大直径现浇混凝土薄壁筒桩技术及其应用.pdf

2 0 0 7年第 6期 探矿工程( 岩土钻掘工程) 2 l 大直径现浇混凝土薄壁筒桩技术及其应用 刘 日 飞 ( 中铁十 四局集 团盾构工程公 司， 山东 济南 2 5 0 0 2 1 ) 摘要： 介绍了大直径现浇薄壁筒桩的技术特点和施工工艺 ， 对其在海洋工程和高速公路软基处理中的成功应用 做了实例介绍， 并阐述了现浇混凝土筒桩施工过程的常见问题及预防处理措施。 关键词： 大直径 ； 薄壁筒桩； 海洋工程； 高速公路； 软基处理 中图分类号 ： T V 2 2 3 2 2 ； U 4 4 3 1 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 2 7 4 2 8 ( 2 0 0 7 ) 0 6 0 0 2 1 0 3 T e c h n i q u e o f L a r g e D i a me t e r C a s t - i n - s i t u T h i n wa T u b u l a r P i l e a n d I t s A p p l i c a t i o n L U Y u e -f e i f T h e S h i e l d E n g i n e e r i n g C o m p a n y ， C h i n a R a i l w a y S h i s i j u G r o u p C o r p o r a t i o n ， J i n a n S h a n d o n g 2 5 0 0 2 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e p a p e r i n t r o d u c e s t e c h n i c a l f e a t u r e s a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f l a r g e d i a me t e r c a s t - i n - s i t u t h i n w all t u b u - l a r p i l e ，e s p e c i all y wi t h fi e l d a p p l i c a t i o n o f o c e a n e n g i n e e ri n g a n d s o f t s u b g r a d e t r e a t me n t f o r h i g h w a y S o me p r o b l e ms i n c o n s t ruc t i o n o f t h e t u b ul a r pi l e a r e pu t f o r wa r d wi t h pr e v e n t i n g a n d t r e a t i n g me as u r e s Ke y wo r d s ：l a r g e d i a me t e r ；t h i n w all t u b u l a r p i l e；oc e a n e n g i n e e ri n g ；h i g h wa y；s o f t s u b g r a d e t r e a t me n t 1 大直径现浇混凝土薄壁筒桩特点 大直径现浇混凝土薄壁筒桩 ， 简称筒桩 ， 其外径 在 1 0 0 02 0 0 0 mm， 壁厚 1 2 0 2 5 0 m m， 桩体全部采 用现浇的素混凝土或钢筋混凝土一次成型完成。它 克服 了沉管灌注桩 和预制桩等对直径 的限制 ， 使桩 径大大增大； 在成桩过程 中， 原位土不是被挤 向桩 的 周围而是被套人内管， 克服了桩身挤土效应； 钢筋混 凝土筒桩 ， 既可承受巨大的压应力 ， 也可承受强大的 水平力。 素混凝土筒桩可作为复合地基的增强体有 管钸连接及 受 成孔 成孔 环 效地控制土的侧向变形 、 减少工后沉降； 高频振动连 续浇灌 ， 对环境污染小且能有效地控 制桩身 的混凝 土质量。 2 现浇混凝土薄壁筒桩的施工工艺 筒桩施工包括单体筒桩施工和联体筒桩施工。 