桩径检测论文

桩径检测论文

公路工程地质信息

(一)强夯法处理液化地基的施工管理

江苏北部(如徐州、宿迁等)地区广泛分布废黄河泛滥沉积物，一般以亚砂土、亚粘土—细砂为主，埋层浅，地下水位高，天然地基承载力低，在地震作用下易产生液化现象。地基液化是引起构筑物破坏的主要形式，同时该地区又受到我省主要的地震危险带—郯庐地震带的影响，因此在该地区国道主干线京福、徐宿、连徐、宁宿徐、沂淮等高速公路建设中不可避免的遇到大面积液化地基处理问题。根据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)，对高速公路必须进行液化地基处理，这是减轻地震灾害的根本性措施。因此，如何控制和管理好处理液化地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对保证高速公路建成后的正常运营、减轻地震灾害具有重大现实意义。

1 液化地基的国内外研究概况

地基液化分析与处理一直是土动力学的主要研究课题之一。液化一词最早见于1920年Hazen.A的《动力冲填坝》用来说明卡拉弗拉斯冲填坝的毁坏。1936年Casagrande首先给出了砂土液化的判别方法——临界孔隙比法。上世纪50年代，各国学者对砂土液化进行了广泛研究，主要包括：砂土液化的机理，砂土液化的预估方法，砂土液化的地基处理等。

所谓液化是指由于孔隙水压增加及有效应力降低而引起粒状材料(砂土、粉土甚至包括砾石)由固态转变成液态的过程。影响液化的因素有：①颗粒级配，包括粘粒、粉粒含量，平均粒径d50；②透水性能；③相对密度；④结构；⑤饱和度；⑥动荷载，包括振幅、持时等。

我国《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11—78)根据1971年以前8次大地震的数据，参考美国、日本的有关研究成果给出了以临界标准贯入击数为指标的砂土液化判别公式。现行规范《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)通过对海城、唐山地震的系统研究，结合国外大量资料，对原规范进行了修改，采用了两步评判原则，并对临界标贯击数公式进行了修改，使之更符合实际。在国标《岩土工程勘察规范》(GB50021—94)中，对此又进行了补充，给出了液化比贯入阻力临界值和液化剪切波速临界值公式，用来进行液化判别。在公路工程中，基本上沿用上术两步评判原则，采用了临界标贯击数判别方法，并根据公路工程中的研究成果，给出了临界标贯击数的计算公式。这些规范在我国工程界得到了广泛应用。

2 高等级公路可液化地基处理方案的确定。

液化地基处理恰当与否，关系到整个工程的质量、投资和进度。因此其重要性已越来越多地被人们所认识。对于高速公路这样大面积处理可液化土而言，强夯法和干振碎石桩法是首选的处理手段。当全液化地基路段较长，需处理面积大，公路沿线外缘较近范围内无村庄，无重要构造物时，强夯法是比较理想的地基处理方法。

强夯法处理地基是20世纪60年代末Menard技术公司首先创立的，该方法将80…400kN重锤从落距6—40m处自由落下，给地基以冲击和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿隐性黄土等各类地基土。由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广、节约三材、经济可行、效果显著等优点，经过20多年来的应用与发展，强夯法处理地基受到各国工程界的重视，并得以迅速推广，取得了较大的经济效益和社会效益。

由于强夯处理的对象(即地基土)非常复杂，一般认为不可能建立对各类地基土均适合的具有普遍意义的理论，但对地基处理中经常遇到的几种类型土，还是有规律可循的。实践证明，用强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程作用要求，正确选用强夯参数，一般通过试验来确定以下强夯参数：

(1)有效加固深度：有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又反映了处理效果。

(2)单击夯击能：单击夯击能等于锤重×落距。

(3)最佳夯击能：从理论上讲，在最佳夯击能作用下，地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中，孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。

夯点的夯击次数，可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，应同时满足下列条件：(①夯坑周围地面不应发生过大隆起；②不因夯坑过深而发生起锤困难；③每击夯沉量不能过小，过小无加固作用。夯击次数也可参照夯坑周围土体隆起的情况予以确定，就是当夯坑的竖向压缩量最大，而周围土体的隆起最小时的夯击数。对于饱和细粒土，击数可根据孔隙水压力的增长和消散来决定，当被加固的土层将发生液化时的击数即为该遍击数，以后各遍击数也可按此确定。

(4)夯击遍数：夯击遍数应根据地基土的性质确定，地基土渗透系数低，含水量高，需分3—4遍夯击，反之可分两遍夯击，最后再以低能量“搭夯”一遍，其目的是将松动的表层土夯实。

(5)间歇时间：所谓间歇时间，是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。Menard指出，一旦孔隙水压力消散，即可进行新的夯击作业。

(6)夯点布置和夯点间距：为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按等边三角形或正主形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围，其具体放大范围，可根据构筑物类型和重要性等因素考虑确定。

夯点间距可根据所要求加固的地基土性质和要求处理深度而定。当土质差、软土层厚时应适当增大夯点间距，当软土层较薄而又有砂类土夹层或土夹石填土等时，可适当减少夯距。夯距太小，相邻夯点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层，影响夯击能向深部传递。

