Y形樁施工情況介紹論文(上海公路)2

PAGEPAGE1申嘉湖高速公路橋頭軟基處理Y型沉管灌注樁新工藝介紹徐立新1李剛2單光炎3陸見華4浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院,浙江杭州310006;2.中國(guó)交通第一設(shè)計(jì)研究院陜西西安）3.浙江省交通工程集團(tuán).浙江杭州3100064.浙江省山水建設(shè)公司,浙江杭州310016）摘要:Y形沉管灌注樁是一種異形沉管灌注樁,通過(guò)本次大面積工程應(yīng)用獲取了較好的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)和工藝參數(shù),進(jìn)一步檢驗(yàn)了樁的完整性和承載能力.關(guān)鍵詞:Y形樁；沉管灌注樁；工程應(yīng)用IntroductionofY-StyleVibro-PilesAppliedonShen-Jia-HuExpresswayXuLi-Xin1,LiGang2,DangGuang-Yan3LuJian-Hua4(1.ZhengjiangProvincialPlanDesign&ResearchInstituteofCommunciations,Hangzhou310006,China;2.ThefirstHighwaySurvery&Desighinstituteofchina,ShanXi710075,China;3.ZhengjiangProvincialTrafficEngineeringGroup,Hangzhou310006,China;4.ZhengjiangProvincialMountains-and-watersDevelopmentCompany,Hangzhou310006,China;)Abstract:Y-StyleVibro-PilesarespecialVibro-Piles,whichwereappliedonShen-Jia-Huexpressway.constructionexperienceandtechnologicalparameterwereachievedthroughengineeringapplication,andtheintegrityandthebearingcapacityofY-StyleVibro-Pileswereproved.Keywords:Y-StyleVibro-Piles；Vibro-Piles；engineeringapplication一、前言浙江地處東南沿海，軟土分布廣泛，與其他沿海地區(qū)相比較，更突出的問(wèn)題是多數(shù)屬于深厚軟土，尤其甬臺(tái)溫及杭嘉湖地區(qū)不但軟土層深厚，而且部分力學(xué)指標(biāo)很差。據(jù)統(tǒng)計(jì)全省有近70%里程的高速公路鋪筑在軟土地基上，因此軟基處理已成為浙江高等級(jí)公路建設(shè)中一個(gè)需要解決的重點(diǎn)技術(shù)。路橋差異沉降引起的橋頭跳車更是全省公路建設(shè)中的一個(gè)老大難問(wèn)題。近年來(lái)有關(guān)部門和單位一直在探索橋頭軟基處理的技術(shù)措施。自從杭甬高速公路拓寬工程中采用預(yù)應(yīng)力管樁取得初步成果后，杭寧高速公路二期用薄壁筒樁處理橋頭軟基也獲得了經(jīng)驗(yàn)，并已經(jīng)有較大面積的實(shí)際工程使用結(jié)果，但造價(jià)相對(duì)都還比較高。由于普通沉管灌注樁已具有很好的性能價(jià)格比，而Y形沉管灌注樁通過(guò)增大側(cè)表面積更能進(jìn)一步提高單樁承載力，因此浙江省交通廳2003年決定在申蘇浙皖高速公路對(duì)Y形沉管灌注樁科研立項(xiàng)進(jìn)行深入研究，課題取得了較好的成果。有關(guān)部門決定緊接在申嘉湖高速公路工程試點(diǎn)推廣應(yīng)用，總計(jì)施工樁長(zhǎng)超過(guò)13萬(wàn)米，以期為以后大面積工程應(yīng)用積累施工經(jīng)驗(yàn)。圖1：Y形沉管灌注樁模Y形沉管灌注樁是一種派生于傳統(tǒng)沉管灌注樁的異形灌注樁。