城际铁路无砟轨道路基预应力混凝土管桩的施工工艺

【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０５—０１３７—０２　城际铁路无砟轨道路基预应力混凝土管桩的施工工艺　王盛　（中铁二十四局集团安徽工程有限公司　安徽合肥２３００００）　摘要：本文通过某城际铁路无砟轨道路基基底加固处理的工程实例，主要介绍了预应力混凝土管桩复合地基承载力及沉降量　的计算方法，以及管桩的施工工艺、施工过程中常见问题及预防措施等。并解决城际铁路高速无砟轨道建设过程中路基地段地基处理　沉降控制的关键技术难题。　关键词：城际铁路；预应力混凝土；管桩　１工程案例分析　复合地基总沉降量Ｌ．ｓ可表示为两部分之和，即：　所谓的预制管桩技术就是传统高的刚性桩基础，保持在荷载的作用　Ｓ＝Ｓｌ＋Ｓ２　力下，地基以及桩体对荷载进行共同承载，从而使得地基承载能力得到　复合模量法（Ｅ法）将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一　一定程度的增强，同时使得沉降得到有效的减少。　复合土体，采用复合压缩模量Ｅ来评价复合土体的压缩性。采用分层总　１．１工程概括　和法计算Ｓ，表达式为：　本地段地形地貌为岗地和长江一级阶地相间，地形平坦开阔，多辟　￣　ＡＰ　ｓ　Ｈ为水田，软基处理管桩长度：１２．５　１８ｍ，地层岩性为：　。　。　①粉土，灰黄色，稍密，饱和；￣ｏ＝１２０ｋＰａ，Ｐ日＝２．２５ＭＰａ＝①　粉砂，褐黄　式中：△Ｐ，——第ｉ层复合土上附加应力增量；　色夹少许灰色，稍密，饱和；Ｏ＇ｏ＝９０ｋＰａ＂②黏土，灰黄色，硬塑；　。：２２０ｋＰａ，　Ｈ　——第ｉ层复合土层的厚度。　：１．９４ＭＰａ；②　粉土夹粉砂，中密，饱和；　。＝１ｌＯｋＰａ，　＝４．９５ＭＰａ＂②　Ｅ　．值可通过面积加权法计算，表达式为：　淤泥质粉质粘土，灰色，软塑；　。＝８０ｋＰａ，Ｐ自＝Ｏ．７６ＭＰａ；③粉质黏土，硬塑；　Ｅ　＝ｍＥ。＋（１一ｍ）Ｅ　ｄ０＝２２０ｋＰａ，ＰＢ＝１．８９ＭＰａ￣③＿１、淤泥质粉质黏土，软塑；ｄｏ＝８０ｋＰａ，　＝　式中：ｍ——复合地基面积置换率；　０．５８ＭＰａ：④粉土夹粉砂，稍湿，饱和，中密一密实；￣ｏ＝１５０ｋＰａ，　＝５ＭＰａ；④　Ｅ　一桩体压缩模量；　粉质粘土，软～硬塑；ｃｒｏ＝１５ＯｋＰａ，Ｐ目＝１．２５ＭＰａ￣⑤粉质粘土，灰黄色，稍湿，　Ｅ＿土体压缩模量。　硬塑；￣ｏ＝２２０ｋＰａ，Ｐ　：２．３３ＭＰａ；⑤－１、粉土，中密，饱和；　０＝１５０ｋＰａ，　＝　复合地基加固区下卧层压缩量Ｓ，。采用下述方法计算。复合地基总　５．７５ＭＰａ。　荷载为Ｐ，桩体承担Ｐ　，桩间土承担Ｐ＝Ｐ—Ｐｐ。桩间土承担的荷载Ｐ在地基　１．２地基处理设计方案　中所产生的竖向应力　Ｐ　，其计算方法和天然地基中应力计算方法相　１．２．１复合地基承载力计算　同。桩体承担的荷载Ｐ　在地基中所产生的竖向应力采用Ｇｅｄｄｅｓ法计算。　对刚性桩复合地基，桩体极限承载力可采用下式计算：　然后叠加两部分应力得到地基中总的竖向应力。　Ｐ　ｆ＝｝【１＿３施工技术简介　ｎＰ　　ｆＳ　Ｌ，＋Ｒ］　根据设计要求，本里程段的预应力管桩全部采用锤击打桩机施工。　式中：ｆ—一桩周摩阻力极限值；　管桩的施工要严格执行先中间后两边的施工顺序，把桩间挤土对桩位偏　Ｓ『－一桩的周长；　差的影响减少到最小。