3 强夯法处理液化地基的质量控制与管理

3.1 施工单位选择

对参与施工的强夯施工单位，各施工标段中标单位要先审查其施工资质、信誉和业绩，并附有前业主对该单位的书面评价报告；任何单位不得将强夯分包给个人施工。各中标单位将经初步筛选合格的施工队伍形成书面推荐报告，经驻地监理审核后，上报主管部门，经批准后方可进场。进场后不得再分包或转包，否则，驻地监理工程师将责令分包单位立即退场，损失自负。

3.2 施工准备

编写施工组织设计，经驻地监理组审查，监理组提出书面审查意见，报总监代表审批同意方可施工。

3.3 施工管理

(1)施工单位要按设计图要求编制夯点编号图，编号图要清晰、规范、科学。

(2)施工单位必须制定严格的安全管理措施，现场操作人员必须戴安全帽，并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，不允许行人和非施工车辆进入强夯区，以确保操作员、过往行人和车辆的安全。

(3)施工单位要对强夯机械进行编号，每台强夯机械必须持有监理组发放的《施工许可证》方可进行强夯施工。

(4)施工单位除在强夯机械上挂《施工许可证》外，还必须挂有《机械操作主要人员》和《施工技术参数》两块醒目的牌子，进行机械操作的主要人员必须挂牌上岗。

(5)施工单位要制定施工要点供现场人员执行。

(6)铺设垫层前要对原地面进行清表并整平，且要按每20米一个断面，每个断面5个规定测点，测量清表后标高。

(7)用水准仪测量垫层铺设前、后的对应测点标高，初步确定垫层厚度，每20米一个断面，每个断面5个规定测点，再按每断面挖1处深坑，进一步确定垫层厚度(控坑必须在测点位置上)。

(8)垫层宽度按每20米一处用钢尺丈量。

(9)按设计要求进行夯点布置，夯点定位布置用钢尺按100%的频率丈量。

(10)夯锤必须过磅称重。夯击能在强夯施工前必须检测，并满足设计要求。每夯击100次，用钢尺量一次夯锤落距。

(11)施工单位必须及时排出夯坑内积水。

(12)主、副、满夯的间隙时间要根据现场情况作必要的调整，但间隙时间必须满足72小时。需要调整间隙时间由现场监理工程师确定。

(13)遇到不需拆迁的高压电线时，施工单位必须安排集中施工的方案，市高指向供电部门申请临时停电。

(14)施工人员要认真做好强夯施工记录，记录要求清楚、真实。

(15)施工人员必须注意观察已处理路段，发现异常情况及时报告驻地监理组和有关部门。

(16)在强夯区内的构造物必须在强夯完成后，才能进行构造物的下部施工。

4 用强夯法处理砂土液化地基的质量检验评定

4.1 基本要求

碎石垫层的碎石规格和质量必须符合设计要求。强夯施工必须按夯击点确定的技术参数进行。以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值。

4.2 实测项目表

表1 强夯法处理砂土液化地基实测项目表

项次
检查
项目规定值

或允许偏差
检查方法和频率
规定分

1
夯击能
不小于设计
1次/工点查施工记录
15

2
夯击次数
符合设计
查施工记录
15

3
垫层厚度
不小于设计
4处/200m
15

4
垫层宽度
不小于设计
4处/200m
15

5
标贯击数
符合设计
2处/工点
20

6
瑞利波
≥200m/s
1处/工点
20

注：(1)标准贯入试验，按需3点/5000�且不少于3点进行。孔位随机

布置。特殊地段适当加密。

(2)瑞利波法(SSW)按1点/40m，在中心线两侧各15m处交叉布点。

4.3 外观鉴定

(1)填筑碎石垫层前必须清表、整平，无明显凸凹点，整平不符合要求扣2分。

(2)夯坑内积水应及时排除，不符合要求扣2分。

(3)夯后场地应平整，无局部隆起，不符合要求扣2分。

4.4 分项工程质量等级评定

(1)分项工程评分在85分及以上者为优良；70~85分者为合格；70分以下者为不合格。

(2)若标贯击数、瑞利波不合格时，则该分项工程不合格，可进行加固处理，再重新评定其质量等级。

5 结语

在京福、徐宿、宁宿徐等高速公路液化地基强夯加固的施工实践中，由于建设、监理及施工单位的高度重视，严格按有关质量要求和“施工指导意见”进行控制，尤其对强夯参数的确定都是经反复试验论证后，选择合适的参数指导施工，使强夯法处理液化地基段达到了设计要求，从已建成的高速公路处理路段的工后路基沉降观测看，处理段液化地基强夯加固达到了预期目的。

