塑料套管现浇混凝土桩施工技术

塑料套管现浇混凝土桩施工技术摘要：本文以泰州长江公路大桥xxxx工程为例介绍了在软基处理中PVC塑料套管现浇混凝土桩（PTCC桩）的施工技术，与当前我国高速公路普遍使用的水泥搅拌桩、预应力管桩、各种振动沉管桩等路堤桩相比，该新技术具有打钻深度容易事先控制、有利于提高桩体质量、且施工快速灵活、处理深度不受限制等优点，PTCC桩作为一种新型软基加固方法有其相当的技术优越性与发展前景。关键词：软基处理； PVC； 塑料套管； 现浇混凝土桩； 地基加固桩； 桩基浇灌； PTCC桩1 工程概况新九曲河特大桥是泰州长江公路大桥南接线工程中的重要桥梁工程项目，桥位区主要由第四系冲击成因的淤泥及淤泥质粘土、一般粘土及粉质粘土、粉细砂等组成。根据地质岩土工程勘察报告揭露，需要软基处理区段自上而下的地质情况大致为：粉质黏土，淤泥质黏土，粉砂，粉质粘土，粉细砂，粉质黏土，淤泥质黏土，粉细砂，中砂，粗粒砂等。2 施工设计对于桥头段路基的地基处理，考虑其特殊位置，较高的工后容许沉降要求，原设计采用水泥搅拌进行软基处理，综合考虑工程质量、造价及其进度，通过对比最后选择了采用PTCC桩，其主要布置在新九曲河特大桥北桥K46+100.0K46+126.8。桩的间距为1.3m，桩长19.0m，设计总长16758.0m。塑料套管现浇混凝土桩的桩径为0.16m，桩位在平面上呈正方形布置，桩身和盖板采用C25砼。3 施工工艺3.1 基本成桩步骤原地面处理；制作钢筋混凝土桩尖；准备与桩深长度一致的单壁硬塑料套管，内、外均设有螺纹，底端、顶端均不封闭，形成单壁螺纹塑料套管；单壁螺纹塑料套管底端与桩尖连接；将打设机机架连同钢管倾斜，将带有桩尖的单壁螺纹塑料套管从钢管底端穿入到钢管中；将打设机钢管放正、对中，启动打设机，将钢管连同里面的单壁螺纹塑料套管沉入预定的设计深度；拔出钢管，将单壁螺纹塑料套管留在桩中；待场地分段区块套管全部打设完毕后，开挖尺寸为5020cm盖板土模，安放钢筋笼及盖板配筋；再统一对埋设在地基中的套管用C25混凝土连续浇筑成柱，套管不再取出，施工过程中采用桩、盖板一体化施工，这样套管与填充物就形成了地基加固柱，与盖板铺设垫层和土工栅格一起形成路堤桩系统。3.2 工艺示意图图1 PTCC桩施工工艺示意图33 工艺流程图按设计桩长准备塑料套管并与预制桩尖连接静压辅助振动，打设至加固深度，同时向塑料套管内注水塑料套管吊入沉管内清表整平、铺设20cm垫层测量放线、确定桩位桩机就位、对中对场地内塑料套管抽水、截管和检查，开挖桩帽土模、放置钢筋笼、盖板底、顶层配筋后集中浇注混凝土，完成桩和盖板的施工养生后报验、经批准后进行后序工序施工场地内塑料套打设完成后，进行塑料套管检查上提拔出沉管、桩机移位、进行后续塑料套管的施工报验、经批准后进行路基施工铺设一层双向钢塑格栅整平平面至整平高程压实度达到90%垫层顶再铺设一层双向钢塑格栅铺设20cm垫层图2 PTCC桩复合地基施工工艺流程4 施工准备4.1 场地准备河塘清淤回填素土至原地面，场地清除地表，翻松2030 cm，掺石灰6%拌合均匀后整平并压实至87%。在整平压实后，分层摊铺压实铺设20cm砂垫层，与原地面形成1%的土拱。摊铺时不能对地基产生扰动，避免泥土，杂物混入垫层和堵塞排水通道。4.2 机具材料准备a 机械设备：套管混凝土桩的施工必须配备性能可靠、符合标准、种类齐全的施工机械和设备，在施工前做好机械设备的保养、试机工作，确保在施工期间正常作业。机械和设备如下：静压辅助振动沉管桩机、吸水泵、小型加长振捣棒和其他辅助设备等。