以桥涵为界，对管桩进行区域划分。对于桥涵与路　Ａ　一桩身截面面积；　基交界处的管桩，采用先施工桥涵，然后再打桩的施工顺序　Ｒ——桩端土极限承载力；　预应力管桩的施工工艺流程如下：　Ｌ，——接土层划分的各段桩长。　施工准备一定位放样一桩机就位一吊桩喂桩一桩身对中调直一锤　通过上面的式子，我们还必须根据桩身所使用的材料对每一根桩的　击沉桩一接桩一再沉桩一终止沉桩一桩机移位一桩质量检验。　实际承载能力进行计算，那么：　，　１．４施工准备　ＰＨ＝ｑ　（１）材料：预应力管桩的规格、质量、必须符合设计要求，并有出厂合　式中：ａ——代表的是每一根桩抗压强度的最大值。　格证，现场按要求进行验收。焊条的型号、性能必须符合设计要求和相关　１．２．２复合地基沉降计算　技术标准的规定。钢质送桩器与管桩规格相匹配，符合使用要求。　复合地基沉降量通常分为两部分，复合地基加固区压缩量Ｓ，复合地　（２）作业条件：施工场地达到“三通一平”，基底范围按设计铺设工作　基加固区下卧层土层压缩量Ｓ，如图１所示。　垫层。　葡藏　打桩作业场地周围设置排水沟。　施工范围内的地上、地下障碍物要清理或改移完毕，对不能改移的　障碍物必须进行标识，并有技术保护措施。　（３）技术准备：收集场地工程地质、水文地质资料，考察周边环境，分　析锤击桩施工对周围建筑物及地下管线的影响。　通过试桩校验打桩设备的技术性能、工艺参数及其技术措施是否适　宜，试桩不少于３根。确定各项施工工艺参数和检验桩的承载力，取得完　整的试桩资料并报监理单位确认后，方进行施工。　１．５定位放样　沉桩前先放出定位轴线和控制点，控制点尽量设置在远离沉桩区域　不受干扰的地方，并加以固定保护。在沉桩过程中，要经常对控制点进行　图１　复核，根据控制点，测放出桩的中心点，在桩位中心点插入中心竹片桩，　图１中ｈ为复合地基加固区厚度；ｚ为荷载作用下地基压缩层厚度。　日豳　２０１３年３月　撞　对放出的轴线和桩位，经自复后，请监理工程师进行复核检查，并作好定　位记录和技术复核记录。管桩定位偏差要严格控制在规范允许范围之　内，桩位偏差不得大于２０ｍｍ。　小于１２ｃｍ，锤击过程中经常检查及时更换。将管桩吊起，喂入桩机内，然　后对准桩位，将桩插入土中约１．０　１．５ｍ，校正桩身垂直度后，开始沉桩。　如果桩在刚入土过程中碰到地下障碍物，发生桩位偏差超出允许偏差范　１．６桩机就位　围时，必须及时将桩拔出进行重新插桩施工，第一节管桩插入地面时的　垂直度偏差不得大于０．５％，施工过程中桩身倾斜率超过０．８％时，应找出　桩机使用前应对桩架的机械性能做全面的检验，各项性能均良好后　方可使用。桩机行走垫放的枕木要间距均匀，平稳。桩机就位后应检查一　原因并进行纠正。如桩入土较深而碰到地下障碍物，造成桩位偏移或垂　直度偏差，桩已无法拔出的情况下，及时通知有关单位，协商处理发生情　下桩架的平稳性及垂直度，若不稳定，需经过调整，使桩架垂直。　况，以便施工顺利进行。　１．７管桩的起吊、运输和堆放　沉桩时，用两台经纬仪交叉检查桩身垂直度，边校正桩身垂直度边　吊桩方法有单点吊桩法和双点吊桩法两种。采用单点吊桩时，吊点　避免由于桩身倾斜产生管桩损坏。待第一　应设在距桩上端０．３倍桩长处；双点吊桩时，吊点应设在距上端端０．