塑料套管混凝土桩的应用研究.pdf

第 3 8卷 ， 第 5期 2 0 1 3年 1 0月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 8，No 5 Oc t ，2 0 1 3 塑料套管混凝土桩的应用研究 邓友生，黄恒恒 ，闫卫玲 ( 湖北工业大学 土木工程与建筑学院 ，湖北 武汉4 3 0 0 6 8 ) 摘要 】塑料套管混凝土桩是我 国 自主研究开发的一种软土地基处理新型小直径刚性桩。这种桩具有施 工 速度快 、 沉降收敛快和成桩质量 可靠及检测方便等优点。首 先简述 了塑料套管 混凝土桩 的结 构组成 ； 其次主要 阐 述了其荷载传递机理 、 室内模型试验 、 计算机数值仿真分析 、 工程应用 试验及质 量控制和检测 标准 ； 最后指 出了其 有待进一步研究问题 和发展方向 。 关键词 】T C桩 ； 结构组成 ； 技术 ； 应用 中图分类号 U 4 4 5 5 5 1 文献标识码 】A 文章编 号1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 1 3 6 0 4 Re s e a r c h o n Ap p l i c a t i o n f o r Pl a s t i c Tu b e Ca s t i n p l a c e Co n c r e t e Pi l e DENG Yo us he ng，HUANG H e ng he ng，YAN W e i l i ng ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g& A r c h i t e c t u r e ，H u b e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Wu h a n ， Hu b e i 4 3 0 0 6 8 ， C h i n a ) A b s t r a c t 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 i s a n e w t y p e s m a l l d i a m e t e r r i g i d p i l e s e l f - d e v e l o p e d b y Chi n a f o r t r e a t i n g s o f t s o i l fou n d a t i o nTh e p i l e h a v e ma n y a d v a n t a g e s s u c h a s qu i c k c o n s t r u c t i o n，f a s t c o n v e r g e n c e for s e t t l e me n t ，r e l i a b l e q u a l i t y a n d c o n v e n i e n t d e t e c t i o n，e t c Fi r s t l y，t h e s t r u c t u r e c o mp o s i t i o n o f 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 pi l e wa s d e s c r i b e d，t h e n i t s l o a d t r a n s f e r r i n g me c h a n i s m ，l a b mo d e l e x p e r i me n t ， c o mpu t e r n u me r i c a l s i mu l a t i o n a n a l y s i s， e n g i n e e r i n g a p pl i c a t i o n t e s t ， q u a l i t y c o n t r o l a n