复合桩基处理方式越来越丰富，松木桩基础则由于其环保性问题运用在逐步减少。但在沿海地区，由于松木桩具有水泡万年不腐、造价低廉、施工方便、运输容易、工期短、适应性强等特点，往往在地基应力要求不高，尤其在淤泥、淤泥质土的基础处理中成为最优选方案。然而，翻阅各规范，在松木桩基础设计方面则没有相应的计算方法，诸如碎石桩、水泥搅拌桩、高压喷射注浆桩、刚性桩等均有对应的设计计算方法。笔者根据工程经验采用水泥搅拌桩复合地基计算方法进行初步设计计算，再根据现场荷载试验对相应参数进行校对，供广大业界同仁参考。
某沿海地区堤岸整治工程，地基容许承载力特征值不小于100kpa，勘察资料揭示基础层土质从上至下依次为淤泥质土、细砂、粉质粘土，承载力特征值分别为45、100、180kpa，其中淤泥层深度6~8m。根据地质情况，基础处理方式可选用水泥搅拌桩、松木桩等进行处理。就经济性，施工难易程度，适应性而言，两者均较为合适。但由于工程工期要求极高，水泥搅拌桩成桩待凝时间较长，对工期影响较大。最终决定采用松木桩进行基础处理的方案，松木桩桩长6m，尾径80mm，并在施工前进行现场荷载试验。
松木桩基础处理设计方案采用《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011水泥搅拌桩复合地基计算方法：
单桩竖向承载力特征值取下两式计算值的小值：
RaUpqsiliqpAp；RafcuAp
in式中：
fcu—桩身抗拉强度平均值（kPa），取松木顺纹抗拉强度8500kPa； η—桩身强度折减系数，取1；
up—桩的周长，取平均桩径100mm，Up=0.314m； n—桩长范围内所划分的土层数，n=1；
qsi—桩周第i层土的侧阻力特征值，淤泥层qs1=6~12kPa（《广东省地基处理技术规范》）； qp—桩端地基土未经修正的承载力特征值，kPa，取qp=45kPa； α—桩端天然地基土的承载力折减系数，取α=0.7。复合地基承载力：
fspkm式中：
Ra(1m)fskAP
fspk——复合地基承载力特征值，kPa；
m——面积置换率；
Ra——单桩竖向承载力特征值，kPa；
AP——桩端截面积，0.00785m2；
——桩间土承载力折减系数，0.5~0.9； fsk——桩间土承载力特征值，取45kpa。
由单桩竖向承载力特征值公式不难看出，由于松木桩桩径较小，桩端土层承载力较低，松木桩工作原理为偏向于摩擦桩。式中对单桩竖向承载力影响最大的可变参数取值为土层侧阻力特征值qsi，规范参考值：淤泥为4-7kpa，淤泥质土为6~12kpa。本文暂取8kpa计算，Ra=15.32KN。
根据复合地基承载力公式可见，承载力由桩和桩间土两部分组成。其中桩间土承载力折减系数为经验值，取值范围较大，该值对计算的地基承载力影响较大，本处暂取0.8计算。经试算，桩距450mm矩形布置，复合地基承载力特征值为105kpa。
现场地基载荷试验：
试验采用地基平板载荷试验，试验荷载每一级按220/8Kpa的荷载（22.3KN）加载，第一级为两倍。承压板边长为0.9m×0.9m，底板铺设5mm中粗砂找平。选取工程3个不同位置进行试验，结果如下：
试验点1试验加载到245KN时，P-s曲线出现明显拐点，达到结束试验标准。破坏前一级荷载为222.7KN，地基承载力极限值为274KPa，P-s曲线无比例界限，地基承载力特征值取极限值的一半为137KPa。
试验点2试验加载到201KN时，P-s曲线出现明显拐点，达到结束试验标准。破坏前一级荷载为159KN，地基承载力极限值为220KPa，P-s曲线无比例界限，地基承载力特征值取极限值的一半为110KPa。
