薄壁筒樁軟基處理施工工法

由中鐵十二局集團(tuán)有限公司完成的工法薄壁筒樁軟基處理施工工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《薄壁筒樁軟基處理施工工法》是中鐵十二局集團(tuán)有限公司完成的建筑類施工工法，完成人是曹鋼龍、王建平、杜方元、王建平。該工法適用于樁端持力層為較厚的強風(fēng)化或全風(fēng)化巖層、堅硬黏性土層、密實碎石土、砂土、粉土層；軟土層厚度一般6~35米；施工區(qū)域交通方便，可以通行大型機械設(shè)備。《薄壁筒樁軟基處理施工工法》主要的工法特點是：施工質(zhì)量容易保證，施工進(jìn)度快。2008年1月31日，《薄壁筒樁軟基處理施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為2005-2006年度國家二級工法。形成原因形成原因軟土地基采用預(yù)制類、沉管類樁加固處理，打入土層時會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的擠土效應(yīng)，導(dǎo)致已施工樁樁身發(fā)生變形、接口斷裂、錯位、甚至上浮，且單根樁加固范圍小，軟基處理工程數(shù)量大；采用鉆孔灌注樁加固軟基，產(chǎn)生的泥漿嚴(yán)重污染環(huán)境，混凝土材料浪費也很嚴(yán)重。薄壁筒樁進(jìn)行軟基處理以彌補預(yù)制類樁、沉管類樁和鉆孔灌注樁的缺陷為出發(fā)點，采用一種用于混凝土筒體施工的壓入式一次成孔器，外徑100~150厘米，壁厚10~25厘米，自動排土振動灌注混凝土工藝形成筒樁，由筒樁與樁間土形成剛性樁復(fù)合地基，具有群樁基礎(chǔ)承載力性能和有效地防止軟土地基的側(cè)向擠土變形，從而達(dá)到提高地基承載力，減小地基沉降量的目的；因為較密集的群樁之間存在“土塞”效應(yīng)，故在高路堤填方路段具有抗滑性能。薄壁筒樁已廣泛應(yīng)用于沿海地區(qū)路基和機場軟土地基處理及防洪堤壩、圍海工程方面，有著廣闊的發(fā)展前景。中鐵十二局集團(tuán)在浙江07省道改建工程施工中，采用薄壁筒樁加固軟土地基路橋過渡段，完成數(shù)量為延米/2118根，成樁檢測施工質(zhì)量可靠，軟基處理效果好，經(jīng)總結(jié)形成《薄壁筒樁軟基處理施工工法》。

工法特點工法特點《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的工法特點是：1、施工質(zhì)量容易保證。薄壁筒樁質(zhì)量監(jiān)控措施參照灌注樁標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，可有效防止偷工減料、沉樁不到位等質(zhì)量弊?。粚τ跈z測不合格樁，可在筒樁土芯開挖后進(jìn)行筒內(nèi)灌注混凝土補強。2、施工進(jìn)度快，可快速提高地基承載力，無需堆載預(yù)壓即可進(jìn)行路基填筑，且填筑時不受沉降速率限制。3、薄壁筒樁對地層適應(yīng)能力強，不但能夠處理多種地質(zhì)情況不同的土層也能通過現(xiàn)場施工時的貫入度，推斷單樁承載力。4、能夠有效控制工后沉降量，可通過改變樁長、樁間距控制路基整體沉降量。路橋過渡段處理效果良好，能較好地改善橋頭跳車問題。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《薄壁筒樁軟基處理施工工法》適用于以下地段軟土地基加固處理：樁端持力層為較厚的強風(fēng)化或全風(fēng)化巖層、堅硬黏性土層、密實碎石土、砂土、粉土層；軟土層厚度一般6~35米；施工區(qū)域交通方便，可以通行大型機械設(shè)備。

工藝原理《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的工藝原理敘述如下：薄壁筒樁處理軟土地基就是采用一種特殊的用于混凝土筒體施工的壓入式一次成孔器，利用沉管樁架提升激振錘，把特制的樁尖套入成孔器下部外、內(nèi)鋼質(zhì)套管之間的空腔中，然后通過激振錘帶動成孔器自動排土振動下沉，在成圓筒形孔的同時亦同步自動排出土體；隨后將激振錘與成孔器分離放入鋼筋籠，一邊灌注混凝土，一邊振動拔出成孔器套管即成筒狀管樁，樁尖則留在持力層中。待混凝土達(dá)到一定強度后鑿除軟弱樁頭，澆筑鋼筋混凝土樁帽板；然后在處理區(qū)域所有單體筒樁頂部鋪筑土體和一層土工格柵，將整個處理區(qū)域連成一體。受力機理就是通過鋪設(shè)土工織物將上部路基荷載均勻傳遞給樁土復(fù)合地基，再由筒樁將路基的大部分荷載傳遞到持力層；當(dāng)樁間土通過土工格柵與樁身發(fā)生緊密作用時，樁間土就開始依賴樁身負(fù)擔(dān)外荷載，該時的樁間土沉降就基逐步達(dá)到穩(wěn)定。筒樁加固軟基的另一項重要作用是群樁的側(cè)向水平總體“土塞”效應(yīng)，它阻止路基軟土的水平方向位移，因而增加路基的穩(wěn)定性。

