塑料套管混凝土樁在高速公路軟土地基處理中的應(yīng)用
摘要：申嘉湖杭高速公路練市至杭州段項(xiàng)目進(jìn)行了塑料套管混凝土樁處理軟土地基施工，本文介紹了塑料套管混凝土樁的施工工藝、質(zhì)量檢測方法、軟土地基處理的效果，并對塑料套管混凝土樁與其他路堤樁處理進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：PTCC樁，施工工藝，檢測方法，處理效果
1、前言
塑料套管混凝土樁（PlasticTubeCast-in-placeConcretePile）是一種新型的小直徑剛性路堤樁，是在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，并進(jìn)行消化和吸收后應(yīng)用到國內(nèi)的新型地基加固方法。因具有承載力高、成樁質(zhì)量可靠、施工效率高、工后沉降小等有點(diǎn)，比較適合在高速公路軟基處理中廣泛推廣應(yīng)用。
申嘉湖杭高速公路練市至杭州段項(xiàng)目K32+790~K32+847應(yīng)用了塑料套管混凝土樁這種軟基處理的新技術(shù)。該路段地質(zhì)主要以亞砂土和亞粘土為主，塑料套管混凝土樁的處理深度為23米，樁間距按照1.6米和1.9米兩種間距按矩形進(jìn)行布置，塑料套管混凝土樁設(shè)計(jì)外徑為16cm，在樁頂設(shè)置一直徑為40cm、厚度為20cm的鋼筋混凝土樁帽與樁頭進(jìn)行連接。然后在其上鋪設(shè)碎石墊層和土工格柵，形成路堤樁系統(tǒng)，達(dá)到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。
2、塑料套管混凝土樁的主要施工工藝
塑料套管混凝土樁由樁尖、塑料套管、套管內(nèi)混凝土、頂部樁帽等幾部分組成，成樁方法為：將帶有內(nèi)外螺紋的塑料套管按一定的間距采用專用設(shè)備逐根跟管打入需要加固的地基中，套管為底部封閉，頂部開口，待這個分段區(qū)塊全部打設(shè)完畢后，再統(tǒng)一對埋設(shè)在地基中的套管用混凝土連續(xù)澆注成樁，套管不再取出，這樣套管與填充物就形成了地基加固樁，并澆注蓋板、鋪設(shè)墊層和土工格柵，形成路堤樁系統(tǒng)。主要施工工藝如下：
2.1施工準(zhǔn)備
塑料套管混凝土樁在打設(shè)前主要要進(jìn)行施工場地的平整、塑料套管的準(zhǔn)備、現(xiàn)場放線布置樁位、制作樁尖、樁機(jī)就位等。
首先對要進(jìn)行軟基處理的路段的場地進(jìn)行平整，以方便打樁機(jī)的現(xiàn)場打設(shè)和移動。塑料套管材料主要為φ16cm的單壁塑料波紋管，根據(jù)規(guī)格要求到廠家外購即可用于現(xiàn)場施工�，F(xiàn)場放線則主要是根據(jù)圖紙規(guī)定的間距要求在平整后的場地上進(jìn)行現(xiàn)場放樣。樁尖的作用主要是在套管的打設(shè)過程中起到導(dǎo)向和將土層擠開從而給塑料套管留出空間的作用。樁尖采用C25混凝土進(jìn)行預(yù)制，在樁尖預(yù)制過程中，在樁尖頂部預(yù)埋一段相同規(guī)格的塑料套管，管端露出樁尖頂面約10cm，以便與主體塑料套管進(jìn)行連接。樁尖預(yù)制好后，就可將樁機(jī)就位，進(jìn)行塑料套管樁的打設(shè)工作。
2.2塑料套管的打設(shè)
該道工序?yàn)樗芰咸坠軜妒┕さ年P(guān)鍵工序，也是成孔的核心工序。打樁機(jī)為專門制造的靜壓沉入打樁機(jī)，打樁機(jī)上配制有一直徑為20cm的鋼管，打樁機(jī)主要是通過將鋼管沉入到土層中來實(shí)現(xiàn)打樁的目的。塑料套管樁的打設(shè)的主要工序如下：
2.2.1塑料套管的下料
根據(jù)塑料套管樁的長度要求，將外購的塑料套管切割成一定長度，其套管長度要求在套管打設(shè)至設(shè)計(jì)加固深度后，套管頂部標(biāo)高不低于樁體設(shè)計(jì)標(biāo)高并且有一定的富裕，故在塑料套管下料時，其下料長度要求大于設(shè)計(jì)樁長的30cm以上。