谈公路工程软基处理中PHC桩检测工作

谈公路工程软基处理中PHC桩检测工作

论文关键词：公路工程　软基处理　PHC桩　试验检测

论文摘 要 ：PHC桩应用于公路工程软基处理，已有多个年头，从应用到公路工程建设领域后，对于质量检测工作一直为人们所关注、重视。由于试验检测工作的准确性直接决定了软基处理质量，因此，必须确保试验数据和检测工作的质量。为了达到这一目的，必须对检测工作的各项要求进行了解掌握，下面，本人将结合自身检测工作经验，和大家一起来探讨一下关于PHC桩的各个检测事宜。  　　 　　 PHC桩（预应力砼管桩）在当今公路工程施工建设中，作为主要的软基处理方式之一，并不少见。对于其施工技术的和控制，目前已趋成熟，部、建设部近年来不断对PHC桩相关规范进行更新、修订，使其生产和施工得到了较好控制。然而，对于一名刚刚涉及试验检测工作的技术人员来说，如何对PHC桩进行进场检测，及如何在施打完成后对其进行事后检测，都是初次接触检测工作时必须面对的一个个问题。为了让更多初入行者能更快、更全面掌握PHC桩相关检测事宜，本人结合自身多年试验检测工作经验，从实践和便于监控检测的角度出发，对PHC桩的检测要求和相关检测事宜作一些和归纳。 　　 一、进场质量主要检测要求 　　 管桩无论是委托预制或是直接购买，都要把好原质量关，对于委托的单位或是购买的预制场家均应具备高强预应力管桩加工生产的施工资质，确定厂家前应会同监理、业主等前往实地认真考察，并了解该厂以前生产的产品使用效果，确保是正规的、合格的生产厂家。如果直接购买已有的产品，则在生产场地对产品进行认真论证，反复推敲?，各种证件、手续一应俱全，成品桩的外观应无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处无裂隙，桩径、管壁厚度、桩尖中心线、顶面平整度、桩体弯曲等规范有强制性要求的，必须符合有关要求，管桩起吊中应免受振动、冲撞，确保运至现场的产品是合格的产品。 　　 管桩运到工地后，应对进入工地的所有管桩的规格、型号、尺寸、外观质量、尺寸偏差、管桩堆放及桩身破损情况等进行全面检查，不符合要求的桩禁止使用。应由有资质的检测单位对进入施工场地的管桩进行随机见证抽样检测，检测应符合下列规定： 　　 （一）沉桩前，每个厂家生产的每一种桩型随机抽取一节管桩桩节进行破坏性检测，检测项目为预应力钢筋的搞拉强度、钢筋数量、钢筋直径（可检查每延米重量）、钢筋布置、端板材质及厚度、尺寸偏差、外观质量、钢筋保护层厚度等。当抽检结果出现不符合质量要求时，应加倍检测，若再发现不合格的桩节，该批管桩不准使用并必须撤离现场。未经抽检不得施工工程桩。 　　 （二）沉桩过程中每栋物应随机抽查已截下的桩头，进行钢筋数量、钢筋直径、预应力钢筋抗拉强度、钢筋布置、端板尺寸及钢筋保护层厚度的检测，检测数量每单体工程不应小于总管桩数的1%，且不得少于3根。 　　 （三）应对闭口桩尖的钢板厚度、桩尖尺寸、焊缝质量等进行检测，检测数量每栋建筑物不应少于总桩数的1%，且不应少于2个桩尖。 　　 工程桩施工前应按有关规定进行单桩竖向抗压静载荷试验，并应压至破坏。当拟采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力的验收检测时，应先对试桩进行高应变检测，再进行单桩竖向静载荷试验并压至破坏，取得可靠的动静对比资料后，方可在验收检测中实施高应变法。对比试验数量不应少于3根，当预估总桩数少于50根时，不应少于2根。 　　 