单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩施工技术.pdf

第 3 2卷第 3期 V0 1 _3 2 No 3 建筑施- I - B U I L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 单壁螺纹塑料套管现浇 混凝土桩施工技术 Con s t r u c t i on Te c hn ol og y f or I n- Si t u Con c r e t e P i l e wi t h Si ngl e W a l l Th r e a de d Pl a s t i c Sl e e v e s 口 芮扬 邵俊 华 ( 上海市第七建筑有限公 司2 0 0 0 5 0 ) 【 摘 要】 上海中环线浦东段新建 1 标段工程在上海地区首次应用了单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩 ( 简称 P T C C桩)软基 加 固新的施工工 艺，阐述 了 P T CC桩工艺原理和加 固软土地基 的施 工方法 ，该工 艺简便 、施工速度快、成本低廉 ，为市场应 用 和推广提供 了借鉴。 【 关键词】中环线软基加固 P T C C桩 【 中图分类号】 T U 7 5 3 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 0 ) O l 一 0 2 1 0 0 3 0 前言 2 P T C C桩工艺原理及特点 单壁 螺纹 塑料 套 管现 浇混 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 e r e t e P i l e ， 以下 简称 P T C C桩 ) 是一 种 承载力高、 不会 由于振动挤土断桩 、 成桩质量可靠、 对周围环 境影响小 、 施工快速方便的地基处理方法 ， 适用于高等级公 路工程的软土地基处理。 上海位于长江下游冲击平原 ，属于典型 的软土地基 范 围。上海的高等级公路的建设离不开软土地基加固， 中环线 浦东段新建 1 标段 小黄浦桥 P T C C桩软基处理 的实践 证明 ， 这一新的工艺在上海地区的公路工程建设中有一定的应用 前景 。 1 工程概况 上海中环线浦东段新建一标段工程位于浦 东新 区济阳 路东侧。全长 5 3 4 m 。主线分高架桥和地面道路。主线地面 道路在桩号 K 0 + 3 9 3 5 5 8 处跨越小黄浦河，桥台西侧深层软 土地基加 固采用 P T C C桩进行加固。加固范围总长 4 O m ( 靠 近桥端 3 0 m为处理段， 后 1 O m为过渡段 ) 。 P T C C桩身为 1 6 0 m m单 壁螺纹塑料 套管现 浇混凝土 桩，桩顶为圆形桩帽 ( 上口 6 0 0 r n m，下口 5 6 0 m m， 高 3 0 0 m m o桩帽及桩身顶部 2 m范 围内配筋。桩长为 l 7 m ( 3 O m处理段 ) 、 1 2 1 6 Il l( 1 0 m过渡段 ) ，桩 间距 为 1 7 m ( 处理段) 、 1 8 m ( 过渡段) 。 桩顶标高为+ 3 8 0 。 桩数量为 7 9 2 根 ， 混凝土标号为 C 2 5 。 【 作者简介】芮 扬( 1 9 7 9 一) ， 男， 本科， 工程师。 联系地址： 上海 市武夷路 1 5 0号( 2 0 0 0 5 0 ) 【 收稿日 期】 2 0 1 0 0 2 0 2 2 1 0 单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩是将单壁螺纹塑料套 管按定的间距采用插管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。 