试验点3试验加载到223KN时，P-s曲线出现明显拐点，达到结束试验标准。破坏前一级荷载为179KN，地基承载力极限值为247KPa，P-s曲线无比例界限，地基承载力特征值取极限值的一半为123.5KPa。
试验点1 P-S曲线图
试验点2 P-S曲线图
试验点3 P-S曲线图
从试验结果可以看出，荷载试验承载力结果略高于水泥搅拌桩复合地基承载力计算结果，两者相差不大。根据松木桩的工作原理，采用搅拌桩计算公式具有一定代表性。在经验参数取值方面，在初步设计时，可根据当地土质实际情况，结合工程经验取值，由以上结果可见，笔者的取值并不算保守，承载力计算值相对保守。工程实施时根据载荷试验进行确定。
松木桩作为传统的基础处理方式，其高强度且密度小，弹、韧性好，可承受一定冲击作用；其吸湿性及湿胀干缩性，在吸水后体积膨胀，对桩间土有一定挤密作用，同时增大摩擦作用，这是其他刚性桩无法替代的；其“水下千年松”的特有防腐性，在软基处理，特别是淤泥、淤泥质土的基础处理中具有很好的适应性。但松木桩由于桩长限制（一般不长于6m），处理深度受限；处理深度限制同时也限制其处理承载力，根据笔者经验，一般适用于不高于130KPa的部位。松木桩在使用时应注意以下几点：
1、松木桩为“原木”，不用剥皮，不要锯成别的形状，如对半锯成半圆状，以免后期桩身强烈弯曲变形，失去作用。
2、切忌将“松木桩”推广成更笔直，桩长可达更长的“杉木桩”或其他桩。因为大部分常见木材是忌水的，在水中将会快速变黑、变形和腐烂，杉木尤其如此。
3、施工时要考虑到松木桩所能承受的沉桩冲击力，沉桩冲击能控制在300kg.m以内；太大会破坏桩体。
4、淤泥及淤泥质土水平抗力很小，桩群上端容易出现整体水平位移，从而拉裂地面设施。处理办法一般在松木桩间铺设一块石层，顶部设置碎石层，以提高桩群的水平刚度。
第四篇：砂桩挤密法在软弱地基工程中的应用
砂桩挤密法在软弱地基工程中的应用
摘要:砂桩挤密法可使较大深度范围内的地基土挤密,与软弱土形成复合地基共同承受建筑物的荷载,从而使土的压缩性减小,变形模量增大,提高地基土垢抗剪强度和承载力。该方法适用于低层建筑浅基础下的软弱地基加固处理。
关键词:砂桩挤密法.软弱地基.承载力.在淤泥质土等软弱地基上修建民用建筑,必须进行地基处理,目前在新疆对于2-5层民用建筑,地基常用设砂垫层换填法进行加固置换,基础类型采用钢筋混凝土筏板。用这种方法设计的地基基础,工程量大,成本高,一般地基基础隐蔽部分工程费用要占到工程总投资的1/4-1/3。我们在农七师130团职工文化中心建筑工程中,采用砂桩挤密法来加固地基,其施工简单,工期短,造价低,地基基础工程费用只占工程总投资的1/5左右,取得了较好的效果。
1．砂桩挤密法加固机理
130团职工文化中心工程为三层砖混局部框架建筑,总建筑面积2400M2,占地面积800M2 ,其基础设计采用2m宽混凝土条形基础,埋深1.2m,条基下地基土为粉质粘土,建筑场地不仅地下水位高达地面以下1.5-2.0m,且土壤呈饱和状态含水量ω=35%,液限ωL=36%,淤泥层厚度4-6m。设计采用6m宽的梅花点砂桩带进行加固处理,其桩长5m，桩距1m，桩径300mm，桩顶夯填碎石土层与砂桩复合成砂桩（图１），可发挥砂桩自身强度较高及其排水效果较好的作用。
１）．通过砂桩置换，在粘土中形成大直径密实砂桩体，其加固面积约占松软土的２０％左右，使砂桩与粘土形成复合地基，共同承担上部荷载，提高了地基承载力和整体稳定性。
２）．建筑物上部荷载产生对砂桩的应力集中，可减少粘土的应力，从而减少地基的固结沉降量。经测试，砂桩处理淤泥质粘性土地基可减少沉降量２０％－３０％。
３）．砂桩在粘土地基中能形成排水通道，从而加速固结速率，达到排水固结的效果。
2.砂桩设计