二、单桩静载试验检测要求 　　 当岩土工程条件简单且以压桩力控制桩长或岩石土工程条件简单且有类似经验时，可用工程桩进行单桩竖向抗压静载荷试验，但应按有关规定增加一倍的检测数量，检测应符合下列规定： 　　 （一）单栋建筑物每一条件下的桩的试验数量不应少于6根（总桩数少于50根时，不少于4根），其中有3根（总桩数少于50根时为2根）应在大量工程桩施工前进行试验。 　　 （二）岩土工程条件相同的同一场地多栋物，当工程桩条件相同时，每栋建筑物的试验数量不应少于2根，且每一施工单位所施工桩的检测数量不应少于6根。其中每栋建筑物有1根，每个施工单位有3根桩应在大量工程桩施工前进行试验。高层建筑及试验结果离散性较大时，应由设计单位酌情增加试验数量。 　　 （三）除去施工前进行的试验外，余下的试验宜在工程桩施工完成并按桩顶设计标高截桩后随机抽检试验；当基坑开挖较深、坑内试验困难时，也可由设计单位指定桩位，在工程桩施工过程中进行试验。 　　 （四）单栋建筑物某一条件下的桩总数少于30根，且为裙楼、附楼下的次要桩时，至少应进行一根桩的静载荷试验。 　　 （五）当按上述要求进行试验后，在施工正常的情况下，工程桩可不再进行单桩承载力的验收。 　　 （六）不应采用高应变法部分或全部取代上述单桩竖向抗压静载荷试验的检测。所有工程桩应逐根对桩孔内壁进行灯光照射目测或孔内摄影检查，观察孔内是否进土、渗水，有无明显破损、错位、挠曲现象，并作出详细记录，注明发现缺陷的位置以及进土、进水的深度。 　 　 三、桩位、垂直度、水平位移的主要检测要求 　　 （一）工程桩的`桩顶标高应进行检验，其偏差不应超过+20mm、-50mm。 　　 （二）开挖基坑中应对工程桩的外露桩头或在桩孔内进行桩身垂直度检测，抽检数量不应少于总桩数的5%，在基坑开挖中如发现土体位移或运行影响桩身垂直度时，应加大检测数量。对倾斜率大于3%的桩不应使用：对倾斜率为1%~2%（含2%）及2%~3%的桩宜分别进行各不少于2根的单桩竖向抗压静载荷试验，并将试验得出的单桩抗压承载力乘以折减系数，作为该批桩的使用依据。载荷试验最大加载最量应为设计要求的单桩极限承载力，试验中可同时进行桩顶水平位移的测量。 　　 四、桩身完整性检测主要要求 　　 工程桩应进行桩身完整性的验收检测。采用低应变法检测时，甲级设计等级的桩基，抽栓数量不应小于总桩数的30%，且不应少于20根。其他桩基抽检数量不应少于总桩数的20%，且不应少于10根。 　　 每个承台下抽检的桩数不应少于1根，且单桩、两桩承台下的桩应全数检测。抗拔桩、以桩身强度控制设计的抗压桩、超过25层的高层建筑基桩及倾斜度大于1%的桩应全数检测。当采用低应变法检测桩身完整性时，应符合以下规定： 　　 （一）出现裂缝和缺陷的永久结构的抗拔桩或以承受水平力为主的桩应意在为III类或IV类桩。 　　 （二）桩身的混凝土受损及桩身出现斜裂缝或垂直裂缝的受压桩应判为III类或IV类桩。 　　 （三）桩身出现轻微缺陷的受压桩宜先判为III类桩，最终判定桩的类别时，应挖开浅部的缺陷进行检查核对，结合低应变波形判别评价。挖开检查时，当裂缝长度小于桩截面周长的1/3且为水平裂缝时，可将相似波形的桩改判为II类桩。 　　 五、结束语 　　 总之，作为一名合格的试验检测技术人员，除了要对各种试验检测规程、检测规范的要求做到了如指掌之外，更重要的，要注得自身工作经验和专业技术的提高，因为当一组不合格的数据由于个人经验不足出现误判时，给工程带来的，往往是质量事故的发生。因此，作为质量评判的主要角色，我们必须严阵以待，谨小慎微，认真做好专业经验的培养和检测技能的提高，只有这样，才能为工程建设质量保驾护航。 　　 　　参考文献： 　　1.建筑地基与基础施工质量验收规范GB50202-2002[S] 　　2.卢春华.静压高强度预应力混凝土管桩施工技术[J].科技情报,2005

