X型混凝土桩施工应用

X型混凝土桩施工应用

【摘要】南京四桥S1标项目地处江苏南京市郊，项目范围内水系综横荷塘众多，存在着许多复杂的软土地基，本着加快施工进度、减少施工成本的考虑本项目声道312拓宽段采用X型混凝土桩。

【关键词】X型桩模;活瓣桩靴;工艺简单;节省材料;适应范围广

1.X型混凝土桩介绍

桩基础是处理软土地基中普遍采用的一种形式，其原理是将上部的变形荷载传递传递给坚实土层，以满足上部结构对基础承载力的要求。

X 型混凝土桩就是一种新形式的异型桩，其属于一种沉管灌注桩，即利用一种截面如字母X 形的钢模代替传统的沉管灌注桩圆形钢模，振动沉模成孔后，在现场浇注混凝土成桩。具有明显的技术、经济优点，已在工程实践中推广使用。但作为一种新桩型，其承载性能在工程界已形成统一明确的认识。

2.现浇X型混凝土桩设备

2.1现浇X形混凝土桩是处理软土地基的一种有效桩基形式

其机械设备主要包括：钢管滑动底盘，卷扬机，控制台，龙门架，振动锤和桩身模板。能源由一台220kw的柴油发电机提供。龙门架是整个设备的重要组成部分，是振动锤以及桩身模板的运行平台。桩身模板是整个机械的核心。

2.2桩身模板主要由以下几部分组成：法兰盘，加强勒，进料口，内部加强板和活瓣桩靴

法兰盘主要起连接作用，通过法兰盘使得X形桩模与上部的振动锤形成一个整体。由于新工艺采用了活瓣桩靴，与已有工艺相比，整个施工过程的得到了很大的改善。

活瓣桩靴在设备制作时与桩身模板同时制作完成，解决了预制桩靴需要提前预制的问题。其次，活瓣桩靴由于与桩身模板连接成整体，解决了预制桩靴需要设置保护橡胶垫圈或草绳问题，并且可以和桩身模板自由移动，在打桩过程中不需要人工进行搬运及定位，有效地降低了人工成本。由于可重复利用，降低了材料费，运输费，以及打设时的人工成本，从而使得每延米的造价与预制桩靴相比大大降低。

2.3活瓣桩靴设备的要求

2.3.1 X形桩与普通圆截面桩的一个显著区别是充盈系数要严格控制在一定

的范围

对于X形桩，过大的充盈则使桩身截面积增大，周长减小，侧表面积减小，端阻有可能得到提高，但是会使侧阻有所损失。因此在施工过程中要严格控制充盈系数，因此也对施工工艺以及其成桩设备尤其是桩身模板，活瓣桩靴提出了较高的要求：(1)现浇X形混凝土桩沉桩设备下端连接活瓣桩靴，要求其要与桩身模板形成一个整体，以便其随上部模板一起移动，增大其刚度，以避免在重复荷载作用下出现变形以至于影响其使用。(2)活瓣桩靴在自重作用下可以自由的打开，以利于填充料的下落。(3)活瓣桩靴打开时不能影响桩身模板的成孔形状，这就要求在活瓣桩靴在自重作用下打开后其在水平面的投影必须位于桩身模板在水平面的投影的内部。以避免填充料在下落时活瓣桩靴影响上部桩身模板的成形。(4)在高强的重复荷载作用下其活瓣桩靴不能变形。(5)在自重作用下，当活瓣桩靴打开时，桩身模板内部的混凝土等填充料可以顺利下落。

2.3.2现浇X形混凝土桩活瓣桩靴的结构组成

X形桩对施工时的充盈系数有特殊的要求，因此在设计活瓣桩靴时，必须考虑活瓣桩靴在打设及上拔过程中对充盈系数的影响。现浇X形混凝土桩活瓣桩靴主要由以下几部分组成曲面三角形钢板，加强勒，连接铰，倒梯形段和连接段。