130团文化中心工程采用振动成桩法,砂桩设计包括以下内容。
2.1 确定砂桩直径与平面布置
根据地基土质和成桩设备,确定砂桩直径采用300mm；排列采用等边三角形或梅花形，2.2 砂桩的间距
通过现场试验和砂桩间距不宜大于砂桩直径４倍的要求，确定桩孔间距为1m，也可采用下式计算：
ρd ……………(1)
式(1)中s-桩孔间距m:d-为桩孔直径；m、λc-为地基挤密后桩土的平均压实系数宜采用0.93；ρdmax-为桩间最大密度t/m3；ρd-为地基挤密前土的平均干密度t/m3,ρdmax和ρd均可由试验得到。
２.3 砂桩长度
当地基中松软土层厚度不大时,砂桩长度应穿过松软土层,当松软土层厚度大时,桩长应根据建筑地基的允许变形值来确定,砂桩处理地基深度可达5-15m。
2.4砂桩挤密地基的宽度
挤密地基宽度应超出基础的宽度,每边放宽不应少于1-3排,该工程的加固宽度采用大于1.0倍的基础宽度。
2.5砂桩孔内填砂量
可按下式计算。
1)
按
砂的重
量计: G=APLds /1+e0·(1+0.001ω)…………(2)
式（2）中: G-为填砂量kn； AP-为砂桩的截面积m2； L-为砂桩的长度m； dS-为砂桩的相对密度(或叫土垢比重), 一般为2.65-2.69； ω-为砂料的含水量%。
2)按砂料的体积计,每根砂桩单位长度灌砂量为:
q=e0-ey/1+e0·A×1……………………(3)
式(3)中: q-为单位长度灌砂量m3；e0-为天然孔隙比；A-为每根砂桩影响面积m2。
2.6 砂桩填料
填料应先备料,一般粗粒洁净材料,包括砾砂(大于2mm粒径达25%-50%)；粗砂(大于0.25mm粒径超过50%)；中砂(大于0.1mm粒径超过50%)等。填料中含泥量不得大于5%。这种砂粒材料在新疆广为分布,可就地取材。130团文化中心工程在奎屯河取砂,运距短、成本低,砂粒质量高,经过筛分总用量300m3。
3.砂桩施工
3.1 施工方法与要求
ｓ＝0.95d√λcρdmax /λcρdmax－
用振动成桩法,其工序和要求为:1)钢套管在地面准确定位，可用白石灰点标明；2)开动套管顶部的振动机，把套管打入土中设计深度；3)将砂料从套管上部的送料斗投入套管 中；4)向上拉拔套管，边拔边振动将砂料从套管底部压出；5)振动套管振密底部砂料，并挤密周围土体。
3.2 施工质量要求
控制每根套管的灌砂量、提升的高度与速度、振动频率和时间，以保证挤密均匀和砂桩本身的连续性。
3.3 施工中应主意的问题
1)砂桩正式施工前应进行现场挤密试验，试桩数量为7-9根。如发现质量不能满足设计要求时，应调整桩的间距及填入的砂量等有关参数。
2)施工顺序按从中间向两侧进行成桩的施工顺序进行施工。
3)质量检验。(1)控制砂桩的偏差，桩位水平位移偏差应不大于一个桩管直径，桩身垂直偏差不应大于桩管长度的1.5%；(2)实际填入的砂量应大于设计值的1.1倍；(3)桩及桩间土挤密量，可采用标准贯入、静力触探(Ps)或动力触探(N10、N63.5)等方法检测。检测结果若占检测总数10%以上的桩未达设计要求时，应采取加桩或其它补救措施。
结语
130团文化中心工程软弱土地基实测承载力标准值为50-70KPa，压缩模量为2.3-2.5MPa，无法承受设计荷载。采用档桩挤密法,在加固地基上采用条形基础,地基强度可提高2.0-2.5倍,土层压缩模量增至4.5-5.0MPa ,不仅提高了地基承载力(处理后地基承载力标准值可达fk=160KPa),而且加快了固结时间,建筑物建成后使用近3年,情况良好,获得了成功。
此项技术和施工方法在新疆2-4层低层建筑物浅基础下的地基加固处理中值得广泛应用。
第五篇：钢管桩和贝雷片支架在现浇箱梁施工中的应用.