2 1 单体筒桩 单体筒桩施工工艺如图 1 所示。 步骤 ( 2 ) 步骤 ( 3) 步骤 ( 4) 步骤 ( 5)步骤 ( 6) 步骤 ( 7 ) 图 1 海上施工现 浇筒桩施工流程示意 图 2 2 联体筒桩 联体筒桩的直径可取 8 0 01 5 0 0 m m， 及适 当的 咬合厚度和咬合宽度 ， 最终形成空心连续墙 ， 既可抗 海水 海底I f4 侧向压力又可充当防渗墙 ， 实现挡土和止水二功能 合一 ， 是基坑围护新的支挡结构。其施工工艺如下。 ( 1 ) 将联 体筒桩成孔 器依次打人土 中， 后 者 的 收稿 日期 ： 2 0 0 7一 O l一 2 O 作者简介 ： 刘日飞( 1 9 7 4一)， 男 ( 汉族 ) ， 山东东平人 ， 中铁 十四局集 团盾 构工程公司项 目经 理 、 工程师 ， 桥梁 工程 专业 ， 从事铁路路 基及桥 梁 结构 工程工作 。 山东省济南市槐荫区经六纬九路 1 2 4号， 1 3 3 3 7 0 9 5 0 0 9、 1 5 3 0 4 7 9 9 4 9 9， l i u y u e f e i 1 9 7 4 1 6 3 c o rn。 维普资讯 http:/ 2 2 探矿工程 ( 岩土钻掘工程 ) 2 0 0 7年第 6期 前端套入前者的导接器中， 再由激振力打人。浇注 第一根时至少后面连续打人 2根沉管。 ( 2 ) 连续打人几根后 ， 再 在每个环形孔 内下放 钢筋笼。 ( 3 ) 对 已下人钢筋笼的孔 内浇注混凝土。 ( 4 ) 浇注所有桩形成空心连续墙。 联体筒桩施工流程如图2 所示。 ( 2 ) ( 1) 图 2 现浇联体筒桩施工流程示意图 3 现浇混凝土薄壁筒桩的工程应用 由于筒桩具有施工速度快 、 挤土效应小 、 设计桩 径大 、 桩身质量有保证 、 无泥浆污染等优点， 在高速 公路软基处理 、 海洋工程及建筑物 的基础处理方面 得到了广泛的应用 。 3 1 海洋工程中应用 筒桩结构直立式海堤是一种上部结构与下部桩 基结合的新型结构形式的混凝 土海堤 ， 能够解决传 统海堤工程软土地基处理方 法施工 时间长 ， 工后质 量难以保证等难题。此项技术在国内已成功地运用 于多项深软地基海洋工程中， 如 温州鹿西 岛的海湾 防浪堤 、 上海金山卫海岸疏导堤 、 上海浦南东片出海 闸导流堤和广东惠州大亚湾石化工业 区海堤等。筒 桩作为围堤结构 ， 可 以根据实际需要及工程地质情 况组合成多种型式 ， 围堤结构型式可分为以下 2类 ： 联体结构 ( 图 3为单排直接 咬合情况。图 4为组合 结构 ， 即 2排单体咬合桩中间回填共 同组成 一组合 结构 ) 和双排框架结构( 图 5 、 6 ) 。 从筒桩的实际应用效果看 ， 筒桩海堤具 有如下 优点 ： 结构合理 、 抗弯能力强 ； 设计断面小， 结构稳定 性好 ； 沉 降稳定期 短， 工后沉 降及不均匀沉降小； 开 孔双筒群结构 ， 对减小波浪力和靠海侧海堤波面高 度有很大作用 ； 施工工期短 、 进度快 ； 可采用分 区、 分 段 、 预制拼装作业 ； 施工无污染等。 3 2 在高速公路软土地基中应用 筒桩既可承受巨大的压应力， 也可承受较大的 水平力 ， 素混凝土筒桩作为复合地基的增 强体 可有 效地控制土的侧向变形 、 减少工后沉降， 在高速公路 软基处理中得到了广泛的应用。 图 3单排筒桩布 置示意 图 图 4双排联体 大排 距筒桩布置示意图 简扪 插 扳 联系粱 图 5 双排筒桩梅 花形布 置示意图 ) ) ( 图 6 双排筒桩矩形布置示意图 杭州一南京高速公路二期工程长兴段 ， 采用筒 桩加 固桥 头 软 基 6 1 6 k m。设 计 桩 径 均 为 1 0 0 0 mm， 壁厚 1 2 0 m m， 混凝土等级为 C 2 5 。接桥路段 2 5 m， 设计桩长 1 8 m， 桩端持力层为 层 ； 过渡带 2 5 m 范 围内， 桩长依次设计为 1 7、 1 6、 1 5 m， 桩端持力层 为 层 ， 场地各土层物理力学参数见表 1 。加 固区 筒桩按梅花形布置， 共布桩 4 1 9根。 