塑料套管混凝土桩（TC桩）在临港新城环湖三路桥台后软基处理中的应用.pdf

2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 成果应用 3 5 1 塑料套管混凝土桩( TC桩 ) 在临港新城 环湖三路桥 台后软基处理中的应用 王 伟 ( 上海市政工程设计研究总院( 集团 ) 有限公司， 上海市 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 ： 近年来 ， 桩土复合地基处理方法在软土路基加固工程中得到越来越广泛的应用， T C桩作为一项新型路基处理技术 ， 具有 承载力高、 成桩质量可靠、 对周围环境影响小、 施工速度快 、 处理效果显著等特点 ， 应用前景十分广阔。该文从实际工程 出发 ， 较为 全面地介绍了 T C桩在桥台后软土地基处理中的应用， 可为同类工程提供一定的参考。 关键 词 ： 桥头跳 车 ； 软基处 理 ； T C桩 ； 施 工工艺 中 图分 类号 ： U 4 4 3 1 7 文 献标 识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 3 5 1 - 0 2 1 问题的提出 2 T C桩组成 南汇新城位于临港新城东南面，整个城区以 滴水湖为中心， 呈现“ 一湖三环带” ， 南汇新城是集 中体现滨海都市魅力和活力、展示新世纪城市建 设水平 和都 市生活环境 质量 的标志性地 区 。根据 规划 ， 在 “ 十二五” 期间 ， 南汇新城将加快航运物 流、 商业商务、 影视文化、 都市旅游等产业发展 ， 着 力打造代表未来发展方向的低碳、 生态、 宜居现代 化新城 区。 环湖三路是 南汇新城 四环 七射骨干路 网的重 要组成部分 ， 根据纵断面设计 ， 桥台后路基填土高 度较高， 为减少台后地基沉降过大造成桥头跳车， 故应做相应处理。 目前常用的桩土复合地基处理方法主要有水 泥搅拌桩、 C F G桩和 P H C管桩等，这些桩强度高， 应用广 泛 ，但是对周 围环境影 响大 ，容易 出现 断 桩 ， 影 响处 理效果 ， 而且施工 机械 比较笨 重 、 占地 面积大、 高度高 ， 不利于大规模投入施工。 塑料套 管混凝 土桩 ( P l a s t i c T u b e C a s t i n p l a c e C o n c r e t e P i l e简称 T C桩 )是在 吸收 国外 A u g e o桩 技术 和中国沉管灌 注桩施工工艺 的基 础上发展起 来的一种新型桩， 具有承载力高、 成桩质量可靠、 对周围环境影响小 、 施工速度快 、 处理效果显著等 特点 ， 该技术 自2 0 0 6 年开始试验研究 ， 如今已在 国内二十多个城市大规模应用。作为一项新型路 基处理技术 ， T C桩的理论研究仍处在刚刚起步的 阶段 ， 本文将结合实际工程 ， 对 T C桩路基处理技 术做一个全面的介绍。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 5 2 8 作者简介： 王伟( 1 9 7 0 一 ) ， 男 ， 上海人 ， 工程师 ， 从事市政工程 管理工作。 T C桩由预制桩尖 、 塑料套管、 混凝土桩身 、 顶 部桩帽四部分组成， 如图 1所示， 其成桩原理是预 先打设塑料套管成模成孔， 待某一区域打设完毕后 集中浇筑混凝土成桩， 在 T c桩的整个施工过程中， 桩周土体经历了钢沉管扩孔和拔管回缩的过程。 图 1 塑料套管 混凝土桩 ( T O桩 ) 构造 图 T C桩与其它桩型的最大 区别在于 ，其桩身外 侧有一层螺纹塑料套管包裹。