单壁螺纹PVC塑料套管现浇混凝土桩(PTCC桩)地基加固施工工艺研究.pdf
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1、第 3 9卷 , 第 2期 2 0 1 4 年 4 月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 9,No 2 Ap r, 2 0 1 4 单壁螺纹 P V C塑料套管现浇混凝土桩 ( P T C C桩 ) 地基加 固施工工艺研究 彭子 茂 ( 1 湖南交通职业技术学院 ,湖南 长沙4 1 0 1 3 2 ; ,刘胜 华 2 浙江交工路桥建设有限公司 , 浙江 杭州 3 1 0 0 5 1 ) 摘要】塑料套管现浇混凝土桩也是一种 刚性 的路堤桩 , 国外类 似方 法有所 使用 , 设计 和施 工均 已 比较成 熟 , 但 目前 国内尚没有
2、引进 使用。并且在 高速公路 、 铁路 、 市政 、 机场等工程中 , 桩式路堤 已成为一种普 遍的地 基处 理方法 , 其在 软土地基加固处理上应 用广泛。与普通地基桩 浇灌技术 相比 , P T C C桩作为一种新型地 基加 固方 法有 着相 当的技术优越性与发展前景 。 关键 词单壁螺纹 ; P V C; 塑料套管 ; 现浇混凝土桩 ;P T C C桩 ; 施工工艺 ;优点 ;应用 中图分类 号T U 4 7 3 1 4 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 1 9 0 0 7 S i n g l e W a l l Thr e a
3、 d e d PVC Pl a s t i c Tu b e Ca s t i n p l a c e Co n c r e t e P i l e( PTCC p i l e ) F o u n d a t i o n Re i n f o r c e me n t Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y Re s e a r c h PENG Zi ma o ,LI U S h e n g h u a ( 1 Hu n a n T r a n s p o r t a t i o n Vo c a t i o n a l T e c h n i c
4、 a l C o l l e g e ,C h a n g s h a ,Hu n a n 41 0 1 3 2,C h i n a ; 2 Z h e - j i a n g R o o d B r i d g e C o n s t r u c t i o n C o , L t d ,H a n g z h o u ,Z h e j i a n g 3 1 0 0 5 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t t h e e mb a n k me n t p i l e s o f p l a s t i c t u b e c a s t i n F p l a
5、c e c o n c r e t e p i l e i s a k i n d o f r i g i d , s i m i l a r t o t h e u s e o f f o r e i g n me t h o d,d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n a r e a l r e a d y q ui t e ma t u r e,b u t t he r e i s n o u s e An d i n o ur hi g h wa y,r a i l wa y,a i r p o r t ,mu n i c i p a l e
6、 n g i n e e r i n g,p i l e e mb a n kme n t h a s b e c o me a f o un d a t i o n t r e a t me n t me t h o d f o r u n i v e r s a l ,i t s r e i n f o r c e me n t i n s o f t s o i l f o u n d a t i o n t r e a t me n t o f a wi d e r a n g e o f a p p l i - c a t i o n s Co mp a r e d wi t h o