其斷面形狀為三段弧線弧面向內(nèi)組成的曲邊三角形，它采用普通沉管樁的成樁工藝，僅將原有圓管形樁模改為Y形樁模，這樣既保持了沉管灌注樁施工快捷、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，又發(fā)揮了等截面非圓形樁側(cè)表面積增大、摩阻力提高的特點(diǎn)，從而在等工程量的前提下大幅提高基樁承載力，不失為一種較好的新型樁基技術(shù)（圖1）。圖1：Y形沉管灌注樁模Y形灌注樁始見于法國(guó)，（原名Barrette譯名壁板樁、巨型樁），它是用地下連續(xù)墻幅拼構(gòu)成的特大形樁，比利時(shí)也有過(guò)用Y形碎石樁構(gòu)筑復(fù)合地基的工程范例?，F(xiàn)在的Y形沉管灌注樁就是用沉管樁技術(shù)將它們聯(lián)系起來(lái)?？梢哉f(shuō)Y形沉管灌注樁是將國(guó)外先進(jìn)的Y形樁設(shè)計(jì)理念和國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)沉管灌注樁工藝結(jié)合起來(lái)，是一種具有中國(guó)特色的創(chuàng)新技術(shù)。二、工程項(xiàng)目概況申嘉湖高速公路沿線水網(wǎng)交織，地質(zhì)情況復(fù)雜，軟基路段長(zhǎng)達(dá)20.796公里，占線路總長(zhǎng)的34.16%。由于此前Y形沉管灌注樁僅在申蘇浙皖高速公路湖州段試驗(yàn)工程中小規(guī)模使用過(guò)，這次是首次大面積應(yīng)用，施工組織、工藝參數(shù)等具體情況與試驗(yàn)時(shí)期不一樣，故決定先在嘉興段8合同段使用，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)9.13萬(wàn)米。1、設(shè)計(jì)概況根據(jù)情況，嘉興段8標(biāo)選取K48+335~K48+474、K49+468~K49+616、K49+712~K49+872、K50+827~K50+882和K52+692~K52+872采用Y形沉管灌注樁，填土平均高度3.2m和5.2m，其中K48+335~K48+474路段樁距和樁長(zhǎng)分別為2.4m/15m、2.8m/10m，K49+468~K49+616路段樁距和樁長(zhǎng)分別為2.4m/19m、2.8m/15m，K49+712~K49+872路段樁距和樁長(zhǎng)分別為2.4m/17m、2.8m/12m，K50+827~K50+882路段樁距和樁長(zhǎng)分別為2.2m/19m、2.4m/15m，K52+692~K52+872路段樁距和樁長(zhǎng)分別為2.4m/17m、2.8m/12m，每根Y形樁截面積0.191m3,周長(zhǎng)2.143m,樁帽采用直徑1.4m,厚0.35m標(biāo)號(hào)C25鋼筋砼澆筑，樁帽頂鋪設(shè)一層鋼塑格柵，延伸率小于3％，抗拉強(qiáng)度大于60kN/m。共打設(shè)Y形樁91278m，計(jì)5278根。2、地質(zhì)概況取K49+468~K49+616路段進(jìn)行詳細(xì)分析說(shuō)明：該路段表層為②1層亞粘土，厚度為2~2.5m，物理力學(xué)性質(zhì)一般，中偏高壓縮性；其下為③2層淤泥質(zhì)亞粘土，物理力學(xué)性質(zhì)差，厚度10~16.5m，高壓縮性；⑥2層亞粘土，厚度為6.5~8.9m，物理力學(xué)性質(zhì)一般~較好，低~中壓縮性；⑦1層亞粘土，厚度為9~11.5m，物理力學(xué)性質(zhì)較差，具高壓縮性；⑦2層亞粘土，厚度為4.7~6.6m，物理力學(xué)性質(zhì)較差，具高壓縮性；下部⑧1、⑧4層亞粘土，厚度為13.3~13.7m，物理力學(xué)性質(zhì)較差，具高壓縮性。