桩板式无土路基桩基础施工技术_凌汉清.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言近年来，一种适用于公路58 m高度路基的桩板式无土路基应运而生。这种桩板式路基属装配式，下部采用预制混凝土管桩作为桩柱基础，上部结构采用预制板或现浇板的形式，在部分高速公路中已得到应用。相对于传统填土路基，桩板式路基不仅有利于节约资源能源，减少施工污染，还有利于提升劳动生产效率，提升质量安全水平。桩板路基的管桩基础是该结构施工的关键，必须把握好沉桩入土深度、垂直度、贯入度以及焊接质量的关键控制指标，保证结构质量安全。2工程概况徽州大道南延工程庐江段K18+665K21+029段2 360 m里程长度范围设计为桩板式无土路基，为高强预应力PHC管桩+PRC管桩+现浇钢筋混凝土板的结构形式，公路等级为一级，双向6车道，路基宽度32 m，结构形式图1和图2所示。管桩的连接设计采用端板焊接法，管桩为AB型PHC500型预应力预制管桩和PRC500型预制管桩。连接后的成桩在地面以下为1215 m，地面以上为7 m，焊接连接部位位于地面以下35 m。管桩顶部设置40 cm高度用于调节标高的现浇连接段。3预制管桩沉桩施工技术3.1施工准备做好施工场地的地表水疏排，防止作业场地积水，整平原地面，便于钻机就位，并且在沉桩过程中钻机始终不发生倾斜或者位移，保证稳定性，需具有足够的地面承载力，这关系到后续沉桩的垂直度控制，必要时可在原地面铺压一层混合料等改善地基。在施工区域内，准确放出桩位，并做好标记。可使用静压打桩机或柴油锤式打桩机进行沉桩1。根据设计尺寸对进场的管桩材料进行编号和检查检测，在管壁上每米位置做标记，便于控制沉桩速率。工程场地地表以下约7 m位置开始揭露有密实细砂、中砂，为提高桩的贯入能力，更好地控制桩顶标高，应选择锤击能量大、能量传递效率高的筒式柴油锤。结合类似工程经验，锤重不宜低于10 t。桩板式无土路基桩基础施工技术Construction Technology of Pile Foundation of Pile-Plate Type Soilless Subgrade凌汉清，阮茂青，汪盛宇（中铁北京工程局集团有限公司，合肥 230031）LING Han-qing,RUAN Mao-qing,WANG Sheng-yu(China Railway Beijing Engineering Bureau Group Co.Ltd.,Hefei 230031,China)【摘要】公路工程拓宽处理过程中，需要占用的资源较多，并存在拓宽路基与旧路基的咬合等问题。在这样的发展形势下，桩板式无土路基以其特有的优势，受到了业界的关注。基于此，论文结合应用于某一级公路的新型结构桩板式无土路基的施工，对其中的管桩沉桩施工技术进行总结，阐述施工过程中的关键控制要点。【Abstract】In the process of highway widening projects,resources need to be occupied,and there are some problems such as the occlusalbetween the widening roadbed and the old roadbed.Under such a development situation,pile-slab soilless roadbed has been paid attentionto by the industry for its unique advantages.Based on this,combined with the construction of the new structure pile-plate soilless roadbedapplied to a first class highway,this paper summarizes the construction technology of pipe pile driving,and expounds the key control pointsin the construction process.