7、 r di n a r y i r r i g a t i o n t e c h n o l o g y f o u n da t i o n p i l e,P TCC p i l e a s a n e w f o u nd a t i o n r e i n for c e me n t me t h o d h a s s u p e r i o r i t y a n d d e v e l o p me n t pr o s pe c t i s Ke y w o r d s s i n g l e w a l l e d t h r e a d ;P V C ;p l a s
8、t i c c a s i n g ;c a s t i n - s i t u c o n c r e t e p i l e ;P T C C p i l e ; c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y;p r o mo t i o n;a pp l i c a t i o n 1 概 述 目前 高 速公 路 建 设 中 , 处 于软 基 地段 的路 段 十 分普遍, 在不 同条件下 如何选择经济合理 、 技术可 行 、 施工 质量 易于控 制 、 环境效 益好 的地 基处理 方法 是高速公路建设和设计中经常遇到的问题, 因此对 软基处理新方
9、法进行研究和合理推广显得尤为重要 和 迫切 。 螺纹塑料套管现浇混凝土桩( P l a s t i c T u b e C a s t i n p l a c e C o n c r e t e P i l e ) ( 简称塑 料套管混凝 土桩或 P T C C桩 ) 是借鉴国外先进技术 的基础上消化和吸 收后发展起来的, 并对其材料、 工艺和设备进行了重 新开发和改进 , 使之成为更加适合我 国国情便 于国 内推 广应 用 的新 型地 基加 固方 法 。 目前 某大学 联合 相关单位已成功研制出专用塑料套管和成桩设备 , 对其施工工艺也做 了更加完善 的改进 , 是一种具有 独立知识产权 的
10、先进技术。其成桩方法为 : 将带有 内外螺纹的塑料套管按一定的间距采用专用设备逐 根 跟管 打入 需要 加 固的地基 中 , 套 管为 底部 封闭 , 顶 部开 口, 待这个分段区块全部打设完毕后 , 再统一对 埋设在地基 中的套管用混凝土连续浇注成桩 , 套管 不再取出, 这样套管与填充物就形成了地基加固桩 , 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 7 一l 6 作者 简介彭子茂( 1 9 8 2 一) , 男 , 湖南 长沙人 , T程师 , 主要从事 公路 与桥梁施 丁与管理T作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 彭子茂 , 等 : 单壁 螺纹 P
11、 V C塑料套管现浇混凝 土桩 ( P T C C桩 ) 地基加 固施 工工艺研究 1 9 1 并浇注盖板 、 铺设垫层 和土工格栅 , 形成路堤 桩系 统。它与当前我国高速公路地基处理 中普遍使用的 水泥搅拌桩 、 预应力管桩、 各种振动沉管桩等路堤桩 相 比, 有它的合理性、 先进性及适用性 。P T C C桩 由 预制桩尖、 螺纹塑料套管、 混凝土、 盖板等组成 ; 如图 1 图 3所 示 。 图 1 P TCC 桩 组 成 图 Fi g ur e 1 PTCC Pi l e Co m- p o s i t i o n 图 2 桩一 网复合地基 Fi g ur e 2 Pi l e -
12、n e t c o mp o s i t e f o u n da t i o n 图 3桩 承 式 加 筋 路 堤 Fi g u r e 3 P i l e r e i n f o r c e d e mb a n kme n t 2 研 究与 开发 塑料 套 管现 浇 混凝 土桩 的优 势与意义 在当下的高速公路与铁路、 市政道路以及机场 的建设过程中, 一般情况 下采用的地基处理方法都 是桩式路堤。在桩式路堤的地基处理方法 中基本上 都是 以柔性桩 比如水泥搅拌桩与刚性桩如振动沉管 灌注桩、 预应力管桩、 钻孔灌注桩等为首要选择 的桩 式。作为柔性桩的水 泥搅拌桩具有造 价节省, 桩体
13、的强度低等优点 , 但是该桩体在施工的过程中, 质量 不容 易 控制 , 加 之常 规的方 法处 理深 度有 限 , 因此 在 一 些软基较厚的地段不能使用 , 在高填 土地段使用 的话 , 也会因为布桩数太多 , 从而提高工程造价。相 比之下 , 虽然振动沉管现浇混凝土桩 的工程价格低 于预制桩 , 但是振动沉管混凝土桩在振 动施工 的过 程 中, 影响周围的桩体 , 从而容易出现断桩、 质量难 以控制以及检测困难 , 质量存在隐患 , 充盈系数有时 过大、 对周围建筑物影响大等问题。因此 由于这样 的原因其在实际的路堤工程建设中使用 的不多 。目 前 在 深厚 软基 地段 得 到非常 普遍