b 桩身所采用的原材料（细石，pvc套管，钢筋）经试验检测合格进场。c 预制桩尖采用C25钢筋混凝土，直径约30cm，并设有固定套管的塑料套管接头，预制桩尖以打设过程不破碎，能保障塑料套管的顺利打设为主要控制标准，有厂家直接预制经检验合格进场。 图4 PVC套管接头 图5 预制桩尖 5 施工步骤5.1 测量放样施工场地铺设砂垫层后，用全站仪放出布桩的桩位控制点，然后布设控制桩，再用钢尺放出每根桩的具体位置并做好明显标记。5.2 桩机就位、对中根据测量放样结果，采用合理的施工顺序，进行桩机就位、对中，机架要垂直，偏差不大于1%，保证机架底盘水平，平稳。5.3 放置套管根据加固桩长的要求，将出厂的套管切割（连接）成合适长度，要求打设至加固深度后套管高度不小于要求的桩顶标高并适当富裕；将切割好的套管与桩尖连接密封牢固，并用胶水辅助粘结。一端用绳索绑好，然后将带有桩尖的套管从钢管底部套入钢管中，桩尖与桩位对准，然后开机将钢管打设至地下设计深度，并注水对塑料套管进行保护，桩的打设深度由设计桩长，辅以贯入度控制，贯入度控制标准为：20cm25cm左右/min，贯入度具体控制指标可根据试桩确定，根据桩端土层的性质进行相应调整。若地质条件与地质勘查报告存在较大差异，以实际由贯入度控制的打设深度为准，确保桩端嵌入设计硬土层。 图7-1 套管与桩尖粘结图 图8-1 套管套入桩机钢管 5.4 振动下沉、注水拔钢管在桩打入设计深度后向管内注水，将钢管拔出而将塑料套管留在地下，并用测绳测量套管深度，满足设计要求。移机至下一个桩位，重复3.43.5工序，继续埋设套管。 图9 钢管振动下沉 图11 拔钢管5.5 检查塑料套管，浇筑混凝土成桩场地内塑料套管打设完成后，对塑料套管深度和破损情况进行仔细检查。抽水并将多余的套管进行截管和整理后，用盖板随时保护套管内的清洁，尽量不让杂物进入。在套管顶部放置一定长度的钢筋笼，钢筋均匀插设，放置盖板底层、顶层配筋并进行绑扎连接，然后场地内集中浇注混凝土完成桩和盖板的施工。 图12 打入的塑料套管 图13 抽水 图14 集中浇注 图15 盖板5.6 成桩检测，铺设钢塑格栅、砂垫层桩、盖板浇注完毕达到一定强度，检测合格后，在盖板顶铺设一层双向钢塑格栅。在双向钢塑格栅上铺设20cm砂垫层，在垫层顶再铺设一层双向钢塑格栅。整平压实后进行路基施工。6 PTCC桩的检测 1）桩身完整性及混凝土浇注质量采用小应变检测。检测数量为总桩的5%。2）对桩的承载能力采用静载荷试验进行检测。待桩体强度达到28天后对成桩进行承载力检测。单桩（或带盖板单桩）检测数量单侧桥头（箱涵、涵洞）不少于1根，且不少于桩总根数的10/00。7 PTCC桩施工控制要点1）塑料套管应满足环刚度和扁平试验的要求，塑料套管接头处和塑料套管与桩尖接头处应采用胶水辅助粘结，以防止打设后地下水渗入塑料套管。打设过程中应防止打设相邻塑料套管时挤破已打设的塑料套管，若施工中发现对已打设塑料套管存在挤破时，应对塑料套管的环刚度、壁厚、施工速度和施工顺序进行调整。2）混凝土控制：桩身、盖板混凝土设计28d无侧限抗压强度25 Mpa，桩尖混凝土设计28d无侧限抗压强度25Mpa。 3）通过试桩确定以下技术参数：a、满足塑料套管打设质量的各种参数，如：塑料套管环刚度、厚度等；b、校核设计中选取持力层的深度； 4）每根塑料套管打设后，应立即对塑料套管的打设质量进行检查，若发现塑料套管破损，应在原桩位附近复打1根塑料套管。5）桩身混凝土浇注前，应对塑料套管进行抽水，并进行检查。6）混凝土浇注过程中应采用小型加长振捣棒进行振捣，保障混凝土浇注质量。