【关键词】预制管桩；沉桩；终锤；贯入度；垂直度【Keywords】prefabricated pipe pile;pile driving;final hammer;penetration;verticality【中图分类号】U416.1【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）04-0156-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.04.047【作者简介】凌汉清（1986），男，安徽安庆人，高级工程师，从事公路施工技术管理研究。1563.2沉桩沉桩施工过程中，为了有效地提高施工稳定性，不可选用用自由落锤，应该选用柴油锤或液压锤两种类型。具体的桩锤大小，要结合工程实际情况，认真分析桩径与沉桩施工难度来进行选择，并制定出相应的配套技术。如中大桩应选用重锤；振动锤落距选择为1.52.0 m。桩架必须具有足够的承载力、刚度和稳定性。采用贯入度和桩长双控，根据试桩试验，采集单桩承载力数据，确定桩长入土深度和终锤贯入度。贯入度控制标准定为（210 cm）/10击，具体结合试验桩施工情况可进行优化调整，作为后续工程桩的控制标准。桩锤和桩帽（送桩器）与桩顶面之间应加设弹性衬垫，衬垫厚度应均匀，且经锤击压实后的厚度不宜小于60 mm，在打桩期间应经常检查，并及时更换和补充；首节桩打入时，垂直度允许偏差为0.5，桩锤、桩帽或送桩器应与桩身在同一中心线上。宜连续一次性将桩沉到设计标高，确需停锤时尽量减短停锤时间。沉桩时，桩顶应有排气孔，当管内充满水时应先排水后才能继续施工，管内大量涌土时也应采取相应处理措施。3.3接桩接桩时下节桩的桩头，宜高出地面1.01.3 m；下节桩的桩头处宜设导向箍，以便上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持顺直，中心线允许偏差为2 mm。接桩就位纠偏时，不得用大锤横向敲打。上下节桩端板表面应用钢丝刷清刷干净，接桩焊接宜采用二氧化碳保护焊，由两个焊工沿桩周对称进行。在进行焊接作业时，需要在坡口周边对称点焊46点。在确保上下节桩固定情况下，方可进行拆除导向箍并及时开展分层施焊。值得一提的是，焊接过程中要保证3层的焊接层数，在完成内层焊接作业时，必须要及时对焊渣进行清理，才能够进行下一步的外层焊接。完成上下节桩的焊接作业后，要认真观察焊缝是否连续、饱满，若焊缝中存在表面气孔、夹渣、裂纹、电弧擦伤等问题，必须要及时进行处理。雨天焊接时，应采取可靠的防雨措施，二氧化碳保护焊尚应采取防风措施；二氧化碳保护焊冷却时间不宜少于8 min，严禁用水冷却或焊好后立即沉桩。连接处桩套箍及端板外露表面可采用喷涂耐磨环氧（厚浆）漆的防腐措施，总干膜厚度不小于450 m。焊接操作时应避免停留时间过长，防止在密实砂层中沉桩难度加大。3.4截桩若施工中需要将管桩进行截桩，则需要制订相应的技术方案，为截桩后管桩质量提供保障。截桩作业过程中，需要选用锯桩器进行施工。严禁用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。在截桩过程中，需要实时观察桩顶高程，必须要让其达到设计要求。比如：可以采用环切法，确保截桩后桩顶水平程度和平整度都能够达到设计要求2。3.5桩基检测除对材料检测外，施工中应对接桩的焊缝进行抽样检测；对成桩进行质量检测，可采用低应变法。4单桩承载力试桩试验正式施工前，取代表数量的基桩作单桩承载力试验。单桩静载试验方案的制订，考虑桩的类型、试验方法、反力形式等多方面因素，做到先进、经济、合理，试验结果准确、可靠。本工程单桩竖向抗压静载试验加载方法为快速维持荷载法。4.1试验准备1）试验堆载平台。试桩所承受的荷载一般由油压千斤顶加载系统施加。加载反力装置采用堆重平台提供。堆重平台反力装置：配置荷载量不得少于试桩预估极限加载量的1.2倍，15 75014 7502505002501 0005002%10 cm 沥青混凝土防水层无土路基梁板设计高程路线中心线1 8754 0004 0004 0001 8752605002402401 000图 1桩板式路基半幅标准横断面图H9H10H11H12H12500500500500500H1H2H32%H4PRC 管桩4 0004 0004 0005 0005 0005 0005 000L2L2L2L2PHC 管桩4004004004005 000H5L2H6H7H8PRC 管桩PHC 管桩墩梁固结400L1L1L1L1L1注：L1为PRC管桩长；L2为PHC管桩长。