施工工藝《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的工藝流程如下：一、薄壁筒樁施工工序流程薄壁筒樁施工工藝流程詳見下圖1及下圖2。二、筒樁施工順序由軟基處理區(qū)域中心向四周推移，先長樁后短樁，減少擠土效應(yīng)，具體施工走向根據(jù)實際擠土效應(yīng)而定。

《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的操作要點如下：一、樁位放樣：根據(jù)設(shè)計樁位布置及處理區(qū)域，填筑50~80厘米厚的碎塊石工作墊層，用全站儀或經(jīng)緯儀測設(shè)處理格控制樁位，并以控制點位為基準(zhǔn)測設(shè)各單體筒樁樁位，并插上鋼筋或木樁做明顯標(biāo)示。二、樁尖預(yù)制及埋設(shè)：樁尖形狀及質(zhì)量是筒樁施工工藝技術(shù)的關(guān)鍵，樁尖刃口形狀決定筒樁施工排土量大小及沉管阻力，施工中必須按照現(xiàn)場工程地質(zhì)條件、設(shè)計要求、筒樁排土量的具體情況來設(shè)計樁尖的刃口形狀；一般樁尖采用C30鋼筋混凝土預(yù)制。為減少施工中的擠土效應(yīng)，樁尖采用如下圖所示結(jié)構(gòu)。樁位放樣后，先清除樁位上的1.5米×1.5米范圍內(nèi)的填碴，再埋設(shè)樁尖，以便成樁后立即澆筑蓋板及墊層，樁尖定位采用拉十字線法檢查，樁尖中心和樁位中心偏差不大于20毫米。材料設(shè)備材料設(shè)備《薄壁筒樁軟基處理施工工法》所用材料為普通鋼筋、混凝土材料，無需特殊說明。薄壁筒樁軟基處理施工所需主要機具設(shè)備情況詳見下表。質(zhì)量控制質(zhì)量控制《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：一、薄壁筒樁樁位偏差及質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照《公路路基工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，主要檢測項目及標(biāo)準(zhǔn)見下表。二、成樁質(zhì)量控制筒樁作為新型樁基，由于壁薄，易出現(xiàn)質(zhì)量事故。因此質(zhì)量控制要求較嚴(yán)格。除嚴(yán)格執(zhí)行筒樁施工要求外，成樁以后檢測顯得重要。成樁質(zhì)量檢測主要手段有：1、低應(yīng)變反射波法要求按照一定比例進(jìn)行抽檢，主要目的是檢測樁身完整性和成樁混凝土質(zhì)量。由于筒樁樁形不同于實心樁，要求樁頂至少均勻?qū)ΨQ測試四點，擊發(fā)方式采用尼龍棒、鐵錘兩種方式，選擇最佳擊發(fā)與接收距離，采集測試波曲線。2、高應(yīng)變檢測法主要用于工程樁承載力測試，由于樁承載力以摩擦力為主，錘擊時，易產(chǎn)生較大貫入度，因此，測試要求進(jìn)行樁頂加固，挖除筒內(nèi)1.2米土層，灌以1.2米的實心混凝土，方可進(jìn)行高應(yīng)變測試。安全措施安全措施采用《薄壁筒樁軟基處理施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：1、建立安全組織機構(gòu)，設(shè)立專職安全員負(fù)責(zé)安全教育、檢查和監(jiān)督各項安全規(guī)程和制度的執(zhí)行情況。2、嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，機械操作手和特殊工種作業(yè)人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，考試合格取得上崗證才能進(jìn)場作業(yè)。進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，高空作業(yè)系安全帶。3、機電設(shè)備基礎(chǔ)必須穩(wěn)固，轉(zhuǎn)動部位要設(shè)防護(hù)裝置；機電設(shè)備必須配漏電保護(hù)器，注意保護(hù)過路電纜；機電設(shè)備不準(zhǔn)帶故障運轉(zhuǎn)或超負(fù)荷作業(yè)。檢修設(shè)備時必須切斷電源，并掛牌告示。4、定期檢查、維護(hù)保養(yǎng)鋼絲繩等栓吊設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。5、夜間施工必須有足夠的照明，臨時照明電線和燈具應(yīng)高出地表2.5米.6、操作升降機的人員必須與孔口操作人員密切配合，做到穩(wěn)妥安全。7、施工現(xiàn)場必須配備適量的消防器材，嚴(yán)禁明火取暖。8、風(fēng)力達(dá)到六級或六級以上應(yīng)停止沉樁作業(yè)，并采取加固樁架和制動走行裝置措施，確保樁架使用安全。環(huán)保措施環(huán)保措施《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的環(huán)保措施如下：薄壁筒樁施工時對周圍結(jié)構(gòu)物的保護(hù)、機械噪聲控制、棄碴處理、污水排放應(yīng)按照國家環(huán)保部門規(guī)定要求執(zhí)行，具體措施為：1、由于激振錘帶動成孔器作業(yè)，引起對樁周土體的振動，當(dāng)施工樁位與鄰近結(jié)構(gòu)物的距離在30米以內(nèi)時，采取在樁機與結(jié)構(gòu)物之間開挖隔離槽的方法進(jìn)行減振處理，避免危及臨近結(jié)構(gòu)物的安全。2、機械噪聲控制，首先對噪聲源采取有效措施降低噪聲的產(chǎn)生，其次通過限定作業(yè)時間的方法來減少對當(dāng)?shù)厝罕娚畹挠绊憽?、廢料處理及污水排放，混凝土廢料適當(dāng)處理后盡量作為路基填料使用，混凝土攪拌設(shè)備清洗后的污水處理必須經(jīng)二次沉淀達(dá)到環(huán)保要求后才能排放。4、加強現(xiàn)場文明施工管理，材料堆放及機械設(shè)備停放有序，確保施工現(xiàn)場達(dá)到環(huán)保要求。