连续箱梁满堂支架施工技术 刘 民 孙红锦
(铁十六局四处 北京怀柔 101400 摘 要 介绍了浇筑连续箱梁时，所采用碗口支架的施工技术 关键词 满堂支架 施工 技术 1 工程概况
湖南省岳阳市洞庭湖大桥全长5.78km,桥址处为芦苇荡,由于受洪水影响,每年桥址处都淤积0c m~ 40c m厚淤泥。设计要求该桥的连续梁在现场浇筑。由于桥址处地基较软,梁体自重大,工期紧,这样采用何种支撑便成突出问题。
图1 30m箱梁一般段面 支撑方案的确定
时间紧,任务重,创精品是本工程的特点。由于梁体为全预应力结构,支架周转受预应力束张拉影响,浇筑连续箱梁时采用何种支撑制约着本工程的工期。我们选择了三种方案进行对比,一是采用设置临时墩,上设军用梁作支架的方案无法满足工期的要求;二是采用普通钢管支架,由于其高度不好调整,施工时不易控制梁体底面标高,无法保证大桥的线型;三是采用厂里定形生产的碗扣支架做支撑,碗口支架具有整体性好,刚度足够,能满足模板、荷载均匀有效传递以及混凝土浇筑和施工人员活动的有效空间。经过对比,我们决定采用碗口支架做支撑,并加强支撑的整体性和稳定性,通过合理处理地基,使荷载均匀分布并传递到地基上的方案。支架方案的实施 3.1 地基处理
由于桥址处为君山农场芦苇分场所在地,地势较平坦,表层为每年洪水后沉积下的淤泥,呈流塑状,含腐植物,厚度0m~0.4m为欠固结土;底层为芦苇种植土,土中含胶体率较高。根据这种特殊的地质情况,经过方案比较和经济效益分析,我们决定用换填三合土(比例为:石灰:砂:土=1:3:7进行处理,在保证持力层承载能力的基础上,确定换填土的厚度。
3.1.1 静载实施
清除本次洪水沉积下的淤泥后,选取0.2m、0.4m、0.6m三种不同深度回填土进行实验。实验过程中首先加到设计荷载,然后再加至1.5倍、2倍荷载。最后确定最佳换填厚度为0.4m,从沉降曲线得出,最大沉降量为14mm,完全能满足施工需要。
3.1.2 回填方法
清除本次洪水后淤泥—→下挖40c m并翻松—→人工将石灰、砂、土均匀撒到上面—→人工将其拌合均匀—→压路机碾压或打夯机夯实到基底设计标高—→检查(如有不合格地方再重新处理—→人工精确找平—→再碾压两遍—→完成。
3.2 支架搭配
根据设计,梁体施工时以每二孔一个单元进行,故支架搭设时也以此为依据,首先搭设两孔半,随着施工循环倒用。支架以桥轴线为中线,分两座搭设,两座支架间距0.4m,两座支架之间以普通钢管相连(如图3所示
3.2.1 下卧垫石
垫石为50×50×15c m混凝土块,标号为C20,每块混凝土面积为0.5×0.5=0.25m2,每根柱下面承受面积为0.25m2,另外再考虑一些地基不均匀性和受力面未完全利用,折减0.2,这样每根柱下实际受力面积为0.25×0.8=0.2m2,经过处理的地基每m2承载力按10t计算,每根支架柱下也可以承受10×0.2=2t压力。经计算实际上每根柱传至基础的荷载不足1吨,所以大大偏于安全,垫石以桥轴线为中心分两部分对称布置,间距为1.2m,呈梅花形布置。布设垫石时一定要使
第11卷 增刊1999年5月
西部探矿工程
(岩土钻掘矿业工程
