预应力管桩复合地基在铁路复杂地段中的应用

１ 地 质 概 况 ． ２
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本 段属高 原低 山断 陷湖积 盆地及剥 蚀低 中 山丘 陵地 貌， 地形平坦开 阔， 自然坡度 小于 ５ 。。段 内上覆第 四系冲 湖积 粉质粘土 、 淤泥质土 、 泥炭质土 、 坡残积粉质黏土 、 角砾 土， 上第三 系茨 营组 （ ２ 粉质粘土 、 Ｎ） 松软土 ， 下伏基岩为前 震旦系黑山头组 （ｔ ｓ板岩夹砂岩 。 Ｐｌ ） ｈ 段内无不 良地质 ， 特殊 岩土为松软土及淤泥质土 、 泥炭质土 。 地下水多 以第四系洪 湖积黏性 土中之孔隙潜水 ， 量甚微 ， 位埋深较 浅 ， 水 水 平缓 地段 一般 １ ｍ。基岩裂隙水不发育 ， —５ 埋藏深 。 勘探显示 ， 构成的地层 自上 而下依次为粉质粘土 （ 大 厚 于 ５ 、 软 土 （ ４～２ ｍ）泥 炭 质 土 （ 深 ０～ ３ 不 ｍ）松 厚 ０ 、 埋 ２ｍ 等 ， ０ １ｍ） 淤泥质 土（ 厚 ８ 、 埋深 ２ ｍ， ４～１ｍ） 粉质 ～６ 厚 ２ 、 粘土 （ 一般厚 ０—３ 局部厚可达 １ｍ ｏ ｍ， ０ ２ 施 工工 艺 的 比选 管桩 的施工方法 目前 主要有两种 ， 即锤击法和静压法。 锤击法采用筒式柴油锤将其打人土层 中，对地基土 的 扰 动程度大 、 围大 、 范 对土体产生很 大的震动作用 ， 如此作
ｋ ９ ９ ９ ９ ９ ９ ９ ＋ ０ ０ １ １ ３ ３ ４
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图 １ 预 应 力 管 桩 地基 处理 代 表 性 断 面 图 １２ ０ ：０
桩帽
地粱
Ａ 节点示意图
Ｂ 节点示意图
图２
工程 科技
・６ ・ ２ ９
１： ｏ ２ｏ土体的抗剪强度。 粉土或粉质粘 当地购买成 品管桩 ， 运输到现场。 土层被液化静停后强度有大幅度 的提高 ， 淤泥质土层 因超孔 隙水压 ａ ． 管桩 的进场验收 ． 力 的作用 ， 隙水 突破 土颗粒 的表 面能而相互 连通 ， 孔 产生排水 ， 超孔 管桩进 场后 ， 对管桩 的外 观 、 桩径 、 长度 、 壁厚 、 桩身 弯曲度 、 桩 隙水压 力消散后的强度就会有大幅度的提高。 锤击沉桩锤击法沉桩 端头板的平整度、 桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验 设 备简单 ， 透力强 ， 穿 但是 由于它 噪声大 ， 振感强烈 ． 在城市 及一些 收 ， 审查产 品合格证明文件 ， 并 把好材料进场验 收关 。 根据设计及施 特 殊地 区 的 适 用 受 到 了 严 格 的 限 制 。 同时 在 沉 桩 过 程 中 ， 易 造 成 工规范要求等级将 不符合要求的管桩清退 出场 。 容 桩顶 和桩身破坏 ， 存在成桩质量隐患 。 ｂ管桩 的堆 放 ． 静 压 法 采 用 全 液 压 自动 压 桩 机 利 用 桩 机 自重 和 配 重 通 过 液 压 现场管桩 堆放场地应 平整 ， 用垫木做相 应支垫 ， 且支撑 点大 致 当管桩在场地 内堆放时 ， 不宜超过 ４ 。 层 当在桩位 系统直接快速将桩压 人土中，由于桩 的快速挤压 ， 使得 桩周 土的间 在同一水平 面上 。 隙水瞬间饱 和超压， 土壤的粘聚力 和摩阻力大 幅降低 、 至失去， 附近准备施工 时宜采用单层堆放 ， 甚 类 且必须设支垫。 