效益分析效益分析《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的效益分析如下：一、效益分析現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁因獨特的技術(shù)構(gòu)想是基于彌補預(yù)制類樁、沉管類樁和鉆孔灌注樁的缺陷為出發(fā)點，與上述樁相比具有如下的優(yōu)勢：1、與預(yù)制類樁、沉管類樁相比預(yù)制類樁、沉管類樁打入土層時產(chǎn)生嚴(yán)重的擠土效應(yīng)，導(dǎo)致已施工樁樁身發(fā)生變形、斷裂、錯位、上浮，預(yù)制類樁的接頭處更易破壞而導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問題，且由于擠土嚴(yán)重，入土阻力大，預(yù)制樁、沉管的設(shè)計樁徑受限于60厘米以內(nèi)薄壁筒則有效克服了擠土效應(yīng)，土體從筒中心擠出；又可以適當(dāng)擴大樁徑，同時在無水條件下連續(xù)灌注而成，樁身整體剛度比預(yù)制類樁好，且成樁可以在現(xiàn)場全部完成，施工方便速度快。與預(yù)應(yīng)力管樁相比，薄壁筒樁采取現(xiàn)場直接澆筑成樁，無需運輸預(yù)制管樁，單根筒樁承受面積是管樁的3倍以上，單位面積設(shè)計樁數(shù)少，工程造價低于管樁約20%~25%；單樁施工速度快，樁身連續(xù)且樁身剛度大，對路堤的抗滑移能力強。應(yīng)用實例應(yīng)用實例《薄壁筒樁軟基處理施工工法》的應(yīng)用實例如下：浙江省嘉興市07省道改建工程，地處杭嘉湖平原，沿線均為軟土地基，為滿足路基填筑和橋梁之間剛性和沉降的過渡，在路橋過渡段采用薄壁筒樁軟基加固處理。薄壁筒樁外徑100厘米，內(nèi)徑76厘米，壁厚12厘米，樁長設(shè)計為8.0~12.5米。施工中根據(jù)貫入度估算地基承載力大小，及時調(diào)整樁長，確保樁體穿透軟土層，進(jìn)入設(shè)計樁端持力層，以更好地適應(yīng)地層變化。經(jīng)對施工段落按照成樁總數(shù)的10%進(jìn)行低應(yīng)變檢測，樁身混凝土密實、完整性好，Ⅰ類樁占總數(shù)的98%以上；從軟基處理區(qū)域沉降和水平位移觀測結(jié)果看，筒樁處理后的軟基變形小