２５　往下沉桩，以保证桩身的垂直，节桩入土一定深度且桩身稳定后再按正常沉桩速度进行，第一节桩端距　倍及０．５倍桩长处，见图２～３。　地面０．５～１．Ｏｍ左右时停止沉桩。　１．９接桩　接桩前对管桩端部及法兰盘面上的泥浆、油污等要清理干净，使不　影响接桩密贴和焊接质量。吊上第二节桩，在下节桩头上安装导向箍，以　便上节桩引导就位。依靠导向箍及两台经纬仪将上、下桩段接直，上、下　桩段的中心线偏差不大于２ｒａｍ，节点弯曲矢高不得大于桩段的０．１％。接　头处如有空隙，采用楔形铁片全部填实，上下段管桩对接好之后，对称点　焊４　６点，加以固定，然后拆除导向箍；焊缝要求连续、饱满，（满足二级　焊缝要求），施焊至少分两层进行，第一层适当加大焊接电流，加强熔深，　焊接工艺符合有关要求；焊接完毕后应间隔４　５ｒａｉｎ让焊缝自然冷却，并　对其焊缝外表面进行清理并补涂防腐蚀材料。然后自检，自检合格再请　监理工程师复检，经监理工程师同意方可继续沉桩。待桩沉入到距地面　０．５　１．０ｍ左右时，停止沉桩，吊上第三节桩，采用同样工艺将上下段桩焊　接完毕后，继续沉桩至桩顶设计标高。　图２单点吊立图　图３双点吊立图　２结语　预应力管桩等桩网结构形成复合地基，能够很好的控制城际铁路路　基地基沉降变形及工后沉降，而在保证预应力管桩施工质量，就能更好　地发挥出预应力管桩单桩承载力高质量稳定可靠等优点，提高了工程质　量，解决了高速城际铁路无砟轨道路基地段地基沉降控制的关键技术难　题。　管桩吊运时，两点捆绑，捆绑点各距桩端部０．２１倍桩长；四点捆绑　捆绑点距桩端部０．１及０．２３倍桩长，对称分布，见图４　５。　参考文献　【１］安彬．预应力管桩施工技术在软土地基中的运用研究　．华东科技：学　图４两点捆绑图　术版，２０１２（１Ｏ）：９３．　［２】康美红．浅谈静压预应力管桩的施工控制ｆＪ］．华东科技：学术版，２０１２　（１０）：９４，７２．　【３】盛昌，吴佳雄，彭卫．提高混凝土管桩抗弯能力的理论与试验研究【Ｊ１　．科技通报，２０１２，２８（９）：８４　８８．　图５四点捆绑图　在管桩吊桩就位以及管桩吊运过程中，要严格按要求进行操作，轻　吊轻放，控制其速度，严禁快速吊起使管桩与桩机碰撞，损坏甚至折断管　桩。根据施工桩长、运输条件和工程地质情况对桩进行分节设计，初步拟　定桩节长度为７～１０ｍ，具体配桩见附页。　使用的管桩桩身混凝土强度和养护龄期要达到设计要求。常压蒸汽　养护后在常温下静停７ｄ后才能使用。　管桩的堆放根据桩的规格、长度和使用先后及远近进行堆放；堆放　场地选择在平整坚实的地方，使桩堆放后不会产生过大的沉陷，最下层　与地面接触的垫木加宽加高。　堆放时，桩下垫木设置两道，支承点的位置就在两点吊的吊点位置　处，同层的两道垫木顶面保持在同一水平面上；当重叠堆放时，各层均设　置垫木，并保证各层垫木上下对齐；堆放层数不超过三层；垫木选用耐压　的木枋。管桩的堆放位置应以桩机吊桩方便，不影响正常的打桩顺序为　宜。　１．８沉桩　打桩前必须对桩的质量进行验收，其质量和规格（ＰＣ—Ａ５００型）必须　符合设计要求，吊插前应重复检查桩架、桩位、桩身，质量合格后始可插　桩。　沉桩之前，应先清理桩位处工作垫层中的大石块，防止桩入土时偏　位。打桩前应选用１５ｃｍ厚的锤垫，锤垫用麻袋、木夹板等，压缩后厚度不　２０１３年３月　抖撞囹