其具體物理力學(xué)指標(biāo)詳見表2表2申嘉湖高速公路嘉興第八合同段土壤物理力學(xué)指標(biāo)表分層代號(hào)天然含水量W（％）孔隙比e0Ip(%)Kv/Kh(cm/s)Cv/Ch(cm/s)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)直剪Cq(Kpa)φq(°)Cc(Kpa)φc(°)②1亞粘土2~2.534.40.94816.7③2淤泥質(zhì)亞粘土10~16.5481.37118.1108⑥2亞粘土6.5~8.9320.89315.7239.2⑦1亞粘土9~11.536.31.05915.9136.8⑦2亞粘土4.7~6.633.80.89815.9179.7⑧1粉砂1.8~1.8⑧3亞粘土0~3.231.60.88713.9148.2⑧4亞粘土8.3~11.939.81.10517.7104.93、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較本工程原設(shè)計(jì)的橋頭路堤樁主要采用φ400mm予應(yīng)力管樁以及薄壁筒樁。但予應(yīng)力管樁由于工程地質(zhì)復(fù)雜，軟土深度變化較大，而樁管長(zhǎng)度廠家一般按定尺規(guī)格生產(chǎn)，樁長(zhǎng)往往不能與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況相符，大面積截樁要造成很大浪費(fèi)，故在施工圖階段將部分設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)在15米以內(nèi)的予應(yīng)力管樁和薄壁筒樁變更為Y形樁。經(jīng)工后經(jīng)濟(jì)比較，Y形樁造價(jià)均低于予應(yīng)力管樁和薄壁筒樁，Y形樁造價(jià)低于薄壁筒樁是由于薄壁筒樁的設(shè)備比較大型，效率也因之較低，導(dǎo)致每米造價(jià)較高。雖然Y形樁每米造價(jià)與予應(yīng)力管樁持平，但由于Y形樁的樁間距比予應(yīng)力管樁大了10%，單位面積造價(jià)因之可降低20%，因而造價(jià)還是低于予應(yīng)力管樁。三、施工情況、工藝參數(shù)及其他經(jīng)驗(yàn)總結(jié)施工設(shè)備及施工組織圖2Y形樁施工現(xiàn)場(chǎng)此次Y形樁施工與申蘇浙皖高速公路試驗(yàn)時(shí)期相比樁的斷面和樁長(zhǎng)未作大的更改，因此打樁設(shè)備還是采用DZ—90電振動(dòng)沉管打樁機(jī)進(jìn)行施工（圖2），根據(jù)工程量和各項(xiàng)目部具體情況的不同，7標(biāo)采用2臺(tái)打樁機(jī)，網(wǎng)電供電；8標(biāo)采用5臺(tái)打樁機(jī)，自備柴油發(fā)電機(jī)供電。因?yàn)榘从嘘P(guān)部門要求砼必須集中攪拌，所以供料問(wèn)題兩個(gè)標(biāo)段都采取由各項(xiàng)目部中央砼攪拌站集中拌料，再用砼罐車分送至各施工點(diǎn)供給打樁機(jī)使用。在施工初期由于同一項(xiàng)目部同期施工的鉆孔灌注樁較多，而鉆孔樁澆灌砼時(shí)必須一樁到頂，為了確保鉆孔樁施工，致使Y形樁打樁機(jī)經(jīng)常處于停機(jī)待料狀態(tài)，這在工程初期對(duì)施工進(jìn)度的影響比較大。根據(jù)一般沉管樁機(jī)的工作能力，一臺(tái)打樁機(jī)一個(gè)月至少能打1萬(wàn)延米樁，7臺(tái)樁機(jī)兩個(gè)月應(yīng)可以成樁14萬(wàn)延米，而現(xiàn)在兩個(gè)月只完成4萬(wàn)延米，少成樁近10萬(wàn)延米，這樣不但時(shí)間上損失了同時(shí)也減少了打樁單位的效益，間接抬高了施工成本。后期經(jīng)總包方和分包方相互協(xié)調(diào)，最后達(dá)成協(xié)議在必要時(shí)可以外購(gòu)商品砼以確保工程進(jìn)度，這使得后期打樁速度有較大幅度提高。因此建議以后其他工程如果采用Y形樁，請(qǐng)事先要做好施工組織設(shè)計(jì)，在動(dòng)工前考慮好更好地解決砼的供料問(wèn)題，最好能單獨(dú)設(shè)置砼拌和系統(tǒng)。