沉桩分区或者分段进行， 待分段 区块全部打设完毕后， 再统一对埋设在地基中的套管用混凝 土连续浇筑成桩， 套管不再取出， 套管与填充物形成地基加 固桩( 图 1 ) ， 再浇筑盖板铺设垫层和土工格栅 ， 形成桩承式 路堤系统。 采取静压沉桩施工， 套管先沉， 桩身混凝土现场浇 筑的施工工艺， 具有噪音小， 污染小， 施工工艺简便， 承载力 高 ， 成桩质量可靠等优点。P T C C桩可以先成批打设套管， 再 成批灌注混凝土， 对周围环境影响小， 施工进度快 ， 易于控 制 。 塑 鞣 艚 沉管 、 显绳 墩土 l 丌【 l I l I 篙 3 P T C C桩软基处理施工主要技术 3 1 施工准备 ( 1 )对沉桩施工区域做好场地平整， 并在路基沉桩施 工区域内及两侧 3 m范围内铺设 O 6 1 0 m厚粒径不大于 1 O c m的碎砾石工作垫层。沉桩作业场地周围应设置排水明 健筑 施】 = 第蛐 O 3 2 O 1 0 芮 扬、 邵俊华 ： 单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩施工技术 第 3期 沟和盲沟 ， 保证旃工场地 内无积水 。 ( 2 ) 沉桩施 工范围内的地 上、 地 下障碍物 、 管线等 应清 理或改移完毕。 对临近沉桩区域较 近范围内需要保护的建筑 及管线采取合适的保护措施 ， 并做好相应 的监测 。 ( 3 ) 根 据设计 桩长 ， 确 定桩 机的机 架高 度和 钢套沉 管 的有效长度， 桩机的机架高度和钢套沉管的有效长度在配置 时应比设计桩长高出 6 8 m 。在试桩前应对已配重桩机沉 管处的抬架支撑反力进行计算和标定， 要求不小于单桩设计 承载力的 2 倍 。 ( 4)在桩机机架上画出以米为单位的长度标记， 用于 沉管时观 察、 记录入土深度。 ( 5 )编制单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩( P T C C桩 ) 专 项施工方 案 ， 确 定沉桩流程确 定沉桩施 工的具体技 术、 安全 及质量保 证措施。 并 对施 工方 案进 行审批。 依据 已经 审批的 施工方案并结合相关规范要求对具体的操作人员进行安全 技术叉底 。 ( 6) 沉桩前应先进行试桩施工 ， 采用静载法通过试桩 确定 桩机 配重、 提管速度 、 桩 长、 桩顶标高 ， 沉桩压 力 ， 混凝 土 坍落度等施工相关技术参数。 ( 7 )对单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩( P T C C桩 ) 的材 料进 行复试 、 试配。 3 2 单壁螺纹塑料套管的选择和拼接 P T C C桩选用符合国家标准的 P V C单壁螺纹塑料套管， 套管的壁厚和直径根据设计要求确定。控制的标准为： 单壁 内外均是螺纹 的 P V C塑料套 管 ， 外 径不小于 1 6 0 c m， 内径 不 小于 1 4 0 c m ， 同一 断面的壁厚偏 差不大 于 1 4 。强度参照 国 家标准 ( G B T 5 8 3 6 ， 2 - 1 9 9 2 ) ， 并 达到 以下指标 ： 环 刚度( k N m ) 不小于 4级 ， 落锤冲击( O c c ， 1 k g ， l m) 不破裂。 P T C C桩外侧单壁塑料螺纹套管一般 6 m一段， 管段连接 外 设套管 ， 套管 采用标准 的 1 6 c m U P V C管材直通 接头 ， 平均 内径在 1 6 1 N 1 6 7 c m之间， 承口深度不小于 5 c m 。 采用与管 材配套的胶水进行粘接。拼接处套管长度 1 1 0 m m ( 图2) 。 3 3 桩尖预 制 P T C C桩 尖采 用混凝土桩尖 ， 直径 2 6 - 3 0 c m厚 5 c m ， 下 端为圆台形 。