请继续阅读相关推荐： 毕业论文      应届生求职

毕业论文范文查看下载       查看的论文开题报告      查阅参考论文提纲

查 阅更多的毕业论文致谢     相关毕业论文格式        查阅更多论文答辩

求一篇道路与桥梁专业的论文，一万字左右。急！最好是道路方面的。

　　高压旋喷桩在道路软基处理中的应用

　　摘 要：在津沽改线下穿通道的U15-U18段及搭板处，因按照原计划用于加强软土地基承载力的深层水泥搅拌桩机具过高，容易使机具与其上的高压线发生电击事故而在施工中无法得到实施，所以此段变更为高压旋喷桩。本文结合工程实例，分别从工作机理、施工流程、和质量检验三个方面对高压旋喷桩做了阐述。
　　关键词：软土地基处理，高压旋喷桩，质量控制

　　1、工程简介
　　津沽该线下穿通道工程全长440米，宽为30.5米，其中U型槽的JK3+493.302¬— JK3+573.302的范围内，道路中心线两侧上方有110KV高压线干扰，所以此段由原来的深层水泥搅拌桩变更为高压旋喷桩。此段旋喷桩设计桩长10—15 米，设计桩径600mm，梅花形布置，桩距1.5米，总根数为668根，总米数为8095.4米，从2009年11月8日始到2009年11月19日止，历时12天，工后检验效果理想。
　　2、高压旋喷桩概述
　　2.1.概念：高压旋喷桩是高压喷射注浆法处理地基中的一种，是利用钻孔设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把预先制备好的水泥、水玻璃等材料作为主固化剂的浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而使地基承载力得到加强的一种工程方法。
　　2.2. 加固机理：高压喷射注浆是利用工程钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液成为20Mpa左右的高压流从喷嘴里喷射出来，冲击破坏土体，当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土料便从土体剥落下来，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，当喷射流以360°旋转、自下而上喷射提升时，固结体的截面形状为圆形即称为旋喷。在钻机的钻杆最前端设置一个高压液体喷射装置，当钻机把该高压喷射装置送到土层预定深度时，通过高压泵向钻杆中心孔连续输送高压水泥浆液，高压水泥浆液即通过喷射装置中的喷嘴小孔喷入钻杆周围的砂层、土层及砂土层，与此同时钻机带动钻杆缓慢旋转并提升使喷嘴缓慢螺旋上升，从而使高压水泥浆不断切割搅拌土层，形成水泥、砂、土及速凝剂的混合搅拌浆体，通过固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，生成水化物，然后水化物胶结形成凝胶体，将土颗粒凝结在一起形成具有整体性、水稳定性和较高强度的结构整体，从而提高其复合地基承载力及改变地基土物理化学性能，达到提高地基承载力、减少地基沉降、阻止水体流动、增强地基稳定性的目的。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变性性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。
　　3、施工流程
　　旋喷注浆施工流程可大致分为:施工准备，试桩、技术参数确定→测量放样，桩机就位，钻孔，水泥浆制备，旋喷和复搅，提管冲洗，移动设备→桩基工后检测；
　　3.1、 施工准备：钻机进场之前首先进行场地布置，清除施工区域的杂物，平整场地施工段落要平整密实，做好排水工作，确保在较干净的环境中进行施工,其次，准备好施工用电和施工用水；施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场，架设电缆接线到施工作业区。
　　3.2、试桩、技术参数确定：每个工点施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度等，还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩施工技术参数为：水灰比为1：1；钻进、工作压力20～25Mpa；提升速度≤0.25m/min；桩顶1米范围提升速度≤0.2m/min；转速应控制在20～25r/min，水泥掺入量范围在180～220Kg/m之间。
　　3.3、测量放样：测量人员根据施工图纸提供的坐标、平面布置图，在施工段落进行布桩，桩位用小木桩红色头醒目标注，桩间距误差不大于50mm，布桩完成自检合格后报监理工程师验收，验收合格后进行下一步工序。
　　3.4、钻机就位：搅拌机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后，再次调整对中，最后再精确调平。垂直度误差不超过1%，对中误差小于5cm。
　　3.5、钻孔：每台钻机在开钻前，技术人员对钻杆总长度进行尺量，根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数，并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法采用单管法旋转钻机。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力，一方面防止堵喷嘴，另一方面对土体进行第一次喷射，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌，钻到设计的深度。成孔后，应校检孔位、孔深及垂直度，是否符合设计要求。
　　3.6、灰浆的制作：选用优质42.5#普硅水泥，根据搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线，按水灰比1：1添加水泥，并经充分搅拌，测定泥浆比重是否达到试配时比重1.47，如达不到继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。
　　3.7、旋喷和复搅：将注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内的压强达到规定值，水泥浆到达喷嘴后，检验喷射方向、摆动角度，一切合格后，调整工作台和油泵阀门，使旋转速度控制在20—25 r /min和提升速度达到20-25cm /min的范围时开始提杆、旋喷，由下往上成桩，在桩头以下1米范围复喷提钻时采用最慢的1档提钻上升，并复喷一次，增加桩体的密实度，因为桩顶以下1米范围将承受较大的荷载，加强此处桩体的质量对发挥桩体的承载力起关键作用。当喷浆结束后，要对注浆孔进行二次回灌，防止旋喷桩体因水泥浆固结出现顶部凹陷而达不到设计桩顶标高。在施工过程中，旋转速度、提升速度、旋喷压力、水泥用量参数的变化将直接影响桩的均匀程度和桩径，水灰比参数的变化将会影响桩身的强度，因此必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求，并随时作好记录，如遇故障应及时排除。
　　3.8、提管冲洗：喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。
　　3.9移动设备:移动钻机至下一孔位，为确保桩与桩之间能很好咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。
　　4、质量检验 高压旋喷桩完成28d后方能进行质量检验。
　　4.1、触探及抽芯检验
　　成桩7d内采用轻型触探进行N10检测，检测频率为工程桩数的2%。抽芯检验的总桩数不得少于工程桩数的3‰，单位工程桩数小于1000根时，至少做3根。桩芯无侧限抗压强度（28d）应满足如下要求：桩顶～2/3桩长范围：≥1.6MPa；2/3桩长～桩尖范围：≥1.4MPa。
　　4.2、高压旋喷桩单桩承载力要求
　　高压旋喷桩单桩承载力表
　　桩长（m） 单桩承载力（KN）
　　10 307
　　11 337
　　12 367
　　13 397
　　14 427
　　15 442
　　质量检验标准
　　序号 控制参数 控制标准值 备 注
　　1 桩机安装垂直度偏差 ＜1% 查施工记录
　　2 桩位偏差 ±50 mm 查施工记录
　　3 注浆压力 ≥20Mpa 查施工记录
　　4 水灰比 1：1 查施工记录
　　5 水泥用量 ≥180kg/m 查施工记录
　　6 桩径 ≥600mm 开挖抽查2％
　　7 桩长 不小于设计值 查施工记录
　　8 旋转速度 20~25r/min
　　9 喷提升速度 10~25 cm/min
　　10 桩身强度 不小于设计值 抽芯检查