圖2Y形樁施工現(xiàn)場(chǎng)砼充盈系數(shù)及工藝參數(shù)選取2004年4月下旬打樁設(shè)備就陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)并進(jìn)行試樁，開始按一般沉管灌注樁工藝操作，砼坍落度控制在13-15cm，拔管速度1m~1.2m/min，此時(shí)砼充盈很大，充盈系數(shù)超過(guò)1.7-1.8。經(jīng)研討后，認(rèn)為主要原因是由于地質(zhì)條件太差而砼過(guò)于稀薄。通過(guò)逐步調(diào)整工藝參數(shù)繼續(xù)試樁。根據(jù)申蘇浙皖試驗(yàn)報(bào)告總結(jié)的“靜壓貫入、輕振拔出、分級(jí)加料、逐斗提升”的經(jīng)驗(yàn)，采取少擾動(dòng)地層、低砼灌壓的原則，即在淤泥層較厚地段采取先將樁管振動(dòng)穿透表層硬土后改為靜壓沉管，在樁架抬起后再振動(dòng)沉管至設(shè)計(jì)高程，灌入一斗砼后振動(dòng)起拔樁管，拔管時(shí)采取加一斗料拔一段管，保持管內(nèi)砼面低于地面2.5~3m，坍落度控制在8-10cm，拔管速度1.5~2m/min能順利成樁，且充盈系數(shù)保持在1.35以內(nèi)。充盈偏大與樁模形狀、尺寸不夠準(zhǔn)確有一定關(guān)系。樁模尖角相差四公分樁模相差四公分施工中發(fā)現(xiàn)Y形樁的砼充盈情況普遍大于申蘇浙皖試驗(yàn)時(shí)的充盈程度，除了地質(zhì)情況變化復(fù)雜原因外，樁模形狀和尺寸也有問(wèn)題。比如7標(biāo)采用圓管樁管下端直接接上一小段Y形樁模，這種做法在Y形樁的研制初期已發(fā)現(xiàn)會(huì)過(guò)于擾動(dòng)原狀土，會(huì)增大過(guò)度充盈。8標(biāo)部分樁模制作也存在偏差，有的模板弧形高度與圖紙相差2公分，同一打樁單位制作的同一副樁模尖角距離誤差超過(guò)4公分，這已不是設(shè)備或者材料變形問(wèn)題，其實(shí)只要認(rèn)真一點(diǎn)，樁模精度問(wèn)題是可以解決的。樁模尺寸直接影響樁身充盈程度，差之毫厘，失之千里。由于Y形樁的設(shè)計(jì)尚待進(jìn)一步深化優(yōu)化，樁的斷面也遠(yuǎn)未標(biāo)準(zhǔn)化系列化，因此現(xiàn)在研究如何解決Y形樁樁模的制作為時(shí)尚早，以后可用工廠化集中制作樁模或用其他方法控制樁模尺寸，現(xiàn)在再稍微重視一點(diǎn)精度問(wèn)題那情況就會(huì)好得多。樁模尖角相差四公分充盈過(guò)大對(duì)圓樁來(lái)說(shuō)增加了材料，同時(shí)也會(huì)增加承載力，但對(duì)Y形樁來(lái)說(shuō)適得其反——非但浪費(fèi)了材料，承載力反而會(huì)相應(yīng)削弱，這是由它的特點(diǎn)所決定的。因?yàn)閅形樁機(jī)理是建立在等截面周邊擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，過(guò)度充盈會(huì)使周邊長(zhǎng)度與截面積比值縮小。簡(jiǎn)言之實(shí)施Y形樁要點(diǎn)在于“減肥”，過(guò)度充盈問(wèn)題務(wù)必請(qǐng)今后的施工單位引起重視。樁頂砼只須少量鑿去后即可澆筑承臺(tái)（樁帽）由于樁體與承臺(tái)（樁帽）結(jié)合部設(shè)計(jì)時(shí)已采取優(yōu)化措施加大了斷面，即將距樁頂1.5米處的斷面改為正三角形，施工后經(jīng)開挖檢查成型良好。這不但證明了這種施工工藝能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且給承臺(tái)（樁帽）澆筑帶來(lái)方便，因?yàn)橐徣ポ^多的樁頂砼必須挖去樁頂周圍的宕渣，這是很難采用機(jī)械作業(yè)的，只能用人工挖掘，非常困難。