桩尖混凝 土标 号根据设计要 求确 定 ， 一般采 用 C 2 5 混凝土 。 桩尖可采 用现场预制也可 由专 门构件加 工场预 制。桩尖 内预埋设标 准的 1 6 c m U P V C管材直通接 头 ， 作为 与 塑料螺纹管连 接的固定套 管。套管 与桩尖连接后 牢固密封 ( 图3 ) 。 预制桩尖的尺寸偏差参照混凝土结构验收规范要求。 一 一 图2 P T C C桩单壁螺纹塑料套管拼接 图3 P T C C桩桩尖与套管的全貌 2 0 1 0年 3月出版 3 4 P T C C桩沉桩施工技术要点 ( 1 )桩机选择 ： 桩机可采用常用的插板机、 振动沉管机 等机械。使用振动沉管机械时候， 应控制钢套管的直径应比 单壁螺纹塑料套管略大约 l c m 。 ( 2 )桩机就位 ： 桩机就 位必须平 整、 稳 固。待 桩机就位 后 ， 调整沉管与地面垂直 ， 确保 垂直度偏 差不大 于 1 。 ( 3 )放 置套 管 ： 根 据桩 的长度 ， 丈量 塑料套 管后切 割 ， 并将套管与桩尖连接， 然后将带有桩尖的套管从钢管底部放 入钢管中( 图 4) ， 桩尖与桩位对准。 ( 4 )沉管 ： 桩机就位后 ， 扣准埋 设好的预制 桩尖 开始沉 管， 沉管过程中注意调整桩机的稳定， 严禁倾斜和错位。 机械 沉管的下沉速度一般约为 2 m m i n 。待沉管至设计标高并抬 架时应开动马达 ， 原地留振不小于 1 0 S ， 以确保桩尖 进入 持 力层不小 于桩径 的 1 5 倍 。沉管过程 中做 好记 录。 图 4放置套管 图 5 P T CC桩沉桩施工 ( 5 )注水： 沉桩的同时向塑料管内进行注水， 边沉桩边 注水 ， 注水 流量控制 在 O 1 6 m V m i n ， 注水 的最 终深度应达 到 管 口标高 以下 5 0 0 m m 。 ( 6 )拔管： 沉桩到设计标高注水完毕后 ， 即可以拔除外 套钢管，塑料套管留于地下。拔管时速度一般控制在 O 8 1 0 m m i n ， 拔管速度保持均匀一致， 在拔管过程中不允许反 插。 ( 7 )截桩 ： 沉桩达到设计标高， 拔除钢管后 ， 对露出地 面过长的塑料套管必须修整及截除。 一般套管留设超出桩帽 底标高 1 5 0 m m 。 将多余的套管进行截桩和整理后， 对套管进 行深度检 查。 并随时保护套管 内的清洁 ， 尽 量不让杂物进入 ， 可采 用塑料薄膜或者木板覆盖管 口。 ( 8 )制桩帽外模 板 ： P T C C桩桩 帽为混凝 土桩帽 ， 采 用现 场浇筑。桩帽外模板可采用土模或者预制的成品塑料盖板 模。若采用土模， 施工时人工在桩顶四周按照桩帽的尺寸开 挖土模坑 ，铺垫 5 O m m厚细石瓜子片再薄抹 2 0 m m厚水泥 砂浆做垫层， 形成土模( 图6) 。若采用成品塑料盖板模 ， 则直 接将预制好的成品塑料盖板模板套于塑料管顶部 ，固定完 毕 ， 桩帽混凝土浇筑后， 成品塑料盖板模板不再取出。 ( 9 )抽水并放置桩帽钢筋笼： 桩帽钢筋笼放置前采用 小型潜水泵将塑料套管内水抽净。桩帽钢筋笼现场预制， 施 工时候将预先制成的钢筋笼放入塑料管中， 并放平整后可采 用短钢筋或者砂浆垫块临时固定( 图 7 ) 。钢筋保护层采用砂 浆 垫块控 制 ， 保护 层厚 度不 小于 2 5 m m 。P T C C桩 桩 帽钢 筋 21 1 第 3期 芮 扬 、 邵俊华： 单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩施工技术 O 3 ， 2 0 1 0 l 一一 i 图 6 桩帽土模处理节点 桩帽胚面担 图 桩帽底面皿图 桩帽 副画规 图 7 桩帽设计详图 可采 用螺纹 级钢。 直径根据设计要求 ， 一般取 1 2 m m 。 ( 1 0 ) 桩身及桩帽混凝土浇筑： P T C C桩身混凝土主要采 用细骨料商品混凝 土 ， 设计标 号般为 C 2 5 ， 粗 骨料粒径 要 求小于 2 c m ， 混凝土坍落度控制在 1 8 - 2 0 C III 。