d t e s t s t a n d a r d we r e s u mma r i z e d At l a s t ， i t s d e v e l o p me n t d i r e c t i o n a n d p r o b l e ms i n f u r t h e r r e s e a r c h a r e p o i n t e d o u t K e y w o r d s T C p i l e ； s t r u c t u r e c o m p o s i t i o n ； t e c h n o l o g y ； a p p l i c a t i o n 0 引言 随着我国公路建设事业的发展 ， 公路选线不可 避免的要穿越地质条件复杂的软土地基。在它上面 修建高等级公路一般要先进行路基处理 ， 以增加路 基稳定性和减少路面沉降。刚性桩地基处理方法具 有加固效果好 、 处理深度深、 工期短等优点 ， 故在路 堤软 基加 固工 程 中得 到广 泛 应 用 。 当 刚 性 桩 用 于处理软基加固路基、 堤坝工程时 ， 又常称为路堤 桩。常用刚性路 堤桩有各种 沉管灌注桩 ( 包 括 Y ( x) 形等异型灌注桩、 振动沉管素混凝土桩 、 大直径 现浇薄壁管桩等) 、 碎石注浆桩和预应力管桩等 。 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 ， 简称为 T C桩) 是一种新型的小直径刚 性 桩 ， 是 我 国 在 吸 收 国 外 C o f r a公 司 A u G e o桩 技 术 基础 上 ， 开发 的一项 软 土 地基 处 理 新技 术 。该 技术 从 2 0 0 6年 开 始 试 验 ， 现 在 已经 在 国 内多 项 公 路、 城市道路工程中较大规模地应用。T C桩作为一 种新桩型， 其理论与试验研究才起步 引。 1 T C桩简介 T C桩 由桩尖 、 塑料套 管 、 混 凝 土桩 身 、 桩 帽及插 筋等组成 ， 如图 1所示。其成桩方法是 ： 将塑料套管 按一定的间距使用专用设备逐根打入需要加固的地 基中， 套管为底部封闭 ， 顶部开口， 等塑料套管全部 打设完毕后 ， 再用混凝土向套管内连续浇筑形成桩 ， 套管不再取出， 填充物与套管就形成了地基加固桩。 桩顶设置桩帽 ， 并铺设土工格栅( 见图 2 ) ， 形成桩承 收稿 日期 】2 0 1 3 一 O l O 9 基金项 目】湖北省教育厅重点项 目( D 2 0 1 0 1 4 0 1 ) 作者 简介】邓 友生( 1 9 6 9 一) ， 男 ， 湖南桂阳人 ， 博士 ( 后) ， 教授 。 主要从事桩基工程的教学与研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 3 8 公路工程 3 8卷 它大直径桩更具有经济优势。 2 2 T C桩 工 程 应 用试 验 陈永辉、 陈龙 和王新泉等结合 申嘉湖杭高速公 路练杭段加固软土地基工程开展了塑料套管混凝土 桩挤土效应的现场试验研究。结果表明打桩过程 中 在距桩 中心约 2 2倍沉管外径处地面隆起量最大， 约为沉管外径 的 1 7 2 ； 打设完成第 一根相邻 桩 ( 距离 1 6 m) 桩侧土压力及孔 隙水压力增加 1 0 一 2 0 ； 根据实测数据建议塑料套管环刚度控制在 8一l 6级 。通过这个试验可以进一步对塑料 套 管进行研究 ， 合理选择套管材料 、 环刚度、 壁厚。 龚锦林、 杨进和陈露等针对 T C桩加 固软土地 基作用特点 ， 以单桩有效处理范围内复合地基作为 研究对象 ， 基于一维固结理论 ， 结合岳阳至常德高速 公路试验段工程， 求解路堤荷载作用 T c桩复合 地 基的平均固结度及任意时间地基沉降n 。这对 如 何准确计算复合地基沉降及工后沉降以控制加固后 的工后沉降、 施工进度具有重要 的理论指导及工程 实践意 义 。 