高铁路基软土地基管桩试桩工艺研究_富岩.pdf
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1、文章编号:1008-3812(2022)06-017-04辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报JOURNALOFLIAONINGPROVINCIALCOLLEGEOFCOMMUNICATIONS第24卷 第6期2 0 2 2年1 2月Vol.24 No.6Dec.2 0 2 2高铁路基软土地基管桩试桩工艺研究1引言我国境内分布有较多软土,其含水率和压缩性较大、承载性能和渗透性较差,且具有蠕变和触变等特点,往往无法满足工程建设需要。软土地基经加固处理后可以使压缩性大大减小,从而使地基沉降量大幅度减小,并可以提高荷载作用下的地基抗剪能力,使工后沉降得到有效控制,使其在一定程度上满足工
2、程建设需要。在软土地质条件下修建高速铁路,往往需先通过排水固结等传统方法进行地基处理,传统的地基处理方法虽然可以取得不错的效果,但其效果在深厚软土地区中较为有限,寻找更为合适且有效的方式处理地基是大势所趋1。近年来,桩网复合地基因具备较高的经济效益和较为理想的加固效果得到广泛应用。桩网复合地基可在短时间完成沉降,且相比之下沉降量较小,工后沉降更容易控制2。在桩网复合地基中,预应力管桩基是一种得到广泛应用的地基处理方式,能够较好满足加固深厚软土地基的需要,有效发挥预应力管桩高强度的特点,使地基承载力有效提升。但预应力管桩复合地基的研究仍不够成熟,工程应用中多依赖于现场试验和施工经验,在推广和应用
3、预应力管桩上还需做出进一步的研究。2工程概况以某高速铁路软土地基为研究背景,其部分段落主要通过预应力管桩进行加固。在前期准备阶段,共选择三根预应力混凝土管桩进行成桩工艺性试验。各试桩间距为2m,桩径0.4m,分别以30m、32m和35m作为桩长。具体布置如图1所示,现场地质条件如图2所示。3试桩为明确各桩锤击总数和每节桩锤击次数,并按照所设计承载力确定落锤高度,判定成桩标准和完成焊接后的停留时间,在正式施工前需开展试桩工作3。富岩(淮安市高级职业技术学校,江苏 淮安223001)摘要以某高速铁路软土路基为研究背景,通过试桩的方式明确施工注意事项,并以此为基础提出优化方案,具体包括加设桩尖、改进
4、送桩器桩帽和加设配套设施等。研究结果表明,改进后施工方案有更高的施工效率,具有更好的经济和社会效益。关键词高铁路基;软土;管桩加固;防线定位中图分类号:TU473.1文献标识码:B收稿日期:2022-08-01作者简介:富岩(1985),男,辽宁辽阳人,工程师。研究方向:建筑工程。图1预应力管桩布置示意图图2地质分布图17辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报2022年3.1试桩过程以S1号桩为例。第一节10m:在4分钟内进行30次锤击。其中,锤击前2m时落锤无法有效弹起,因而改用静压锤头的方法送桩,在锤击后8m时平均每米进行3次锤击。桩机共有4分钟工作时间。通过锤球和水平尺将桩身
5、垂直度控制在0.5%以下;第二节10m:通过CO2气保护焊接,共进行25min的焊接。在焊接时通过锤球和水平尺对桩身垂直度进行控制,在调整至标准状态后进行满焊。焊接后待其进行5分钟的自然冷却后再次进行锤击,共进行6分钟225次的锤击。第三节10m:对桩和焊接时间总共40min,焊接和调整垂直度的方法和上述两节相同。第三节共进行7分钟537次的锤击。将30m长 的 试 桩 全 部 打 入 地 面 共 耗 时17min,锤击次数为791次,最后1m共进行85次锤击。S2号桩分为10m、11m和11m进行锤击,共锤击32分钟,锤击次数为840次,最后1m共进行96次锤击;S3号桩分为12m、12m和
6、11m进行锤击,共锤击21分钟,锤击次数为873次,最后1m共进行97次锤击。S2号桩和S3号桩的施工方法同S1号桩。3.2检测情况在完成三根预应力管桩的试桩后,基于相关规范要求对其进行检测:(1)单桩承载力检测方法在完成试桩施工且土体恢复和固结后,为确定桩身承载力并对地质情况作出进一步判定,需基于设计要求开展单桩承载力试验。以2倍的设计单桩承载力作为试验的施加荷载,通过慢速维持荷载的方式开展试验,记录各级桩身沉降值,并绘制Q-S曲线,对桩身极限承载力标准值进行评估4。在背景项目中,单桩承载力应大于1300KN。(2)检测结果分析单桩承载力试验结果如表1所示。表1单桩承载力试验结果从单桩静荷试
7、验结果可以看出,三根单桩均有大于1300KN的单桩承载力特征值,满足设计要求,且均为完整桩,属于I类桩。在施工起吊预制预应力管桩时,应先将钢丝绳和索具固定好,且在距离桩端约0.29L的位置捆绑索具。管桩起吊时,先对准桩尖和桩位中心,再通过起吊机械将管桩缓慢且垂直的插入桩位中。在桩位插入桩尖后,先采用低锤击进行锤击,在管桩入土一定深度后再通过吊线锤和水平尺稳定管桩。接桩用的预埋铁件保持表面清洁,且焊接时对称焊接使变形有所减少,焊缝连续且饱满,在焊缝自然冷却1min之后才可将其打入土中。此外,落锤高度应为2.5m-3m,每锤应有180t的锤击力。4施工优化4.1优化方案在试桩时,常出现难以打入预应
8、力管桩的问题,因此需要进行优化,主要作出以下改进:(1)在难以打入管桩的地方加设桩尖。通过试击的方法统计锤击数,以此得到桩尖加设区域;(2)改进送桩器桩帽,减少打爆桩头的情况;(3)加设配套设施,避免管桩施工对接效率低和精度差的问题。送桩器经改进后的效果如图3所示。改进后的送桩器可以在使用时更换桩帽,能够满足各桩径锤击要求。统计锤击数可知,管桩在锤击时的试桩号试验荷载5207801040 1300 1560 1820 2080 2340 2600S1级沉降量/mm1.340.580.580.660.820.860.850.951.20总沉降量/mm1.341.942.543.224.064.9
9、45.816.788.00S2级沉降量/mm1.480.360.740.610.811.000.880.861.12总沉降量/mm1.481.862.623.253.905.106.006.988.02S3级沉降量/mm1.250.530.620.670.800.860.880.911.21总沉降量/mm1.251.802.443.133.954.835.736.667.8918富岩:高铁路基软土地基管桩试桩工艺研究第6期标准是最后1m的锤击数在250次以上,若管桩在加设桩尖后的最后1m锤击数在200次以下则可以去掉桩尖。所架设的配套设施为小型卷扬机,具体如图4所示。通过机械推桩的方式对桩,配
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