塑料套管的作用为： ( 1 ) 使得 T c桩的成桩质量易于检测 、 控制； ( 2 ) 塑 料套管的侧向约束作用， 使得浇筑的混凝土桩体的 竖向承载力得到提高； ( 3 ) 增大了桩侧表面积 ， 同时 波纹与土体具有咬合作用， 提高 T C桩侧摩阻力。 T C桩的预制桩尖可根据土质不同选用钢板桩 尖、 混凝土桩尖或钢板混凝土桩尖， 形状可采用圆 形、 x形等多种形式 ，目 前实际工程多采用圆形预 制混凝土桩尖，且在桩尖上预设了能与塑料套管 紧密连接的接头，这样套管与桩尖连接后的密闭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 5 2 成果应用 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 性好 ， 能有效保证套管的打设质量。 3 T C桩的适用条件 一 般要求软土地基下部有承载力相对较高的 土层作为桩端持力层，并要求桩端持力层静力触 探锥尖 阻力不小 于 1 0 0 0 k P a 。 采用 1 6 e m的桩体直径时， 加固深度一般不超 过 2 0 m， 当桩端土为砾、 岩等坚硬土层时 ， 加固深 度一般以长细比不超过 1 0 0进行控制 ， 其他桩端土 体加固深度一般可按长细比不超过 1 2 5 控制并满 足桩体稳定要求。 4 T C桩的施工工艺 ( 1 ) 塑料套管混凝土桩打设前， 先平整场地， 铺 设 2 0 e m 厚碎石垫层 ； 、 ( 2 ) 制作桩尖 ， 采用钢筋混凝土制作 ， 并设置 有固定套管的装置； ( 3 ) 桩机就位， 合理安排施打顺序； ( 4 ) 打设塑料套管 ， 根据桩长将出厂的套管切 割成合适长度， 要求套管适当富余 ， 将切割好的套 管与桩尖连接密封牢固，然后将带有桩尖的套管 从钢管底部放入钢管 中 ，然后 开机将 钢管打设至 预定的深度 ， 并注水对塑料套管进行保护 ； ( 5 ) 拔钢管 ， 将钢管拔出而将塑料套管留在地 下 ， 移机至下一个桩位 ； ( 6 ) 场地内塑料套管打设完成后 ， 对塑料套管 深度和破损情况进行检查 ，以此时的深度确定实 际打设深度 ； ( 7 ) 抽水 、 截管并检查套管的深度； ( 8 ) 在 垫层 中沿塑料 套管 中心 开挖直 径 约为 5 0 e m( 根据桩帽的尺寸定 ) ， 高约为 2 0 e m 的圆孔 ； ( 9 ) 放置钢筋笼， 在套管顶部放置一定长度的 钢筋笼， 钢筋均匀布设， 并与盖板顶层配筋连接 ； ( 1 0 ) 放置 盖板底层 、 顶层 配筋 ， 并与连接钢筋 绑扎连接 ； ( 1 1 ) 浇注混凝土 ， 完成桩和盖板 的施工 ， 混凝 土浇注过程中采用小型加长振捣棒振捣 ，使混凝 土填充整个塑料套管； ( 1 2 ) 桩体检测 ， 待桩体强度达到一定要求后 可 对成桩进行检测 ， 方法与其它现浇混凝土桩类同； ( 1 3 ) 桩 、 盖板混凝土达到一定强度后 ， 铺设 土 工格栅 ； ( 1 4 ) 在土工格栅上铺设碎石垫层。 5 工程应 用 5 _ 1 工程概况 环湖三路位于南汇新城 ， 红线宽度 5 0 m， 根据 地质勘察报告 ，拟建场地地基土构成及特性分述 如下 ： 。 层灰黄、 灰褐色吹( 冲) 填土 ， 场地普遍分 布， 厚度约为 0 2 一 2 1 m， 以粉性土为主， 含植物根 茎、 有机质及贝壳碎屑。 ： 层灰黄、 灰褐色吹( 冲) 填土 ， 场地大部分 区域分布， 厚度约为 0 2 2 0 m， 以淤泥质土为主， 夹粉性土较多 ， 含有机质。 ， 层灰色砂质粉土， 厚约 1 0 9 01 3 7 0 m， 状 态 稍密 ， 摇振 反应迅 速 、 无光 泽 、 低干 强 度 、 低 韧 性 ， 含云母 、 少量贝壳 ， 夹薄层粘性土 ， 局部夹粉 砂 。 层灰色淤泥质粘土，厚约 6 0 0 8 5 0 m， 状 态流塑， 无摇振反应 、 有光泽、 高干强度 、 高韧性 ， 含有机质、 云母及贝壳碎屑。 。一 。 层灰色粘土， 厚约 3 9 O 6 9 0 m， 状态软 塑 ， 无摇振反应、 有光泽、 高干强度、 高韧性， 含云 母及腐植物 。 层灰色粉质粘土 ，厚约 4 0 0 6 0 0 m， 状 态软塑 ， 无摇振反应 、 稍有光泽 、 中等干强度 、 中等 韧性 ， 夹薄层粉砂 。 层暗绿色粉质粘土，厚约 2 4 O 4 1 0 m， 状 态硬塑 ， 无摇振反应、 稍有光泽、 中等干强度 、 中等 韧性， 含氧化铁斑点。 层草黄色砂质粉土， 厚约 4 0 0 6 7 0 m， 状 态 中密 密实 ， 摇 振反应迅速 、 无光泽 、 低干强度 、 低韧性 ， 含云母 、 夹少量薄层粉质粘土。 层灰黄 灰色粉砂 ， 状态密实， 含云母 、 石 英 ， 局部夹细砂， 该工程勘察至 5 5 4 5 m深度范围 内未揭穿该层 。 5 2 桥 台后软土地基处理方案 根据地质条件 ， 对常用 的几种桩 型 ： 水 泥搅 拌 桩 、 振动沉管灌 注桩 、 预应 力管桩 和 T C桩进行 方 案比选 ，水泥搅拌桩是柔性桩 ，桩身质量不易控 制， 处理深度浅 ， 工后沉降大； 沉管灌注桩是挤土 桩， 易出现断桩 、 缩颈等现象 ， 桩身质量不易控制 ； 预应力管桩质量容易保证， 刚度大， 应用较广泛 ， 但造价较高。从施工可行性、 承载力、 沉降、 工程造 价等方面综合考虑， 决定采用 T C桩。 具体方案为： 采用二灰填筑、塑料套管混凝土桩和桥头设置搭 板等方式进行处理， 根据场地勘察报告， T C桩桩长 取 2 2 m左右( 视持力层深度而定 ) ， 持力层选择为 。 一 灰色粘土 ， 桩径 1 6 e m， T C桩处理范围为桥台 后 5 0 m，在桥头段 3 0 m范围内桩间距为 2 0 m， 过渡段内桩间距为 2 5 m； 受力盘由两个半圆形环 状硬质塑料制成( 内壁设有凹凸螺纹) ， 外径 2 6 e m， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与 防洪 成果应用 3 5 3 高强钢筋在桥梁结构工程中的应用 邓 惠 晗 ( 深圳市西伦土木结构有限公 司， 广东深圳 5 1 8 0 3 4 ) 摘要 ： 该文介绍了高强钢筋的定义、 分类、 卓越性能和应用价值。通过高强钢筋的生产应用状况、 经济环境效益分析及推广使用 状况 ， 阐明了高强钢筋推广应用的重要性和必要性。 从目前桥梁结构工程中的使用情况分析高强钢筋推广应用的制约因素。 结合 模型实例分析各种钢筋材质在桥梁工程中的用量比较 ， 阐述总结高强钢筋在桥梁结构中合理应用的问题并对其发展提出建议。 关键词 ： 高强钢筋 ； 卓越性能； 经济环境效益 ； 节能环保； 主导钢筋 ； 合理利用 中图分 类号 ： T U 5 1 1 3 2 文 献标 识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 - 0 3 5 3 0 4 0引言 世界经济和中国经济的快速增长，促使钢铁 工业技术进步步伐加快 ， 产品升级换代 日新月异， 供需矛盾愈来愈突出。需求的高速增长需要面对 能源 、 资源、 环境的约束。