因 P T C C桩单 根桩混凝土量较小，桩身混凝土浇筑可在一个分区段的 P T C C桩塑料套管全部打设完毕后统一进行。可采用人工浇 筑。为确保下层桩身混凝土的密实， P T C C桩桩身混凝土浇筑 应配专用的加长混凝土振动棒进行振捣。 混凝土浇筑分层进 行， 由于下层桩身混凝土下落距离比较长， 下层桩身混凝土 的振捣时间应适当加长， 确保桩身混凝土的密实度。桩帽混 凝土浇筑同桩身混凝 土浇筑同时进行。 为保证桩身混凝土的 用量和密实度，混凝土施工前对每根 P T C C桩的理论用混凝 土方量必须进行计算， 浇筑时可按照计算理论方量严格控制 实际同时浇筑的数根 P T C C的桩身混凝土浇筑方量，确保每 根桩的混凝土用量符合标准。 图 8完成后的 P TC C桩 ( 1 1 )桩养护 ： 桩身混凝土浇筑完成后( 图 8 ) ， 应进行养 护， 养护时间不得少于 2 8 d ， 在桩身未达到养护的强度要求 时， 不得进行桩上层结构的施工。 4 P T C C桩桩体 的质量检测 ( 1 )打设深度： 在全部套管成孔后 ， 由于在浇注混凝土 之前套管 内为全空 ，可 以对打设的深度进行很方便的检查 ， 即对套管的深度和套管有无损坏进行检测即可， 质量很容易 2 1 2 控制。 ( 2)混凝 土强度 ： 采 用在浇注 混凝土过程 中应 同时 制 作试块，桩身混凝土施工过程中每台班或每 1 0 0 m 3 混合料 要每至少 组试件。 ( 3 )低应变检测： 对桩身完整性采用小应变反射波法 进行检测 ， 小应变的抽样率为 1 0 。 ( 4) 桩承载力检测： 待桩体养护 2 8 d后可对成桩进行 承载力检测， 如单桩承载力和复合地基承载力检测。 5 P T CC桩 施工过程 中的质量控制 P T C C桩体间距较小， 一般采取隔排连打的施打工序 ， 隔 排跳打的时间不小于 7 d ， 从路基 中间向路两侧推进施工。 停桩判定根据设计要求，可采用抬架留振和设计标高 两种方法 ： ( 1 )抬架留振法 ： 即不管桩是否沉到设计标高只要桩 机抬架并留振 1 0 S 不再下沉就可终孔，当沉至设计标高还 未抬架 时须继续往下沉管直至抬架。 ( 2j设计标高法 ： 当设计明确桩的终孔标准为沉至设 计标高不管持力层情况时可采用此法， 此时要准确测定地面 标高以便控制。 在施工中应严格控制拔管速度，严格控制混合料坍落 度， 合理安排施i J i 序。 6 结语 中环 线浦东 段新建 1标工 程小黄 浦桥桥 台西侧 P T C C 桩软土地基加固总工程量 1 4 0 0 0 m， 总桩数 3 9 6根 ， 施工周 期2 4 d ， 平均 3 3 根 d 。经估算 ， P T C C桩施工周期比打设预制 方桩施工工期能缩减 2 0 ， 而每延米的施工成本， 前者比后 者节约近 1 5 万元。该工程 的实践证 明， P T C C 桩对 l 0 2 5 m 深层软土地基进行处理施工安全可靠， 操作简便易行， 施工 造价低廉， 能够满足地基沉降的设计要求， 具有很好的经济 效益和推广价值。 P T C C桩采用振动沉管桩机进行打桩施工，桩身采用塑 料套管， 现浇混凝土桩身 ， 施工设备投入少， 进 出场运输方 便， 淤泥等建筑垃圾产生量少。 施工过程中土体扰动小， 污染 小， 对周边环境的影响小， 是一种绿色环保的软基加固技术。 目前在江浙一带市政道路工程、 高等级道路工程的软基处理 工程中采用这种方式的比较多， 而在上海地区本工程的应用 还属首次。 本工程 P T C C桩的成功实施， 确认在上海地区的深层软 土地基加固采用这种新型的软基加固方式的可行性， 积累了 施工经验， 为今后这一新兴的软基加固技术在上海地区的推 广提供了借鉴。 参考文献( 略 ) 谴筑施工 ： 第3 2 I卷 -