塑料套管混凝土桩在高速公路软土地基处理中的应用

　　摘要：申嘉湖杭高速公路练市至杭州段项目进行了塑料套管混凝土桩处理软土地基施工，本文介绍了塑料套管混凝土桩的施工工艺、质量检测方法、软土地基处理的效果，并对塑料套管混凝土桩与其他路堤桩处理进行了比较。
　　关键词：PTCC桩，施工工艺，检测方法，处理效果
　　1、前言
　　塑料套管混凝土桩（PlasticTubeCast-in-placeConcretePile）是一种新型的小直径刚性路堤桩，是在借鉴国外先进技术的基础上，并进行消化和吸收后应用到国内的新型地基加固方法。因具有承载力高、成桩质量可靠、施工效率高、工后沉降小等有点，比较适合在高速公路软基处理中广泛推广应用。
　　申嘉湖杭高速公路练市至杭州段项目K32+790~K32+847应用了塑料套管混凝土桩这种软基处理的新技术。该路段地质主要以亚砂土和亚粘土为主，塑料套管混凝土桩的处理深度为23米，桩间距按照1.6米和1.9米两种间距按矩形进行布置，塑料套管混凝土桩设计外径为16cm，在桩顶设置一直径为40cm、厚度为20cm的钢筋混凝土桩帽与桩头进行连接。然后在其上铺设碎石垫层和土工格栅，形成路堤桩系统，达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。
　　2、塑料套管混凝土桩的主要施工工艺
　　塑料套管混凝土桩由桩尖、塑料套管、套管内混凝土、顶部桩帽等几部分组成，成桩方法为：将带有内外螺纹的塑料套管按一定的间距采用专用设备逐根跟管打入需要加固的地基中，套管为底部封闭，顶部开口，待这个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注成桩，套管不再取出，这样套管与填充物就形成了地基加固桩，并浇注盖板、铺设垫层和土工格栅，形成路堤桩系统。主要施工工艺如下：
　　2.1施工准备
　　塑料套管混凝土桩在打设前主要要进行施工场地的平整、塑料套管的准备、现场放线布置桩位、制作桩尖、桩机就位等。
　　首先对要进行软基处理的路段的场地进行平整，以方便打桩机的现场打设和移动。塑料套管材料主要为φ16cm的单壁塑料波纹管，根据规格要求到厂家外购即可用于现场施工。现场放线则主要是根据图纸规定的间距要求在平整后的场地上进行现场放样。桩尖的作用主要是在套管的打设过程中起到导向和将土层挤开从而给塑料套管留出空间的作用。桩尖采用C25混凝土进行预制，在桩尖预制过程中，在桩尖顶部预埋一段相同规格的塑料套管，管端露出桩尖顶面约10cm，以便与主体塑料套管进行连接。桩尖预制好后，就可将桩机就位，进行塑料套管桩的打设工作。
　　2.2塑料套管的打设
　　该道工序为塑料套管桩施工的关键工序，也是成孔的核心工序。打桩机为专门制造的静压沉入打桩机，打桩机上配制有一直径为20cm的钢管，打桩机主要是通过将钢管沉入到土层中来实现打桩的目的。塑料套管桩的打设的主要工序如下：
　　2.2.1塑料套管的下料
　　根据塑料套管桩的长度要求，将外购的塑料套管切割成一定长度，其套管长度要求在套管打设至设计加固深度后，套管顶部标高不低于桩体设计标高并且有一定的富裕，故在塑料套管下料时，其下料长度要求大于设计桩长的30cm以上。
　　2.2.2塑料套管与桩尖的连接
　　切割好的塑料套管与事先预制好的桩尖的连接主要是套管与套管之间的连接，其连接方式主要采用铆接，并在连接部位外裹胶带纸进行密封，以防脱落和漏水，而影响成桩质量。
　　2.2.3将塑料套管放入打桩机的钢管内部
　　其放置方法主要是牵引法，即将带有桩尖的塑料套管从打桩机的钢管底部由打桩机的牵引索牵引进入钢管内部，使塑料套管与钢管一样成竖立状态。
　　2.2.4塑料套管桩的打设
　　先通过移动打桩机来调整好桩尖和事先放线好的桩位位置，使桩尖与桩位对准。然后，开机将钢管通过静压打设至设计深度，并在套管内注水，防止出现钢管拔出后套管产生较大变形或挤破现象。在钢管到达设计深度的同时，位于钢管内部的塑料套管也与钢管一起到达了设计深度。
　　2.2.5拔钢管
　　在钢管打设至预定设计深度后，打桩机通过牵引索将钢管拔出，钢管内塑料套管桩则留在地下，从而完成了塑料套管桩的打设工作。然后移机至下一桩位，重复以上工序，继续进行塑料套管桩的打设工作。
　　2.3检查套管深度并放置钢筋
　　在一批套管打设完成后，先对该批套管进行清理，并保护好套管内的清洁，以防止杂物进入套管内而导致深度不够。在清理完毕且确认深度满足要求后，可进入下道放置钢筋笼的工序。钢筋笼主要放置在套管顶部一定长度范围内，本工程项目采用3.5米长的钢筋笼，其纵向主筋和横向箍筋均采用4根φ6的钢筋制作而成。在放置钢筋笼时，在套管顶部预留一定长度的钢筋，待施工盖板时与盖板钢筋相连接。
　　2.4在套管内浇筑混凝土成桩
　　将按C25水下混凝土配合比拌制好的混凝土直接浇注在套管中，每浇注1m长度就采用专用加长振动棒对已浇注的混凝土进行振捣密实，直至混凝土充满整个塑料套管。然后，进行下一根套管桩的浇注工作。
　　3、检测方法
　　3.1、低应变检测：采用反射波法对桩身完整性进行检测，检测数量为总桩数的5%。
　　3.2、静载荷试验：待桩体强度达到28天后可对成桩进行承载力检测。单桩承载力检测数量不少于桩总根数的2‰。
　　3.3、在浇注混凝土过程中应同时将混凝土留样并制作试块，每个段落不少于一组试样，对其进行抗压强度试验，并符合设计要求。
　　3.4、深度检测：在套管浇注混凝土之前，对套管的深度进行检测。
　　4、处理效果分析
　　经近一年的观测，沉降值符合设计要求，孔隙水压力变化很小，说明路堤荷载基本由塑料套管混凝土桩承担，应力向桩体集中，有效的发挥了复合地基的承载特性。处理路段处理效果良好，取得了较好的处理效果。
　　4.1、表面沉降
　　根据观测资料进行分析，在加固区范围内，沉降量符合套管桩设计要求。沉降曲线与填土荷载曲线有较好的吻合关系，沉降增长趋势与荷载施加规律一致。最大沉降量264mm。
　　
　　4.2、孔隙水压力
　　从附图6-2可以看出，填土加荷后孔隙水压力上升，虽然填土速度很快，但孔隙水压力增加幅度很小。由于桩的弹性模量比土大的多，应力向弹性模量大的桩体集中，上部填土荷载基本由桩承担，土体分担的很少，所以孔隙水压力变化很小。填土完成后，孔隙水压力会逐渐减小，越接近地表，孔隙水压力消散越快。

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