胡翠梅等将 T C桩软地基处理技术应用于虎门 港立沙岛石化基地疏港大道 B段工程 引， 通过此工 程 的实 践应用 证 明 T C桩 软 地基 处理 技 术 不仅 施 工 速度快 ， 成桩质量有保证还具有一系列显著的经济 效应和社会效应 ， 具体如下 ：塑料套管不但增 加 了桩侧摩擦阻力 ， 提高了混凝土抗弯、 抗剪能力 ， 还 因为在套管内浇筑混凝土， 减少了混凝土用量， 也因 此不用担心振动挤土而导致断桩；与其它大直径 桩相比， 采用更少的机械设备 ， 大大降低 了噪音 ， 减 少了对周边环境的影 响， 起到节能环保 的作用 ； 结合该工程的实践应用及改进创新也推动了 T C桩 软地基 处理 技术 在软基 处理加 固学科 的发 展 。 2 3施 工质量控 制和检 测 2 3 1 质量 控制 及材料 要求 塑料套管应选择单壁 、 内外均是螺纹的 P V C塑 料套管 ， 质量要符合国家相关质量检测标准。桩尖 采用 C 3 0混凝土， 几何 尺寸应符合要求， 桩尖表面 应平整、 密实， 不得有面积大于 1 的蜂窝、 麻面及 缺边掉角现象。桩身采用 C 2 5细石混凝土， 骨料最 大粒径不超过 2 5 c m， 混凝 土塌落度建议 为 1 8 2 2 c m， 以保证混凝土具有 良好的流动性 和和易性， 其他材料如钢筋、 水泥等都应符合设计要求和规范， 具有质量保证书。桩打设前先平整场地 ， 铺设一层 厚度为桩帽高度的垫层， 施工前应进行试桩 ， 以确定 施工 质量 控制参 数 。 2 3 2 质 量检测 a 套管打设质量检测 。 打设深度检测标准 ： 检测数量不少于总数的 5 ， 打设深度不能小于设计值或贯人度控制值。 桩位偏差、 垂直度偏差 ： 桩位偏差 -I- 2 0 m m， 垂 直度偏差 小于 1 5 检测套管深度及破损、 变形情况 ： 用长 1 I n 、 直径 l 21 4 c m左右是圆柱形铁筒放人塑料套内， 即可便捷的检查套管的深度及破损、 变形情况。 b 混凝土强度质量检测。 对混凝土进行塌落度实验 ， 按规范制作并养护 试块 ， 对其进行不同龄期的抗压强度试验 ， 结果要符 合设计要求。桩体达到 2 8 d后 ， 进行单桩承载力检 测 ， 检测数量为段落总桩数的 0 2 或规范要求， 且 不少 于 1 根 。 C 低应 变检测 。 根 据桩 的弹性 波振 动的 时域 曲线 和频域 曲线 的 表现特征， 分析桩身完整性对桩身质量作出评价 ， 检 测数 量为总 桩数 的 5 。 3 结语 T C桩 在 国内的 理论 研 究 与 工 程应 用 的时 间 较 短， 仍有许多问题值得进一步深入研究 ： 塑料管“ 套箍” 效应引起 桩身抗压强度提高 需要进一步的研究 ， 并考虑在工程设计中如何合理 地考 虑这个 影响 。 T C桩承载特性分析 、 时效性的理论模拟 ， 需 要深 入现场 试验研 究 ， 提 高设计 的准 确性 和精度 。 路基荷载下， 如何合理考虑负摩擦 力、 路基 荷 载对桩侧 受力或 承载 力的影 响等 内容也需 要进 一 步地 探究 。 应用新工艺、 新材料 ， 进一步改进和完善 T C 桩 的施工工 艺 ， 开 展 T C桩 衍 生 新 技 术 的 开 发 和 试 验 ， 提高工效和加 固效果， 进一步降低工程造价， 拓 宽其 应用 范 围。 参考文献】 1 龚晓南 复合地基理论及 工程 应用 M 北京 ： 中国建筑工业 出版社 。 2 0 0 2 2 宋法宝 ， 陈永辉， 刘汉龙 低标 号素混凝 土桩在杭 金衙高速公 路 中的应用 J 河海大学学报，2 0 0 4 ( 5 )： 8 38 6 3 刘汉龙 ， 刘芝平， 王新 泉 现浇 x型混凝 土桩截面几何特性 研 究 J 中国铁道学报 ， 2 0 0 9 ， 3 0( 1 ) ： 1 7 2 3 4 刘汉龙 ， 郝小员， 费 康 ， 等 振动沉模 大直 径现浇薄壁管桩技 术及其应用 (I I ) ： 工 程应 用 与试 验 J 岩土 力学 ， 2 0 0 3 ， 2 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 邓友生 ， 等 ： 塑料套管混凝 土桩 的应用研究 1 3 9 ( 上接 第 1 3 5页 ) 道路养护与管理机制需要进一步完善。 