因此Y形樁樁頂擴(kuò)大后，承臺(tái)（樁帽）的施工在工藝參數(shù)已確立穩(wěn)定、并在確認(rèn)樁頂砼質(zhì)量能達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，可以將樁頂砼少量鑿去后直接澆筑承臺(tái)（樁帽），避免了重復(fù)無(wú)效而且繁重的體力勞動(dòng)。澆筑承臺(tái)（樁帽）可在樁頂宕渣層上直接進(jìn)行由于樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)時(shí)為避免雨天陷機(jī)，樁基施工場(chǎng)地鋪有20-30公分宕渣，按設(shè)計(jì)要求樁帽（承臺(tái)）應(yīng)在宕渣層下，但現(xiàn)在如在已經(jīng)澆灌好的樁頭之間挖開已經(jīng)壓實(shí)的宕渣再施工樁帽，如同前面所說(shuō)要鑿去樁頂?shù)捻乓粯?，作業(yè)非常困難，這等于要把墊上了的并已經(jīng)壓實(shí)的宕渣再搬掉三分之一，而且是用人工，因?yàn)樵跇俄斆懿嫉膱?chǎng)地上無(wú)法使用機(jī)械。根據(jù)申蘇浙皖Y形樁的施工經(jīng)驗(yàn)以及部分普通圓柱形沉管樁復(fù)合地基的做法，施工單位征得設(shè)計(jì)同意，采取不挖去宕渣而直接在宕渣上澆筑樁帽，然后在樁帽之間填筑宕渣，用小型夯錘振實(shí)，實(shí)施后效果很好。四、檢測(cè)情況介紹及質(zhì)量控制建議Y形樁檢測(cè)情況介紹對(duì)Y形沉管灌注樁的成樁質(zhì)量采用了鉆孔取芯、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)、單樁承載力靜載堆載試驗(yàn)等檢測(cè)方法。檢測(cè)結(jié)果如下：靜載荷試驗(yàn)匯總表里程號(hào)現(xiàn)場(chǎng)樁號(hào)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)（m）設(shè)計(jì)極限承載力(kN)極限承載力(kN)樁頂沉降量(mm)K24+080~K24+11213-1219.0300>120013.3712-719.030072033.2014-119.030040022.5710-619.030064030.2712-519.030036015.60K24+112K~24+1554-619.030084023.7112-719.0300<24036.57K24+959～24+98914-1413.530024032.7414-113.5300>120019.70K25+019~K25+04915-913.530048024.77注：設(shè)計(jì)極限承載力根據(jù)路堤的填土高度確定。Y形樁質(zhì)量控制建議1、Y形樁樁管入土深度除了以設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為主外，還必須輔以最終貫入度為控制指標(biāo)，尤其是在勘測(cè)資料不夠充分的情況下，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)樁長(zhǎng)往往主要作為參考，要以試樁時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)認(rèn)定的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為準(zhǔn)。建議今后控制指標(biāo)以沉樁最終樁機(jī)抬架后能穩(wěn)定一定時(shí)間為宜。2、Y形樁因?qū)佼愋螛?，同時(shí)周邊較長(zhǎng)，充盈系數(shù)可略大于普通沉管樁，但建議不宜大于1.35。3、Y形樁坍落度必須與地質(zhì)情況相適應(yīng)，以確保樁體正常充盈，而不致充盈不足或過(guò)度充盈，建議淤泥土取6-8cm，粘土亞粘土取8-10cm，粉土、亞砂土取10-13cm。五．結(jié)論：Y形樁是一種較好的路堤樁型，與同類樁型相比造價(jià)可節(jié)省20-25%。Y形樁在大面積施工時(shí)最好