PHC管桩在温福铁路软土地基加固中的应用?

如题所述

1. 工程简介
温福铁路是一条连接浙江温州和福建福州的高速铁路,设计时速为200公里每小时。本试验段位于福州市附近的连江县,全长400米,其中预应力管桩加固区段为310米。在DK275+270位置有一座灌溉涵,其基底加固也采用管桩加固。管桩直径为400毫米的有46根,直径为500毫米的有1307根,设计单桩允许承载力为900KN。桩的布设呈正方形布置,最小桩间距为2米,最大桩间距为3米。在正式施工前,使用静力压桩机和柴油锤击机各进行了8根工艺性试桩。
2. 工程地质及水文概况
工程地点位于第四系地层覆盖区域,上部为全新统滨海滩涂—溺谷相沉积形成,底部粘土属坡残积成因,下伏基岩为燕山期凝灰岩、侵入岩。地下空隙潜水发育,埋深0~1米。地基土各层的岩性及主要物理力学指标如下:
(1)粉质黏土,褐黄~灰绿色,硬塑,局部夹少量砾石,表层0.4~0.6米为种植土,含植物根茎,该层厚0.4~2.1米,工点范围部分分布。
(2)淤泥,浅灰色,流塑。手感细腻,分布均匀,含少量腐殖物,有机质含量2.8~7.9%,局部夹粉细砂透镜体。由于地处临海的山前平原,其横、纵向分布随基岩面起伏变化较大。具高压缩性、低强度的特点,灵敏度标准值7.1,属灵敏性粘性土。层厚10.5~19.7米。
(3)粉质黏土,褐黄色、灰绿色、浅灰等色,软硬分布不均,海陆交互相成因夹粗砂、砾石、碎石土、淤泥质黏土等透镜体,厚3.6~28米;
(3)-1~(3)-7淤泥质黏土,浅灰色,流塑,夹少量腐植物及贝壳,后0~6.0米;局部夹圆砾土,粗砂、粉砂、砾砂、碎石土透镜体,灰色夹灰黄色,中密,饱和。
(4)花岗岩,全风化呈砂土状,标贯击数N=25~50,厚>2米;
(5)凝灰岩,灰绿色或灰白色,全风化呈砂土状,标贯击数N=16~35,厚>10米。
3. 施工准备
3.1、施工便道
施工前的机械进场和施工过程中的管桩进场,都是通过施工便道进出。在其上行驶的都是重车,所以施工便道的承载能力要求较高。本工程施工便道底层用片石挤除原地面表层的淤泥,中层用隧道施工弃碴填筑,上层用2-4厘米的碎石加石屑铺筑。材料使用上基本为材下粗上细,这样既能保证便道的稳定,又能使便道表面平整,易于修整。施工便道要尽量取直,减少不必要的弯道。在施工区域内,便道应该在打桩范围外,这样桩机施工时就不会影响到便道的畅通,而且已施工好的管桩也不会被行驶车辆挤压。
3.2、工作垫层
本试验段的施工位置上原先为当地百姓的稻田,表层土为常年种植土,承载力差,弯铅盯而单台静力压桩机加配重将会有三百多吨,所以必须在施工埋和区域内铺设工作垫层,提高地基地承载力,保证桩机施工时不会沉陷。一般要求工作垫层铺设后,其承载力不少于100KPa。工作垫层的材料可以用隧道爆破时的弃碴,但是大块片石不能使用,否则施工时易引起桩位的偏差。由于静压桩机的机体庞大,工作垫层的铺设宽度要足够,本次施工时以最外测桩加宽5米来控制工作垫层的铺设宽度。
3.3、测量放样
根据设计交付的导线资料,先进行导线点复测,经复核后根据施工图纸和现场的施工情况,在距离Ⅰ道左侧30米远的位置,沿线路方向每隔25米设置一个控制点,该控制点作为桩位放样时经纬仪的架镜点和后视点。该控制点距离最边缘管桩有18.8米,仍然存在挤土效应,所以每周都要用全站仪复核、校正一次控制点。根据实际打桩线路图,按施工区域划分测量定位控制网,一般一个区域内根据每天施工进度放样10~20个桩位,在桩位中心点地面上插入一支约30~40厘米长的小竹片桩,并用红油漆作好记号。并以工程桩位为中心用白灰按直径大小画一圆圈,以方便插桩和对中。对放出的轴线和桩位,经自检后,请监理工程师进行复核检查,在沉桩过程中,要经常对控制点进行复核,并作好定位记录和技术复核记录。
3.4、施工机具和管桩材料的选择
本次施工采用静压和锤击两种工艺激键施工。静压桩机具有无噪音、无振动和无污染的优点。锤击机具有嵌岩能力强的特点。本次施工静压机采用YZY-750T,全液压侧夹式桩机。锤击机采用滚管式行走的柴油锤桩机,锤型号为HD50型。所有施工机械均有检测的合格证书。桩锤的选择主要考虑柴油锤锤击能量大,施工速度快,工效高,还有“重锤轻击”的原则。管桩采用建华管桩公司生产的PHC管桩,砼强度C80,严格按照《先张法预应力砼管桩》(GB13476-1999)制作,采用高压高温养护,单桩竖向承载力2820KN。
4. 施工过程
4.1、静力压桩机
桩机进场安装后,移至需要施打的位置,启动平台支腿油缸,调整水平。起吊预制桩,先拴好吊装用的钢丝绳及索具,启动机器起吊预制桩,使桩尖垂直对准桩位中心,缓慢放下插入土中,当桩尖插入桩位,夹具抱紧管桩后,微微启动压桩油缸,当桩入土至50厘米时,再次校正桩的垂直度和平台的水平度,保证桩的纵横双向垂直偏差不得超标,然后启动压桩油缸,把桩徐徐压下,控制施压速度,一般不超过2米/分钟。下压过程中做好记录,详细记录每入土两米时压力表的压力值。桩头距地面一米左右时停止压桩,吊机吊起另一节桩,开始接桩。接桩时新接桩节与原桩节的轴线一致,两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。上下桩节间的缝隙应用铁垫片垫密焊牢,焊接时应采取措施对称施焊,以减少焊缝变形引起节点弯曲。焊缝应连续、饱满。接桩处的焊缝应自然冷却不少于1分钟。接桩时在下节桩头上安装导向箍,以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后,对称点焊4—6点加以固定,然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行。接桩时,新接桩未固定前,也要用经纬仪在成90度夹角两方向观测垂直度,调整桩机水平。
4.1.2、停压标准
本次试验段φ40厘米的管桩的终压力取不少于2000KN,φ50厘米管桩终压力不少于2500KN,以硬塑粘土层或全风化基岩作为桩端持力层,达到要求后,还要稳压三次,每次不少于2分钟。
4.2、锤击机
4.2.1、打桩过程
由测量人员根据边桩控制桩,用J2级经纬仪定位放样后,在桩身上划出以米为单位的长度标记,以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩的锤击数;第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5%,在两个成90度的方向上同时观测、校正;保证施工过程中,桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合,否则管桩受到偏心锤打,容易发生受弯而折断。焊接接桩时桩头应高于地面0.5~1.0米,上下节桩段保持顺直,错位偏差不宜
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