管桩在现 场堆放后 ， 需要 二次倒运 时 ， 宜采用 吊机及平 板车 配 似如流砂状 态， 桩就较易压下去。随着桩静置时间的延长， 周土间 桩 隙水 慢慢排 出， 壤恢复其 粘聚力 和摩阻力 ， 的承载力显 著提高 ， 合操作 。 土 桩 如场地条件不具备时 ， 采用拖拽的方式 ， 需要采用滚 木或者 桩 的保 险系数 和安全储备较大 。 静压法对土体的破坏不存在震动作 对桩 头端头板采取一定的保 护措施 ， 以免磨损套箍及端头板。 用； 破坏作用仅在桩土界面 ， 围小 ； 范 桩身扰动土体产生 的超孔 隙水 ｃ 桩吊运及插桩 ． 管 压力 ， 在同样的地层中 ， 要小 于锤击沉桩 过程 。静 压法施工 ， 基本 无 单 根管桩吊运时可采用两头勾吊法 ，竖起时可采用单点法 ， 管 以免受震 动 、 冲撞。 震动 、 噪音 、 空气污染 ， 无 无 而且能 较高 的保证成 桩桩体质量 ， 据 桩起 吊运输过程 中应平稳轻放 ， 根 本标段 实际地质情 况及为 了较好 的保证成桩质 量我们选择 静压法 管 桩 吊起后 ， 缓缓将 桩一端送人 桩帽 中 ， 待管桩放 入桩机 夹装 进行施工 。 箱 内扶正就位后 ， 焊接 开 口型桩尖 ， 然后将桩插人土 中 ０ ｍ—１ ｍ ． ５ ． ０ ３预应 力管桩施工工艺 的深度 ， 采用 两个线锤进行垂直度的控制 。 通过桩机导架的旋转 、 滑 ３１预应力管桩施 工准备 ． 动进行调整 ， 确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。
３１１ 桩 要 求 ．． 试
３２３ 桩 ． 压 ．
ａ 桩前 ， － 压 根据 工程情况制定合理 的压 桩顺序 ， 减少挤 土效应 ， 任何复合地基大规模 施工前 ， 都应根 据不 同地质的地段先进行 试桩施工 ， 以检查单桩 承载力 和复合 地基 承载力是否与设计要求相 施 工 时 按 照 压 桩顺 序组 织 施 工 。 符合 ， 当与设计有较大差异时 ， 可对设计进行计算修正 ， 避免造成难 ｂ压桩前在 每节 单桩桩身上划 出以米 为单位的长度标 记 ， ． 以便 以弥补的事故。试桩数量根据设计 要求不小于 ２根 ， 桩的施工方 观察桩 的人土深度及记 录对应压 力值 ， 通过实际高程测 量 ， 送 试 并 在 法及质 量检 测应 与正式施 工时完全相 同。 桩器上做 好最后 ｌ ｍ及最终 送桩深度标 记 ，并通 过水准仪 配合控
一
表 １基底 预 应 力 管 桩 单桩 承 载 力 设 计 表
Ｄ ＋４ ３ Ｋ ９ ０～ ＤＫ９ ＋４４５
最
７３０ ＫＮ
，¨ ¨走
沉 降
量
１ 程 及 地 质概 况 工 １ 工 程 概 况 ． １
Ｚ ９ ０ ０ １ １ ３ ３ ３ ７ ３ ９ ３ ５ ５ ９
３１ ．． 整 场 地 ２平 制。
ｃ． 在压桩开始阶段 ， 压桩速度不能过快 ， 根据 地质 报告显示 的 应 清除施 工场地内地表附着 物 ， 对影 响桩基作业 的松 软土地段采 取 压实处理 ， 做好 场地 内的防排 水措施 ， 排水沟开挖 位置 以不影 响 土 质 情 况选 择 压 桩 速 度 ， 在 １ ｍｍｉ 度 为宜 。在 初 期 ２—３ 一般 ． ／ ｎ速 ０ ｍ 的压桩范 围内应 重点观察控制桩身 、 机架垂直度 ， 垂直度 控制应重 桩机施工为原则 。 ３１ ．． ３测量 放 线 定 位 点放在第 一节桩上 ， 即将 桩压入土 中 ０５～１ ｍ时暂停下 压 ， ． ． ０ 再从 认 真复核设计 图纸及设计 院交桩 点位 ， 按照设计 图纸的桩位在 桩 的 两 个 正 交 侧 面 校 正 桩 身 垂 直 度 ，垂 直 度 偏 差 不 得 超 过 桩 长 的 现场进行布桩 ， 布桩前依据设计图纸精确计算 出尺寸关 系或各个 桩 ０５ ．％才可正式压桩。并 在压桩过程 中经常观测桩身是否发生位 移 、 仔 ｍ时压 力表的压力 位坐标 ， 使用全站仪精确放样出桩位中心 ， 并用木桩打人 ２ ｅ 深后 偏移 等情况并 做好过程记录 ， 细记录每人土 ｌ ０ｒ ａ 灌入 白灰做好桩位标记 。同时用水准仪对地 面标 高抄 平 ， 然后反 映 值 。 到送桩器上 ， 示出送桩深度 ， 显 做好桩顶标高控制工作 。 ３２ ．． ４接桩 ３２ 施 工 工 艺 控 制 ． 将 首节管桩压至桩头 距地面 ０５—１ ｍ左右高度 时停 止压桩 ， ． ． ０ ３２１ 机 就 位 ． 桩 ． 开始进行接桩作业。 接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清 除浮锈及泥 在对施工场地 内的表层土质试压后 ， 确保承载力满足静压机械 污 ， 然后放下桩身进行对桩 。上下两节端头板对齐并初步调整垂 直 施 工及移动过程 中不 出现沉陷 ， 局部 软土层采用整块钢板铺垫作 后 ， 对 采用手工 电弧焊在破 口周围点焊 ４～ ６点 ， 然后 再次进行垂直度 业。 的调整 ， 若端头板 间隙过大 ， 应加塞铁片 。 为减少焊接变形引起节 点 焊接 时由两名工人对称施焊 ， 焊接层数不小 于两层且焊缝应 桩机进 场后 ， 检查各部件及 仪表是否灵敏 有效 ， 确保设 备运转 弯 曲 ， 安全 、 正常后 ， 按照打桩顺 序 ， 移动调整桩机对位 、 调平 、 调直。 均匀饱满。焊接完成后 ， 自然冷却 １ｍ ｎ以上 ， ０ｉ 继续压桩 。 如接头焊 好立 即沉桩 ， 因地 下水的作用如 同淬火一样 ， 会 导致接头 的焊接强 ３． ．２管桩 的验收 、 ２ 堆放 、 吊运及插桩 预应 力管桩 的型号为 Ｐ — ５０ １０ 型 ， Ｃ Ａ ０ （０ ） 强度 为 Ｃ ０ 管桩采用 度下降 ， ６， 施压时接头处脱焊 或裂开 。 如果有多节管桩 ， 复以上工序 重
幅提高承载能力。 关 键词 ： 应 力 管桩 ： 路 ； 用 预 铁 应 预 应 力 高 强 混 凝 土 管 桩 （ｒｓ ｅｓｄ Ｈｉ —￣ ｎｔＣ ｎ Ｐｅｔ ｓ ｓ ｓ ｅｇ ｏ — ｒ ｅ ｈ ｈ ｃｅ ｉｅｐｌ ，即 Ｐ Ｃ管桩是在近代高性能混凝ｉ（ Ｐ ） ｒ ｅ Ｐ ｉ） ｔ ｐ ｅ Ｈ Ｈ Ｃ 和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件。作为 种新 型的基桩 ，０世纪 ９ ２ Ｏ年代 以来 ， 预应力管 桩广泛应 用 于工业与 民用建 筑 、 梁 、 口码头 、 桥 港 水利工程 等 。Ｐ Ｃ Ｈ 管桩能够获得如此大的应用市场 ，其主要原 因是它具有设 计 选用 范 围广 、 耐打 、 耐压 ， 能力强 ， 穿透 单桩 竖 向承 载力 高， 抗震性能好 ， 耐久性好 ， 造价适宜 ， 施工工期短 ，地 区使 用性强 、 成桩质量可靠等优点 。 中铁二 院在 云南省内铁路工程 首次设计应用 预应力管 桩复合地基施工工艺 ， 经实践取得了满意的加固效果 。 本文 结合昆 阳至玉溪铁路扩能改造工程的复合地基工程 ， 对施 Ｋ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ ８ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ ， 工工艺的 比选 、 施工工艺及 地基加 固效果进行 了论述 Ｋ Ｋ Ｋ 可为 ＋ ８ ８ ９ ９ ９ ９ ９ 同类 工 程 提 供参 考 。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