　　5、注意事项
　　5.1、施工时应先施工内排桩，后施工外排桩
　　5.2、水泥浆液应连续供应。如发生断浆现象，须复打，复打重叠长度必须大于1.0m。
　　5.3、浆液拌和应均匀，不得有结块；浆液不得离析或停滞时间过长，超过2小时应停止使用。
　　5.4、构造物基底水泥搅拌桩桩顶高程应根据构造物底高程进行计算确定，同时应考虑凿除50㎝桩头的影响。
　　5.5、旋喷废浆应予以充分利用，施工过长中可在相邻桩之间开挖一定深度的浆液存贮沟（沟宽0.6～0.8米，深0.8～1.0米），待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁，以增强各桩间共同作用，提高地基承载力。施工中控制冒浆量小于注浆量的20％，超过20％或完全不冒浆应查明原因，采取措施。
　　5.6、成桩28d后，可开始基槽开挖，凿除50㎝软桩头，桩头凿除后桩长不得小于设计桩长。
　　5.7、提钻喷浆的速度控制，控制好旋喷速度，保证不大于25cm/min且稳定，灌浆管分段搭接的长度不得小于10cm。底部时应适当加大压力保证底部桩头大于设计，顶部时应重复提钻喷浆一次保证桩头的完整。
　　5.8、提升旋喷过程中确保压力达到设计要求，不小于20Mpa，使足够的水泥浆压入土体，钻杆旋转速度再规定范围内，20~25r/min，确保桩体的均匀性和整体性及强度。
　　6、结语
　　实践表明，采用高压旋喷桩技术进行软土地基加固的效果是显著的，它具有加固体强度高、加固质量均匀、施工操作简便、占地高度小等特点，可用于处理加固淤泥质土、粉土、粘土等软土地基，适用于场地狭窄、不宜进驻大型机械设备等场合，可有效地减少地基总沉降量和不均匀沉降，地基处理效果明显。
　　参考文献:
　　[1] 叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1983，3
　　[2] 程云朋. 高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J]. 山西建筑，2007
　　[3] 李 兵. 高压旋喷桩施工技术[J]. 甘肃科技，2005

管桩的应用和研究现状分析论文

管桩的应用和研究现状分析论文

摘要： 管桩作为一种新桩型以其施工方便、承载力高、质量可靠、较为经济等优点越来越得到广泛的应用。本文根据管桩的承载力特性和受力状况，分析了影响管桩承载力的因素以及提高管桩承载力的方法，并基于对施工中常见问题的探讨，提出有效的防治措施。

关键词： 管桩；承载力；施工；质量控制

1 前言

管桩作为一种地基处理及桩基础形式从上个世纪初产生到现在已经得到了很大的发展，在各种建筑基础中得到广泛地应用，并发挥着巨大的作用。从国外管桩的发展来看，从1920年澳大利亚发明了离心法制作混凝土制品、1925年日本引进这种技术用于钢筋混凝土管桩，在1962年开发预应力混凝土管桩(PC管桩)，到现在已有八九十年的历史，目前管桩已朝着全面取代传统实心桩方向发展。我国是1944年开始生产混凝土离心(RC)管桩，到SO年代末期研究成功预应力抽筋管桩，即采用后张法对桩身混凝土施加预应力。近15年，我国生产的预应力混凝土管桩无论从产品性能和产量上都达到了世界前列，呈现出布局面广，产品品种、规格齐全，生产技术成熟，配套应用技术日趋完善等特点。据资料反映，2004年福建省实际利用预制高强混凝土管桩就达2500万米。为了更合理利用管桩这一技术、有效地推广使用管桩，对管桩进行研究是极为必要的。

管桩的种类分为：钢管桩、预制混凝土管桩及钢管混凝土管桩。钢管桩及钢管混凝土管桩具有高强度、抗冲击疲劳性能好、贯入能力强、便于割接、质量可靠、运输方便、沉桩速度快及挤土影响小等优点，但造价高，约为预应力混凝土管桩的3－10倍。因此，一般只在必须穿越砂层或其它桩型无法施工和质量难以保证、或工期紧迫等情况下使用，或者是一些重要的特种工程的基础上，如海上钻井平台，港口平台等工程中使用。预制混凝土管桩之所以得到迅速发展和广泛的应用，主要是由于具有以下优点：

(a)施工工期短，施工方便、不受季节限制，工业化生产：

(b)对施工场地无污染，若采用静压式施工更无噪音，符合绿色环保施工要求；

(c)经济效益可观，同样的地基处理效果(竖向承载力及水平承载力)所使用的混凝土比实心桩节省30％－60％且抗腐蚀能力强，工作性能同钢管桩基本相似。

(d)对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强，一般情况下，软土、粘性土、粉土、砂土及全风化岩体等地层条件均可采用。因此像高层建筑、码头工程、桥梁工程、高速公路、铁道工程等除必须采用钢管桩的特殊基础外，在工程中钢管桩已大部分被预制混凝土管桩所代替。现在我国预制混凝土管桩使用量已经相当可观。

