现浇砼薄壁管桩技术在路基加固中的应用.docx

现浇砼薄壁管桩技术在路基加固中的应用摘要：现浇砼薄壁管桩施工成桩质量稳定可沉桩较深桩体内外侧与桩周土形成复合地基承载力提高幅度大可有效减少沉降；因环形沉模桩尖开口保留管内土体因此对周围土体扰动很小复合地基沉降稳定快速。w关键词：现浇砼；振动沉模；薄壁管桩；静载试验；沉降观测0前言振动沉模薄壁管桩技术（下文简称现浇砼薄壁管桩）依靠沉腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体沉入预定的设计深度在腔体内灌注混凝土之后振动拔管。环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。与传统的实心桩相比具有以下优点：桩表面积大单方混凝土承载力高可大量节省混凝土从而降低造价；由于采用振动沉模工艺及设备本身的优点及灌注混凝土方量的相应减少施工速度较静压桩和钻孔灌注桩及一般的沉管灌注桩要快成桩质量稳定；由于桩身表面积大单桩承载力高单桩影响面积大加固范围大。本文通过在A15-4标中现浇砼薄壁管桩的应用来充分验证其优点。1现浇砼薄壁管桩技术介绍1.1成桩设备振动沉模大直径现浇薄壁管桩机具如图1所示。设备基本组成包括：①底盘（含卷扬机等）；②龙门支架；③振动头；④钢质内外套管沉模结构；⑤活瓣桩靴结构；⑥成模造浆器；⑦混凝土分流器。图1现浇薄壁管桩桩机正、侧面图1.2工作原理及成桩机理图2振动沉模时沉管受力示意图现浇混凝土薄壁管桩的施工机械与振动沉管桩相近但又有本质不同其振动沉管由两层钢管组成内管与外管直径相差20～30cm振动体系的竖向往复振动将腔体模板沉入地层。当激振力R大于以下三种阻力之和：刃面的法向力N的竖向分力、刃面的摩擦力F的竖向分力腔体模板周边的摩阻力P的合力时（见图2）模板即能沉入地层；当R与N、F、P竖向分力平衡时或达到预定深度时则模板停止下沉。由于腔体模板在振动力作用下使土体受到强迫震动产生局部剪胀破坏或液化破坏土体内摩擦力急剧降低阻力减小提高了腔体模板的沉入速度。振动下沉时对桩侧土体排土作用较小并形成环形腔体模板现浇注入混凝土振动提拔钢管挤压、振密作用使得环形腔体模板中土芯和周边一定范围内的土体得到密实。挤压、振密范围与环形腔体模板的厚度及原位土体的性质有关。同时混凝土从环形腔体模板下注入环形槽孔内从而形成沉管、浇注、振动提拔一次性直接成管桩的新工艺保证了混凝土在槽孔内良好的充盈性和稳定性。该桩成桩机理为：1.2.1模板作用在振动力的作用下环形腔体模板沉入土中后浇注混凝土；当振动模板提拔时混凝土从环形腔体模板下端注入环形槽孔内空腹模板起到了护壁作用因此不会出现缩壁和塌壁现象。从而成为造槽、扩壁、浇注―次性直接成管桩的新工艺保证了混凝土在槽孔内良好的充盈性和稳定性。1.2.2振捣作用环形腔体模板在振动提拔时对模板内及注入槽孔内的混凝土有连续振捣作用使桩体充分振动密实。同时又使混凝土向两侧挤压管桩壁厚增加。1.2.3挤密作用振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩在施工过程中由于振动、挤压和排土等原因可对桩间土起到一定的密实作用。挤压、振密范围与环形腔体模板的厚度及原位土体的性质有关。1.3主要性能指标目前现有的施工机具的性能指标如下：⑴沉桩深度达到20～25m。⑵桩径为1000～1500mm。⑶管桩壁厚100～150mm。⑷混凝土可以多次加料。⑸提升力达到30t压桩力加上高频振动荷载达到100t。2A15公路中现浇砼薄壁管桩应用2.1工程概况A15高速公路4标段的工程范围从K14+247.391～K17+650全长3402.609m工程穿越松江区按双向六车道的断面实施征地红线60m里程由西向东逐渐递增。其中A30立交共双层10条匝道设计行车时速120km/h。本立交是A15公路三大立交之一是连接A30的重要枢纽。根据工程及地质条件A15高速公路存在的软土层为第③④⑤层软弱粘土处理深度为10～18m。本工程薄壁管桩加固范围为WSK0+342～K0+394、ESK0+517～K0+569、ENK0+800～K0+862、DJK0+88～K0+140、FDK0+274～K0+324、FDK0+508～K0+560、SWK0+433～K0+485桥头段长度约为372m施工时间2009年3月到10月份。2.2施工规范及依据薄壁管桩用于软土地基公路路堤目前尚未形成一套相应的设计、施工检测规范在A15高速公路工程中参照现有的一些桩基及软基处理规范进行设计。用于公路软土地基加固的薄壁管桩的直径、长度及间距的设计采用以桩体与桩