图2 1 4孔碗扣支架平面布置图 1
—实践代表模杆 2—代表立杆与垫石对应 3—O 代 表立柱
图3 碗扣支架立面图
垫石与地基紧密贴合,使整个受力面能完全被利用。3.2.2 安设钢管立柱
安设立柱前,先在垫石上放置与之配套的可调底座——脚靴,并正确调整其高度,支架柱之间的距离60×60c m ,立柱底部碗口内一定要加一层水平撑,以上每
1.2m 设水平撑一道,支架本身形成闭合四边形,立柱
搭设完毕后再在立柱上放上与之配套的托架,同时考虑预留沉降量及预拱度,通过调整托架高度来控制顶面标高,并确保其误差在允许范围之内。为保证支架的整体性及稳定性,两座支架之间不仅以普通钢管相连,支架的横纵均设置剪刀撑。
3.2.3 横木及模板
横木采用一级落叶松木,截面尺寸为14×14c m ,横木长度根据托架间距定为2.4m。横木上放置5c m 木
板,纵向两木板间距为30c m ,横向采用搭接,搭接长度不小于1m ,方木与方木、木板与方木之间用扒钉相连。在放置横木前首先粗调托架高度,铺模板后再精调一遍。考虑到钢筋安装之后会有一些变形,在浇筑混凝土前再将所有托架打紧,使方木、木板、模板、托架之间紧密结合。应注意的问题
411 在软基上用碗扣支架作支撑,要尽可能使其受力 均匀,浇筑混凝土时要对称进行,尽量减小冲击力。
412 加强对基础及支架观测,发现问题及时处理。5 几点体会 511 洞庭湖大桥10×30m 现浇连续梁使用碗扣支架
做支撑,实际整体下沉量与预计下沉量基本一致,梁体内实外美,棱角分明,保证了工程质量。
512 与设置临时墩上架军用梁相比,节省了租赁费及 吊车安装费,与普通钢管支架相比,具有高度易于调 整,架设方案多等优点。
513 工程进度、工程质量得到了保证,取得了可观经 济效益,得到了甲方好评。6 结论
在软土地基上使用碗扣支架做支撑,通过合理处理地基在技术上是可行的,经济上是合理的,可以认为是一种既安全又实用还能保证工程质量的好办法。
(上接第26页即拆杆进行钢筋笼和导管的安装作业,导管安装完毕,有无沉渣都要用原浆通过导管正循环形式翻动至测定无渣,这样对灌注水下砼时的顺利翻浆和灌注有利。成桩质量检测
048墩至061号墩淤泥地质段共有168根桩,通过铁道部科学研究院对这168根桩的无损检测,桩身质量完整,仅有个别桩有轻微缩扩颈或孔底有少量沉渣,合格率100%,优良率98.8%,对061号墩6#桩由河海大学进行静载试验,加载值为设计承载值的二倍,桩
身最大压降10mm ,卸载后回弹上升7mm ,试验结果表明桩的质量优良。4 结束语
淤泥质地层钻孔桩的关键是加大孔内水头压力、制造优质泥浆和加快成孔速度。加大孔内水头压力可通过提高孔位地面标高从而抬高孔内水位,和加大泥浆比重的办法来实现。优质泥浆采用原位土加外加剂和适当用优质粘土或膨润土造浆的办法,快速成孔通过改进钻头和钻进方法并加强工序卸接来实现。
3W est 2Ch ina Exp lo rati on Engineering V o l.11ZK M ay.1999
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