14、 采用 的方 法是 预应 力钢筋混凝土桩 , 该混凝土土桩由于 自身刚度过硬 , 质量很容易控制与检测, 混凝 土的加固效果 良好 , 不 要考虑出现断桩等质量问题而受到广大业内人员的 青睐。但是任何事物都会有其消极 的一面 , 高品质 的同时带来的是高昂的价格 , 而且不能能充分地发 挥与利用桩体的强度。除此之外 , 注浆桩虽然没有 泥皮沉渣等问题 , 但是施工价格高, 碎石处理难以洗 干净 , 在砂石夹层的地基中浪费材料 、 注浆不均匀 以 及泥浆的处理等劣势。在这样 的情况下, 在各种路 堤桩的运用方法都存在这样或者那样的问题的情况 下, 业 内施工人员如何寻求一种一方面能保证施工 质量
15、 , 另一方面又可以节 省工程价格, 方便施工 , 对 周 围环境 影 响 小 的路 堤 桩 型 成 为 了一 个 重 要 的课 题。而塑料套管现浇混凝土桩正是符合上述要求的 一 种新桩型, 它结合 了各种桩型的优点 , 因此对这种 桩型进行试验 、 使用和推广具有很重要 的实际意义 和理论价值。螺纹塑料套管现浇混凝土桩与这些路 堤桩相 比, 优势可以归结为一下几个方面: 2 1 与 一般 的振 动沉 管现 浇混凝 土桩 相 比 从施工工艺上看 , 它是属于现浇混凝土桩的类 型, 但与一般 的振动沉管现浇桩相 比增加 了一个套 管, 以及从施工工艺方面 , 它是在加固区域内先全部 将套管打设完
16、毕后 , 再集中浇筑套管内的混凝土 , 因 此它与常规的振动沉管现浇桩相比, 具有如下优点, 如图4所示为振动沉管灌注桩施工工艺示意图。 厂空中补料 静 压 i 昆 凝 地 沉 面 管 # 动 沉 产 生 0 = 臂 抗 土 效应i = = 桩 高 图 4振 动 沉 管 灌 注 桩 施 工 工艺 示意 图 Fi g u r e 4 Vi b r a t i ng i mme r s e d t u b e pi l e c o ns t r u c t i o n p r o c e s s d i a g r a m 由于套管的打设一浇筑可以分开进行 , 可以 先打设套管后集 中浇筑混凝 土
17、, 两者之间不存在相 互配合 、 协调、 等待 以及干扰 问题 , 这样的施工速度 无形之中就提高 了施工速度 , 降低了工程造价。 使用该套装备 的非常容易检查 , 通常情况下 只要在混凝土浇筑之前检查套管的埋设深度就可以 了 。 因为有套管 , 所以在浇筑的过程中需要采用 小型的振捣棒进行 振捣。这样 做的 目的是方便振 捣, 避免在振捣的过程中因为振动、 挤土、 超孔压、 拔 管速度、 软硬土层交界、 桩管内混凝土高度、 混凝 土 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 9 2 公路工程 3 9卷 扩散压力、 动水压力等原 因造成的缩径 、 蜂 窝、 桩头 松
18、散等病害, 保证桩身的完美无瑕 , 确保成桩的质量 可靠。除此之外 , 除了打设大直径桩外还可打设小 直径桩 。 可以方便地控制混凝土的用量 , 因为螺纹型 塑料套管的护壁作用。另外一方面在混凝土数量的 同时 , 也解决 了在有些地质条件下 , 充盈系数过大的 问题 , 节省工钱。 由于螺纹型塑料套管具有增大侧摩阻的作 用 , 因此该摩擦在无形之中就提高了混凝土 的抗 压 强度和抗弯、 抗剪能力。 在施工场地受到限制的情况下, 运用简便性 的设备 , 更具有施工优势。 2 2与 水泥搅 拌桩 等 柔性桩 相 比 由于该成桩的时候具有很强的刚度 , 甚至于 刚度要远远超过原本的水泥强度。因此与其
19、他的柔 性桩相比具有更高的承载力和更小的变形以及更高 的加 固效 果 。 该刚性桩的质量更容易控制。反之 , 其他柔 性桩的质量难以控制 , 强度差异大。 通常情况下该桩施 工工艺下仅适用 于处理 深度小于 1 2 m的软基 , 而水泥搅拌桩 的处理深度 浅 , 塑料套管混凝土桩处理深度深 , 最深可达 2 5 m, 目前我 国拥有的全液压振动插管机 可以打至 1 5 m, 全液压插管机可打 至 2 5 m。随着设 备的改进 今后 处理深度可以进一步加大。因此可以说 : 这是用水 泥搅拌桩的价格打设高质量的混凝土刚性桩。 2 3与预应 力 管桩相 比 由于在施工的过程中, 该工艺采用的是分离模
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