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２ ８ ６・
工 程 科 技
预 应力管桩 复合地基在铁路 复杂地段 中的应用
邸 立 建
（ 中铁二十二局集 团第四工程有 限公 司， 河北 高碑店 ０ ４ ０ ） ７０ ０ 摘 要： 铁路 工程建设 中， 常会遇到承栽力不能满足设计要 求的软 土地基或其他 不 良地基 ， 就必须对其进行加 固处理 。由于桩处理技 术具有技术合理 、 工快捷 、 施 设备通 用、 确保质量 、 节约投 资之特点 ， 以软土地基 常采 用各类桩处理技 术。经过各 类桩技术 处理的地基均 所 称为复合地基 ， 复合地基是利 用桩与桩周 土摩擦所增 生的力及其桩顶褥垫层与桩 间土形成一个整体 ， 同承 受上部传 力 ， 天然地基 大 共 使
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昆 阳至玉溪铁路 扩能改造工程站前一标承建的正线线 Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ 路 起 讫 里 程 桩 号 为 Ｄ Ｋ ＋ ０ ～Ｄ Ｋ１＋ ０ ， 全 长 ２ ０ ００ ２ ８７０ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ １．２ ｋ 本标段 内路基软基处理类 型比较复杂 ， ８ ９ ｍ。 ４ 设计采用 地基处理方式包括 ： 水泥搅拌桩 、Ｆ Ｃ Ｇ桩 、 预应力管桩基础 ， 其 中 Ｃ Ｇ桩顶设扩大桩头 ，预应力管桩顶设地梁或桩 帽 ， Ｆ 然 后填 筑碎石 垫层 及铺 设土 工合 成材料 加筋 垫层 。 Ｄ ８９ ３ Ｋ ＋２． ６一Ｄ ９ ４ ５段 范 围采 用 预 应 力 管 桩 加 固 ，共 长 Ｋ ＋４ ５ １ ｍ， 间距 ２５ 采用 正 方形 布置 ， ２． 桩 ４ ． ｍ， 预应 力 管桩 采用 Ｐ － ５０ １ｏ 型 ， 外径 ５ ０ Ｃ Ａ ０ （ｏ ） 桩 ０ ｍｍ， 壁厚 １０ ｍ。混凝土 ０ｒ ａ 强度等级 Ｃ ０ 加 固深度打穿松软土 、 泥质 土、 ６， 淤 泥炭质土 ， 深入粉质粘土 ， 桩身要求进入持力层不小于Ｈ ５ ５ ５ ５ ５ ５ （ ｍ。 ３ ６ ９ ２ Ｏ ７ ７ ８ ６ ８ １ ８ ６ 加 固区段范 围内双侧 边缘 １ｍ范 围桩顶 间采用钢 筋 ０ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ 昆 凝土地梁纵横链 接 ， 地梁截面尺寸 为 ０ （ ＮＺ ．ｍ（ Ｎ） ． 宽） Ｎ Ｎ Ｎ厚 Ｎ ７ ５ ０ ， 中间部分设置 １ （ ） ．（ ） ． ｍ（ ） ． 长 Ｘ１ 宽 Ｚ０３ 厚 的钢筋 混凝 ６ ６ ５ 土桩 帽，均采用 Ｃ ５ ３ 钢筋混凝土浇筑。桩 帽及地梁顶铺设 ０６ 碎 石 夹 二 层 土 工格 栅 （ 图 １ ３。 ． ｍ 见 —）