图 2桩板式路基立面图Construction Technology工程施工技术157Construction&DesignForProject工程建设与设计配置荷载应在试验开始前一次加上，并均匀放置于平台上。单桩轴向受压承载力特征值为1 000 kN，预估极限承载力为3 000 kN，按照规范要求加装平台提供反力不得小于最大加载值的1.2倍，拟采用的堆载平台总重力不得小于3 600 kN；拟采用长2 m宽1 m高0.8 m的混凝土配重块加载，采用1根主梁（单根设计承载4 000 kN）、6根次梁（单根设计承载700 kN），堆重平台尺寸拟采用长9 m宽8 m，堆重按23层控制。2）千斤顶安装。选择性能良好的500 t千斤顶，千斤顶应平放于试桩中心，将千斤顶中心与受检桩的横截面形心重合。在进行千斤顶检查过程中，需要认真检查千斤顶、高压油泵及油路3个部分，此检查必须要在试桩前完成。通过认真检查，才能判断千斤顶、高压油泵是否达到工作标准，确保油路不存在漏油问题，为工程的顺利进行奠定基础。3）荷载与沉降量测仪表。施加于桩顶的荷载宜用连接在千斤顶上的压力传感器测读油压并换算成力值。试桩沉降采用位移传感器。试验时应对称安置2个位移表，固定和支承位移表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温的影响而变形，同时应避免振动、雨水、阳光照射等。4）温度对沉降测量的影响。由于温度变化会使基准梁产生变形，为消除这种影响，基准梁应具有足够的刚度，采用刚度较好的型钢制作，梁的一端固定在基准桩上，另一端简支在基准桩上3。4.2现场检测试桩休止时间满足规范要求，试验桩桩顶处理后宜高出试坑底面，试坑底面宜与桩承台底标高一致。试验加载方式为慢速维持荷载法：逐级加载，每级荷载下的桩顶沉降达到相对稳定后再加下一级荷载，直到满足试验加载终止条件，然后逐级卸载至零。1）加载应分级进行，且采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载值的1/10，其中，第一级加载量可取分级荷载的2倍。2）每级荷载施加后，应分别按第5 min、15 min、30 min、45 min、60 min测读桩顶沉降量，以后每隔30 min测读一次桩顶沉降量。3）试桩沉降相对稳定标准：桩顶沉降量不得超过0.1mm/h，并连续出现2次（从分级荷载施加后的第30 min开始，按1.5 h连续3次每30 min的沉降观测值计算）。4）当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，可施加下一级荷载。5施工过程中常见问题处理方案沉桩过程中，会出现垂直度控制不当、接桩焊缝质量不达标造成锤击后脱焊以及桩身本身质量不达标等原因，造成沉桩过程中桩头损坏的情况，此时，应结合设计等各方单位分析处理方案。1）桩长满足设计要求，但贯入度不满足要求；或贯入度满足要求，桩长未达到设计时，均不应擅自成桩，应结合具体入土深度和贯入度大小，经设计单位检算后确定是否终锤。2）如因锤击数量过多等原因，桩顶破损，破损位置距桩顶小于70 cm时，可采用补充现浇接桩的方案；破损位置过长，或者上节桩桩身受损出现裂纹时，应借助机械返挖至接桩位置，替换上节桩，重新施打。3）因接桩位置脱焊等原因，在沉桩过程中接头位置的下节桩破损（即贯入度猛然激增，而上节桩完好），此时下节桩已经入土较深，难以替换。此时，可联系设计单位采取扁担桩的方案进行补强替换。在原桩位前后方向分别对称补打一根下节桩后，施作钢筋混凝土承台，在承台上预埋连接钢板，用作上节桩焊接连接。此方案虽能等强替换，但经济和工期损失均较大，需在过程中加强控制。6结语1）沉桩设备的配置应根据试桩分析结果进行选择，特别是要固定桩锤的大小和落距。2）终锤的标准应根据设计桩长与贯入度进行双控。3）必须控制好接桩的焊接质量，上节桩施打时易脱焊造成上下节桩损坏，需采取补强措施。4）桩身垂直度的控制不当也易造成施打中桩身损坏。【参考文献】1王建成.软基路基处理技术在公路中的应用研究J.智能城市,2021,7(11):81-82.2高紫君.软土公路路基设计要点分析J.山西建筑,2018,44(30):138-140.3贺希英.路基荷载下深厚湿陷性黄土地层中管桩桩侧摩阻力性状研究D.西安:长安大学,2019.【收稿日期】2022-06-16158