2 管桩的承载特性及承载力分析

2．1 管桩的承载特性

管桩的底桩端部的桩尖(靴)形式主要有十字型、圆锥型和开口型。前两种属于封口型。采用封口型桩尖的管桩其承载力主要由桩周的侧摩阻力及桩端的端阻力组成；采用开口型桩靴的管桩则在沉桩过程中桩身下部1/3－1/2桩长的内腔被土体充塞，挤土效应较弱(与沉管桩、静压实心混凝土桩比)，对周围建筑物及环境影响小，具有较高的环保性能。但是内腔土塞却为管桩提供了内侧摩阻力，使得管桩的承载力的组成变得更为复杂。影响管桩承载特性的因素很多，比如桩侧土性、桩端土性、桩径、开口管桩的壁厚、人土深度、施工顺序等。预制混凝土管桩通常只具备开口桩的功效。

2．2 管桩的受力分析

2．2．1 管桩的竖向承载性状和单桩极限承载力 确定管桩竖向承载力的方法很多，最可靠的方法是静力载荷试验法，目前比较常用的公式有两类：一是以土的物理力学指标和大量的试桩资料为依据，经统计分析建立桩侧和桩端阻力与土类指标之间的关系；另一类是以土的力学性能指标如土的标准贯入击数为依据，我国、欧洲及美国API－RP2A的地基基础规范均采用第一类公式。其表达式为

由于各地地质条件不同，地质结构比较复杂，桩的类型又多，沉桩工艺也多种多样，很难用单一形式的公式来反映工程实际。

从文献进行的破坏荷载试验得知，当桩顶竖向受压时，桩身上部首先产生垂直应力和弹性变形，并向桩身下部传递，自上而下逐步建立摩阻力，桩身处于弹性压缩阶段。当荷载较小时，变形量较小，桩基基本没有发生位移，桩端阻力为零。随荷载增加，当垂直应力传递到桩端时，桩端土逐步压缩，桩土相对变形加大，桩侧摩阻力进～步发挥。在加荷载最后阶段，随着桩端阻力的不断增加，桩顶部位侧阻力首先达到极限(摩阻力趋于定值)，并向下逐步扩大极限阻力的'分布范围，在此过程中相对于荷载增量，作为抗力的摩阻力增量所占比例愈来愈小，而桩端阻力增量所占的比例则愈来愈大。最终导致桩端土出现塑性区并迅速扩展。桩因急剧下沉而失效，桩端土的刺入破坏先于桩身强度破坏。此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。

2．2．2 管桩的水平承载性状和单桩极限承载力

随着我国工程技术的迅速发展，大陆架浅海石油的勘探和开发技术的进步以及陆上高层建筑的发展，使得这些管桩不仅要承受巨大的竖向载荷，还要承受巨大的水平载荷。而桩在侧向载荷作用分析是工程中非常重要但却尚未圆满解决的问题。文献采用卧式千斤顶施加水平力试验来测定单桩水平载荷，施加的水平荷载分级一般取预估水平极限荷载的1/10－1/15，每级荷载施加－后，恒载4min测桩的水平位移值，然后卸载至零，停2min测出桩的残余水平位移值，至此完成一个加卸载循环，如此循环5次便完成一级荷载的试验观测。多级加荷后，出现下列情况之一时可停止试验：1)桩身折断；2)水平位移超过40mm或达到设计要求的水平位移允许值。当桩身应力达到极限强度时的桩顶水平力使桩顶水平位移超过20－30mm，或桩侧土体破坏的前一级水平荷载，即是单桩水平极限承载力标准值。

2．2．3 影响管桩承载力的因素

2．2．3．1 偏斜

偏斜桩是指随着桩周土的水平运动，桩与土之间产生的水平压力导致桩身产生水平挠曲和弯矩，致使桩偏斜的被动桩。预应力管桩偏斜后，其极限承载力要低于铅直桩的极限承载力。偏斜预应力管桩的承载力减少程度不仅与其偏斜的程度有关，且与其所处的土层性质、入土桩长、桩与承台布置等均有一定的关系。

当遇到超过偏斜限量值的桩时，无论其是否发生裂缝，均应进行纠偏扶正处理，将其倾斜度控制在允许的范围内。较浅的(一般2－3m)可以将桩倾斜反向土方挖除后扶正；较深的可以用钻孔取土、高压水冲取土等方式将桩倾斜反向一侧土取出后扶正。然后对纠偏扶正的桩进行检测，看其是否在纠偏施工中发生异常情况，如无异常可进行下步施工。

2．2．3．2 裂缝

浅部裂缝——一般裂缝位置多发生在深度4－6m，也有的在3m以内，出现这种 情况多数是桩裂缝部位的下部有相对比较坚硬的土层。深部裂缝一裂缝位置发生在8－10m，出现此种情况多是地基土上部软土层较厚。裂缝的存在势必影响到桩基竖向永久性受荷特性，为确保桩基工程的安全使用，需对桩基进行加固处理。如接桩、补桩，一定情况下还需经计算确定。

2．2．3．3 偏心载

竖向荷载的偏心是预应力混凝土管桩产生弯曲荷载的重要原因，荷载的偏心也势必影响桩的竖向承载力。预应力混凝土管桩基础常采用柱下多桩承台，严格地讲，承台下大多数桩都处于偏心承载状态，对于偏心承载桩如何对桩的承载能力做出正确的评估，桩在正常使用极限状态下所能承受的偏心距临界值是多少，竖向荷载偏心距与桩的承载能力有何关系，这是预应力混凝土管桩基础设计要特别考虑的问题。