3.现浇X形混凝土桩的施工工艺

现场施工时要严格按照设计要求进行施工，对于软土地区，在进行大面积施工之前，要在典型区域进行成桩试验，以及检验承载力的静载荷试验，并通过试验确定各个施工参数，如混凝土的塌落度，振动锤的频率，拔管速度等。根据现场经验总结施工工艺如下，可根据具体工况进行调整：

(1)现浇X形混凝土桩打设前应先进行三通一平，通水、通电、通路，平整场地，然后进行放线布置桩位。

(2)桩机就位，放松卷扬机钢丝绳，左右前后调整桩机位置使活瓣桩靴位于桩位上方，使活瓣桩靴闭合，利用桩机和桩身模板自重，将活瓣桩靴竖直的压入地基一定深度。

(3)为避免泥沙进入桩身模板内部，应先通过进料口向桩身模板内部灌入一定量的填充料，以对底部进行密封。

(4)开动卷扬机，利用桩机及桩身模板自重，将桩身模板压入地基土中。如遇到硬土层，则开动振动锤，利用偏心锤产生的激震力将桩身模板穿过硬土层，直至打到设计深度。

(5)待桩身模板打到设计标高后，如需放置钢筋笼则通过偏心锤中间的圆孔利用卷扬机将钢筋笼放至设计标高。

(6)用上料斗或直接由混凝土泵车向桩身模板内灌注混凝土填充料，当混凝土灌注量满足设计要求时，再次开动卷扬机和振动锤，边拔管边振动，在拔管过程中要向桩管内继续加灌混凝土填充料，以满足混凝土充盈系数的要求。

(7)重复以上步骤完成场地内桩基的施工。

4.现浇X形混凝土桩质量检测

X形桩质量检测主要包括成桩过程中的桩位，桩径、垂直度偏差、桩顶标高和振动拔管速度，充盈系数、填充料的计量及质量，成桩后桩身完整性及承载力检测等。

(1)成孔质量、填充料拌制及灌注等工序过程的质量检查，并填写相应的质量检查记录，应符合相应规定。

(2)施工工艺：沉管前应检查桩位的放样偏差，其允许偏差值为±20 mm。沉管过程中应检查沉管的垂直度及最后30 s的电流、电压值。X形桩桩位、桩径、垂直度偏差、桩顶标高和振动拔管速度。应按表 2.1的规定进行检查。

(3)打设深度：在X形桩桩管沉入地层后，由于每一桩模的长度为一定值，所以可以对打设的深度进行很方便的检查，桩长质量很容易控制。

(4)充盈系数的检测：X桩作为一种异形桩，充盈系数是一个重要参数，其作用与一般圆截面桩有所不同，对于一般的圆截面桩充盈系数越大，则桩截面越大，越利于桩基承载力的提高，X形桩则恰恰相反，充盈系数越大，截面积越大，但截面周长呈先减小后增大的趋势，因此过大的充盈系数不利于X形桩的成形及异形效应的发挥。所以充盈系数应控制在一个合理的范围，根据经验其值应控制在1-1.25。

(5)填充料（包括混凝土，CFG等）：检查的项目包括原材料质量、计量、配合比、坍落度、填充料强度等。

(6)强度控制：在浇注填充料过程中应同时将填充料留样并制作试块，对其进行抗压强度试验，并符合设计要求。填充料试块的留置，单桩每根桩不少于1组填充料试块，其它每浇注100 m3且每个台班制作1组填充料试块。

(7)桩施工后，应现场开挖以检查桩身成形质量，可在成桩14天后开挖暴露桩头。检查数量不应少于总数的1 %，且不少于3根。

(8)低应变检测：桩填充料达到龄期后，采用反射波法对桩身完整性进行检测，检测数量不得少于总数的15 %。对设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的工程桩，抽检数量不得少于总数的30 %。

(9)静载荷试验：对一般工程可在成桩28 d后进行单桩静载荷试验，对地质