PTCC桩的施工质量及检验要求见下表1表1 套管混凝土桩的施工质量及检验要求 检查项目质量要求和允许偏差检查频率检查方法备注1. 桩距偏差5 cm抽查2%皮尺测量2. 桩径设计值抽查2%尺量3. 桩长设计值全部检查施工、监理记录4. 桩垂直度1.5%全部检查施工、监理记录5. 混凝土28d强度25 MPa每段落不少于3组浇注混凝土过程中留试块8 套管混凝土桩的施工控制注意事项1) 套管混凝土桩采用的套管应为单壁、内外均是螺纹的PVC塑料套管。套管其强度应保证混凝土浇注前后不损坏，最大外径为16cm。2) 本方法采用打设套管和浇注混凝土两道工序分开进行的方法，以提高施工效率以及保证桩体混凝土的连续性，同时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，即对套管的深度进行检测即可，质量很容易控制，因此不宜采用边打设套管边在套管内浇注混凝土的方法进行施工。3) 为了保证桩体与扩大桩尖的紧密结合，套管应与桩尖事先连接，并将套管事先从打设机械的沉管底部放入后再进行打设，不宜采用先沉管后从沉管上部开口处将套管放入的方法。4) 混凝土为细石混凝土，试桩时确定混凝土的坍落度，保障混凝土的流动性。5) 套管渗水。原因：塑料套管接缝不严密，或在打设拔管过程中挤坏塑料管。预防和处理方法：塑料套管接头处需采用胶水辅助粘结， 若是在打设或拔管过程中破坏塑料套管须注意合理安排施打顺序，并注意拔管过程中注意沉管竖直，若出现上述情况注意孔内渗水量的估计，是否能满足灌筑混凝土时把水抽干后，保证混凝土灌注管内底部深度。若发现灌注混凝土量不符时，应再补充一根。6) 桩机在沉管过程中地面隆起。原因：由于沉管导致土体挤密，地面隆起。预防和处理方法：合理安排沉管顺序，合理控制沉管速度。不能用机械夯实，以防套管破损。7) 套管在沉管结束后，浇筑混凝土前破损。原因:沉管结束未及时注水保护。预防和处理方法：沉管结束后及时注水，保证管内水位超过桩身2/3。8) 砂垫层的是铺设，须注意保证砂的质量，砂为洁净中粗砂，含泥量5%渗透系数610-3610-2cm/s。施工过程中防止泥土混入砂垫层中。9) 盖板施工时，开挖砂垫层，截管并安装模板，注意标高的整体控制，做到整体齐平，保证钢塑格栅的铺设平整，及上层砂垫层的压实度。10) 在现场施工过程中还应注意机架平稳竖直，安全操作，不违章指挥，不违章操作，所有人员应持证上岗。应注意现场的用电安全。9 结束语PTCC桩采用的为全螺纹塑料套管，套管外螺纹使得桩体与土体摩擦系数大幅提高，从而大大提高了桩的承载能力，但如果当地基的沉降大于桩的沉降时，则地基土对桩体表面产生向下的荷载作用，存在的下拉荷载作用可能造成桩身破坏、桩端地基屈服、上部结构的不均匀沉降，引起负摩擦力，导致承载力降低、变形增加等。参考文献1 陈永辉;徐立新;张正刚;马小彬. 单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩的施工方法 P. 中国专利:CN1944808,2007-04-11.2 陈永辉;徐立新;张正刚;冯兆祥;王新泉. 单壁螺纹PVC套管现浇混凝土桩及打设机 P. 中国专利:CN201007001,2008-01-16.3 苏杰. 塑料套管现浇混凝土桩新型地基处理方式的试验研究.河海大学,2008.4 吴伟, 单壁螺纹PVC塑料套管现浇混凝土桩（PTCC桩）.四川建材,2008年第4期. 5 JTG B012003 ,公路工程技术标准.6 JTJ017-1998,公路软土地基路堤设计与施工技术规范.7 JTG F80/12004,公路工程质量检验评定标准.