表 1 杭宁高速公路二期长兴段地基土性指标表 维普资讯 http:/ 2 0 0 7年第 6期 探矿工程 ( 岩土钻掘工程) 2 3 对采用筒桩与相同条件下 1 7 5 m塑料排水板、 1 3 0 m粉喷桩两种加 固方案的加 固效果进行 比较， 采用筒桩加 固的路堤 ， 施工期间的沉降速率 、 沉降值 和工后 沉 降分别 为 其上 两 种 方法 的 1 3 、 2 5 ， 1 3 4 、 3 6 9 和 4 6 、 1 6 7 。表明用 筒桩进 行 软土地基处理可以显著降低沉降速率， 减少施 工期 沉降及路基总沉降量。 4施工 中常见问题及处理措施 ( 1 ) 混凝土用 量偏大。在 淤泥或淤 泥质土 中， 内外钢管振动提升过快 ， 混凝土灌注扩散 ， 或挤向土 心内部， 或挤 向外侧 ， 致使其充盈 系数增大 ； 或者遇 到地下溶洞 、 枯井等 ， 使混凝土灌注时流失。在粉砂 土地层 中施工时 ， 有时由于振动挤密作用 ， 形成土塞 效应 ， 致使内部顶部土心缺失 ， 灌注混凝土时充盈系 数增大 。 解决办法是在淤泥或淤泥质土中施工时， 放缓 施工速度 ， 并且设置补投料 口； 了解施工现场的地下 孔洞情况 ， 做好预先 回填等处理工作。 ( 2 ) 断桩缩颈现 象。原 因是 套管 中进水 ， 造成 夹泥断桩 ； 或者在淤泥质地层 中， 钢套管起拔速度过 快 ， 由于孔壁土体应力释放 以及混凝土成 型不稳定 不规则等作用 ， 造成混凝土被淤泥土挤压缩颈 ， 或者 断桩现象发生。 解决办法是 ： 为防止混凝土下落太快 ， 补充混凝 土灌注量 ； 注意邻桩的施工影响 ， 宜采取跳打法或者 控制施工时间间隔； 在流态淤泥质地层 中施工时， 应 控制套管的提升速度 ， 一般控制在 6 0 c m m i n 。 中 w w 眺 w z j 机 z j c 钻机 n com 啊 中国桩机钻机稠和多家媒体均建立 了信息共事合作关 系，涵盖国内最完整的设备制造商。各基础工程施工单位 信患资料数据库体系，收录行业发展情况，政策，服务和 行业动态信息等 5结语 筒桩技术已经获得多项 国家和国际专利 ， 在工 程界的应用与 13 俱增 ， 在海洋水利的防波堤 、 护堤和 围海工程 、 航运码头 ， 铁路公路 的软弱地基处理 ， 工 业 民用建筑工程 的基础和围护工程具有广阔的开发 前景。 目前应用 中存在一些 问题 ， 如深厚软粘土应用 中接桩问题 ， 以及粉砂 土层施 工 中土塞效应 问题。 只有不断地解决这些 问题 ， 筒桩技术才能不断走 向 成熟 。 参考文献： 1 卢建平 ， 曹国宁 ， 张志强 ， 等 新型桩基技术现浇薄壁简桩 技术 J ， 岩石力学 与工程学报 ， 2 0 0 4， 2 3 ( 4) ： 7 0 47 0 7 2 谢庆道 联体简桩成孔器 P 中国专利： Z L 0 1 2 4 4 4 3 9 1 ， 2 0 0 2 一 l 0 3 王哲 ， 龚晓南， 陈建强 考虑 土芯作 用的大 直径灌 注筒桩轴 向 荷载传递性 状分 析 J 岩土 工程 学报 ， 2 0 0 5 ， 2 7( 1 0) ： 9 0 1 9 0 9 4 朱 向荣， 叶俊 能 ， 姜 贤放 ， 等 沉管灌 注简桩 的承载 特性浅 析 J 岩土工程学报 ， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 5) ： 5 3 85 4 2 5 刘汉龙 ， 费康 ， 马晓辉 ， 等 振动沉模 大直径现浇薄壁管 桩技 术 及应用 J 岩土力学 ， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 2 ) ： 2 1 2 5 多一 条 交 骞渠 道 多一 份 收 获 隧 道 掘 进 机 械 地址 ： 北京朝阳区南詹房路3 7 号华蘑北搪商务 大厦2 3 O 8 室 电话：0 1 0 - 5 1 9 0 8 7 8 2 3 传真t 0 1 0 - 5 1 9 0 8 7 8 0 E - m a i 1 ：a l a n z j z j c r l 6 3 C O i n v d a l 6 3 C O I l 地 质 勘 探 机 械 工 程 及 钻 凿 机 械 非 开 挖 设 备 桩 工 机 械 石 油 钻 井 机 械 维普资讯 http:/