文献根据材料力学原理和现行钢筋混凝土结构设计规范的规定，提出预应力混凝土管桩在偏心荷载(或在桩顶水平位移)作用下内力与位移的计算方法，包括纯弯状态下桩身抗裂弯矩临界值；在轴心力和弯矩共同作用下桩身抗裂弯矩的极限值；桩顶允许承载力与竖向力偏心距(或桩顶水平位移)之间的相互关系式等。

3 管桩设计施工中的问题及质量控制

3．1 挤土效应

在沉桩过程中，土体向四周排挤，使周围的土受到严重的扰动，主要表现为径向位移，桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压，产生较大的剪切变形，形成具有很高孔隙水压力的扰动重塑区，降低了土的不排水抗剪强度，促使桩周邻近土体会因不排水剪切而破坏，由于群桩施工中的迭加作用，会使已打入桩和邻近管线产生较大侧向位移和上浮。桩群越密越大，土的位移也越大。

施工遇到挤土效应采取的防治措施是：

①合理安排沉桩顺序、控制每日打桩的数量，减少孔隙水压力的迭加：

②采用先开挖基坑后沉桩的施工工序，可减少地基浅层软土的侧向位移和隆起，有利于降低沉桩所引起的超静孔隙水压力，从而减少地基深层土体变位。

③在场地设置袋装砂井或塑料排水板，创造排水条件以降低孔隙水压力。

④预钻孔辅助沉桩。

3．2 浮桩

浮桩现象是静压管桩挤土效应的一种表现形式。该问题表现得很隐蔽，并且往往是等到压桩工程完工后做静载检测时才发现，而此时桩机可能已退场。此时再来处理就非常被动。比较好的处理措施是：提前选取有代表性的桩进行测量监控，在桩施工结束后应立即用水准仪测量记录其桩顶标高，并在整个施工过程中定期复测，通过比较来检查桩身是否有上浮现象。如果发现有上浮现象，则需采取前面提过的控制压桩速率、重新调整压桩路线或钻孔取土等措施，减少挤土效应进而控制桩身上浮现象。如果采取上述措施后仍不能解决桩身上浮现象，则可采用复压的补救方法进行处理。

3．3 沉桩达不到设计要求

沉桩达不到设计的最终控制要求主要原因是：

①勘探点不够或勘探资料粗糙，对工程地质情况不明，尤其是对持力层起伏标高不明，导致设计考虑持力层或选择桩长有误。

②设计持力层选择不当，预应力管桩持力层宜选择强风化层，以达到较高承载力。但当强风化层埋深较深时，考虑到桩长限制，不得已选择全风化层作持力层时，承载力将受较大影响，特别是全风化层有遇水易软化特点，地下水可能通过桩管内从桩尖渗入，大大降低桩端承载力。

③设计对单桩承载力预估不准，导致实际桩长与压桩力不匹配。

④桩身断裂致使不能继续施压。

防治措施为首先详细探明工程地址地质情况，必要时应作补勘，正确选择持力层或标高；施工采用合适吨位桩机；根据工程地质条件，合理选择桩的施工方法及打桩顺序，避免断桩，确保桩身质量。科学设计，通过试桩确定合理终压标准。

3．4 断桩

断桩是预制混凝土管桩施工中常常遇到的问题，其产生的主要原因主要有：

①使用了厂家生产的未经检验的不合格的桩；

②桩尖碰到地下障碍物管桩被蹩断：

③管桩施工中垂直度没有控制好；

④管桩由软弱土层突然进入硬土层，桩机压力迅速升高，桩身受到瞬间冲击力而引起；

⑤基坑施工中，由于软土推挤隆起，基坑壁侧向移动造成断桩。

施工中若发现有断桩，就要采取补强加固方案处理。对预应力管桩浅层断桩可采用接桩。对深层断桩的接桩(包括部分错位桩纠偏后接头)要抽干桩内积水，确认桩的倾斜在允许范围内，放人钢筋笼，钢筋笼应伸到断桩下3m，用高等级混凝土灌注。接桩后要进行承载力检测。当断桩处错位，无法复原时，应重新补桩。对工程事故应分析问题的原因、补桩的可能性和对已施工桩的影响，考虑其它可利用条件以及经济和工期等要求。

4 结语

管桩作为一种新桩型以其桩身质量可靠、承载力高、施工速度快、现场整洁、较为经济等优点越来越得到广泛的应用。但由于管桩的应用时间不长，在研究和应用等方面都还存在着不少亟待解决的问题。而工程实践的发展已远远超过理论研究水平，使得管桩的应用受到严重制约。本文总结了管桩的承载力特性和受力分析、影响管桩承载力的因素以及提高管桩承载力的方法、施工中常见问题以及防治措施。但文中所涉及到的诸多问题目前都还没有得到圆满的解决，因此还需要通过大量的科学研究和工程实践来做进一步探讨。