经济总量的扩大和人 口 增长突显出我国战略资源严重不足。高强钢筋作 为节能环保产品，在桥梁工程建设中合理推广应 用 ， 对调整经济结构 、 转变发展方式 、 推动科学发 展 的高度具有 重要意义 。 1 概述 1 1 高强钢筋的定义和分类 钢筋按照力学性能分 I 级钢筋 ； 级钢筋； 级钢筋和级钢筋。后两种钢筋即为高强钢筋 ， 是 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 5 2 0 作者简介 ： 邓惠晗( 1 9 8 2 ) ， 女 ， 湖南郴州人 ， 工程师 ， 从事桥 梁结构设计工作。 指强度级别为 4 0 0 M P a( 俗称级钢筋) 、 5 0 0 M P a ( 俗称 级钢筋 ) 及 以上的钢筋 。 高强钢筋常见种类分为：微合金热轧带肋钢 筋 ； 高延性冷轧带肋钢筋 ； 余热处理钢筋； 细晶粒 热轧带肋钢筋； 牌号带后缀“ E ” 的热轧带肋钢筋。 1 2 高强钢筋的卓越性能提升应用价值 长期 以来 ，我国土木和建筑工程采用 的混凝 土和钢筋强度偏低，因此不得不加大构件的截面 尺寸 ， 肥梁 、 胖柱 、 深基 、 厚墙 就在所 难免。结构 自 重加大， 降低了结构的有效承载力 ， 同时增加了材 料运输 、 加工 、 吊装 、 施工 中的各种费用。因此 ， 尽 管我 国传统的混凝土结构安全度总体上 比国外 低， 但建造结构的材料一点也不比国外少 ， 费用也 不见得节省。高强钢筋具有强度高及卓越的性能， 同普通钢筋相比， 具有强度高、 延伸性好、 可焊性 和可塑性 均好 、 强度价格 比高 、 安 全储备 大 、 抗 震 性好、 节约钢材等特点 ， 性能也更稳定。高强钢筋 的应用减少了钢筋的使用量、 安装量 ， 节约了工程 受力盘上设置紧固螺栓孔 ，采用固定螺栓使受力 盘与塑料套管紧固连接 ，桩顶需铺设 4 0 e m厚砂 垫层 ，垫层 2 0 e m处 、 4 0 e m处分 别设 置 层 双向 钢塑格栅 ，其经 向张拉力 8 0 k N m，纬向张拉 力 8 0 k N m， 延伸率3 ， 经计算桩土共同作用下 地基 承载力 约为 1 2 0 k P a ， 能够 满足 台后 回填 的需 要 ， 并且经过 实践验证 ， 效果 良好 。 6 结语 T C桩作为一项新型路基处理技术 ，它属于刚 性桩， 与常用的桩土复合地基处理方法水泥搅拌 桩、 C F G桩和 P H C管桩等相比，具有承载力高、 成 桩质量可靠、 对周围环境影响小、 施工速度快 、 处理 效果显著等特点， 在路堤软基加固工程中得到越来 越多 的应用 。在临港新城环湖三路工程 中， 从实际 出发 ， 采用 T C桩进行桥 台后软土地 基处理。结果 表明处理效果良好， 完全能够满足设计要求。 参考 文献 1浙江省公路软土地基路堤设计要点【 M 】 北京 ： 人民交通出版社 2 0 0 9 【 2 】 陈永辉 ， 齐昌广 ， 等 塑料套管混凝土桩单桩承载特性研究【 J 中国公路学报， 2 0 1 2 ， ( 0 5 ) 【 3 】 曹德洪 ， 陈永辉 ， 等 塑料套管混凝土桩在申嘉湖杭高速公路软 基处理中的应用【 J 】 公路， 2 0 1 0 ， ( 0 9 ) 【 4 】 龚锦林， 杨进， 等 高速公路塑料套管桩复合地基处理机理分析叨 公路工程， 2 0 1 2 ， ( 0 2 ) 【 5 】 方鹏飞， 董宏波 T c桩技术及其工程应用分析【 J 】 岩土工程学 报 ， 2 0 1 1 ， ( 1 0 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m