2.2.2塑料套管與樁尖的連接
切割好的塑料套管與事先預(yù)制好的樁尖的連接主要是套管與套管之間的連接，其連接方式主要采用鉚接，并在連接部位外裹膠帶紙進(jìn)行密封，以防脫落和漏水，而影響成樁質(zhì)量。
2.2.3將塑料套管放入打樁機(jī)的鋼管內(nèi)部
其放置方法主要是牽引法，即將帶有樁尖的塑料套管從打樁機(jī)的鋼管底部由打樁機(jī)的牽引索牽引進(jìn)入鋼管內(nèi)部，使塑料套管與鋼管一樣成豎立狀態(tài)。
2.2.4塑料套管樁的打設(shè)
先通過移動打樁機(jī)來調(diào)整好樁尖和事先放線好的樁位位置，使樁尖與樁位對準(zhǔn)。然后，開機(jī)將鋼管通過靜壓打設(shè)至設(shè)計(jì)深度，并在套管內(nèi)注水，防止出現(xiàn)鋼管拔出后套管產(chǎn)生較大變形或擠破現(xiàn)象。在鋼管到達(dá)設(shè)計(jì)深度的同時，位于鋼管內(nèi)部的塑料套管也與鋼管一起到達(dá)了設(shè)計(jì)深度。
2.2.5拔鋼管
在鋼管打設(shè)至預(yù)定設(shè)計(jì)深度后，打樁機(jī)通過牽引索將鋼管拔出，鋼管內(nèi)塑料套管樁則留在地下，從而完成了塑料套管樁的打設(shè)工作。然后移機(jī)至下一樁位，重復(fù)以上工序，繼續(xù)進(jìn)行塑料套管樁的打設(shè)工作。
2.3檢查套管深度并放置鋼筋
在一批套管打設(shè)完成后，先對該批套管進(jìn)行清理，并保護(hù)好套管內(nèi)的清潔，以防止雜物進(jìn)入套管內(nèi)而導(dǎo)致深度不夠。在清理完畢且確認(rèn)深度滿足要求后，可進(jìn)入下道放置鋼筋籠的工序。鋼筋籠主要放置在套管頂部一定長度范圍內(nèi)，本工程項(xiàng)目采用3.5米長的鋼筋籠，其縱向主筋和橫向箍筋均采用4根φ6的鋼筋制作而成。在放置鋼筋籠時，在套管頂部預(yù)留一定長度的鋼筋，待施工蓋板時與蓋板鋼筋相連接。
2.4在套管內(nèi)澆筑混凝土成樁
將按C25水下混凝土配合比拌制好的混凝土直接澆注在套管中，每澆注1m長度就采用專用加長振動棒對已澆注的混凝土進(jìn)行振搗密實(shí)，直至混凝土充滿整個塑料套管。然后，進(jìn)行下一根套管樁的澆注工作。
3、檢測方法
3.1、低應(yīng)變檢測：采用反射波法對樁身完整性進(jìn)行檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的5%。
3.2、靜載荷試驗(yàn)：待樁體強(qiáng)度達(dá)到28天后可對成樁進(jìn)行承載力檢測。單樁承載力檢測數(shù)量不少于樁總根數(shù)的2‰。
3.3、在澆注混凝土過程中應(yīng)同時將混凝土留樣并制作試塊，每個段落不少于一組試樣，對其進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并符合設(shè)計(jì)要求。
3.4、深度檢測：在套管澆注混凝土之前，對套管的深度進(jìn)行檢測。
4、處理效果分析
經(jīng)近一年的觀測，沉降值符合設(shè)計(jì)要求，孔隙水壓力變化很小，說明路堤荷載基本由塑料套管混凝土樁承擔(dān)，應(yīng)力向樁體集中，有效的發(fā)揮了復(fù)合地基的承載特性。處理路段處理效果良好，取得了較好的處理效果。
4.1、表面沉降
根據(jù)觀測資料進(jìn)行分析，在加固區(qū)范圍內(nèi)，沉降量符合套管樁設(shè)計(jì)要求。沉降曲線與填土荷載曲線有較好的吻合關(guān)系，沉降增長趨勢與荷載施加規(guī)律一致。最大沉降量264mm�！�
4.2、孔隙水壓力
從附圖6-2可以看出，填土加荷后孔隙水壓力上升，雖然填土速度很快，但孔隙水壓力增加幅度很小。由于樁的彈性模量比土大的多，應(yīng)力向彈性模量大的樁體集中，上部填土荷載基本由樁承擔(dān)，土體分擔(dān)的很少，所以孔隙水壓力變化很小。填土完成后，孔隙水壓力會逐漸減小，越接近地表，孔隙水壓力消散越快。