目前 ， 哈密地 区多数公路 等级较低 ， 路 面状 况 差 ， 缺乏标志、 标线 ， 每到雨季都会 给道路养护管理 带来难度 ， 由于道路养护与管理机制 尚处于不断健 全过程 中， 资金不足 ， 养 护人员业务知识低， 养护积 极性不高 ， 对现有的道路进行养护管理还不够 ， 严重 影响了道路的使用功能。突 出问题 是 ： 公路管养 问 责 、 奖罚不力 ， 乡镇管养组织 、 专职路管员作用弱； 各 级交通主管部门稽查人员少 ， 车力不足， 路况问题发 现处 理难 以及 时 ； 公 路 养护一 年 一次性 招 标解决 制 ， 严重违背科学养护客观规律 ， 同时严重的滞后养护 ， 增加 了养护成本 ， 降低了有限资金的使用效率。 4结论与建议 根据哈密地区矿 区资源公路的状况分析研究， 针对哈密地 区矿区资源公路所面临的问题提出以下 建 议 ： 统筹全区经济发展需要， 新建和改建大量农 村公路 ， 使公路通达深 度进一步提高。积极响应中 央政府的号 召， 切实加 强“ 十二 五” 规划建设实施 ， 在各级政府 和有关部 门的认真领导下 ， 加 强“ 畅通 工 程 ” 的建设 ， 加 大农 村公路 的 通达深 度 。 加快公路交通投融资体制的改革 ， 实现投资 主体的多元化， 多渠道筹集资金 ， 提高投资效果。积 极借鉴其他地区的投融 资改革模式 ， 创造有利投资 环境 ， 吸引大型企业 踊跃参与当地经济发展规划 中， 采用多种融资渠道 ， 实现投资主体多元化。 与当地经济发展的要求相适应 ， 提高公路等 级 ， 切实将公路建设 技术水平提高为可参考预 留水 平。这样 ， 不会 因为经济大发展、 资源大开发而引起 的公路等级及公路运输困难等问题的出现。 完善矿区资源公路建养体制 ， 构建完善的管 养构架， 并用法律法规实施约束。在进行完善 的过 程中， 应尽真正意义上的努力， 加强公路建设建养专 项资金的筹集工作 ， 其实保证公路建养工作的 良好 开展 。 积极推动矿区资源公路管养分离进程 ， 真正 意义上实现矿区资源公路的管养分离制度。 首先制定行之有效 的监督与管理机制 ， 将公路 管理、 养护水平归入绩效考核工作内容中。另外 ， 体 制应设置成精简高效型， 这样有利于责任分级管理。 参考文献 1 孙 国庆 中 国高速公路 建 设的融 资方式 研究 J 知 识经 济 ， 2 0 0 8 ( 3 ) 2 翟大伦 农村公路 养护管理 体制 研究 以潍坊市 寒亭 区为 例 D 北京 ： 中国农业科学 院， 2 0 1 1 3 陈静 ， 郭伟 ， 张梦霞 我国西部地 区农村公 路建 设融 资方 式研究 J 交通建设 ， 2 0 1 0( 5) 4 欧任雄 山区公路沥青路面 的施工与养护 探讨 J 武汉 ： 中国 水运 ， 2 0 1 0 ( 6) 5 都成翔 基 于投资多元化 的高速公 路管理一体化研究 D 武 汉 ： 武汉理 工大学 ， 2 0 0 3 6 曾晓文 大 型高 速公路建 设项 目管理模 式研究 D 南 昌： 南 昌大学 。 2 0 1 0 7 杨薇 农 村公路 养护 管理体 制研究 D 天 津 ： 天 津商业 大 学 ， 2 0 1 1 8 贾致荣 四川 I 高速公路交通建设融资方式研 究 J 交通财会 ， 2 0 1 0 ( 2 7 9 ) 9 张 笛， 姚玉玲 ， 赵文姣我国高速公路建设 的融资方 式分析 J 山西建筑 ， 2 0 0 7 ( 1 1 ) 1 O 张小 国 我国城市基础设施建设融资方式 研究 D 武汉 ： 武 汉理工大学 。 2 0 0 5 1 1 孙熠 公路养护管理 M 北京 ： 人民交通 出版社 ， 2 0 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m