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水利工程施工
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预应力管桩对水利工程的重要性

发布时间:2017-05-02  来源:

一、地基处理形式的选择

  目前软基处理中使用的方法主要有钢筋混凝土灌注桩、沉井、深层水泥搅拌桩、换填法、碎石桩或砂桩挤密法、桩土复合地基、超载预压等。粉喷桩、散体材料桩方法,造价低廉,但施工质量不易控制,目前许多地区已规定不建议采用;超载预压方法由于软弱地基土的强度很低,存在基础的稳定性问题,不可能快速加载,制约着工程的进度,影响工程本身的经济效益。采用造价较高的桩基础,尽管桩基础具有承载能力高、应力传递路径明确、地基变形小的优点,但其浪费整个或绝大部分天然地基承载力,尤其在工程场地土相对较好的情况下,更显浪费。换填垫层法是将建筑物底板下软弱土层挖除并回填垫层,从而使得承载力满足设计要求,该法适用于浅层软弱地基及不均匀地基,根据地质勘察报告,垫层法可换填至(3-2)层,以(3-3)层为天然持力层。

  桩土复合地基是将部分土体置换形成增强体(桩体),由增强体和周围地基土共同承担荷载,桩顶不嵌入上部基础内,通过设置褥垫层,调整桩顶和桩间土的应力比,充分发挥桩间土的承载潜力,并协调变形。这样既解决了地基强度不足的问题,又能满足变形的要求。由于本工程水电站底板高程较低,底板下软弱土层层底埋深较浅,故古黄河枢纽工程地基处理型式最终确定为水电站底板下采用12%水泥土换填处理,其余部位均采用管桩复合地基。经计算采用管桩复合地基较垫层法节省了348万元。

  二、管桩设计及试桩情况

  1.管桩设计

  根据地质勘察资料,管桩原设计方案为采用PC-500(100)-C60型钢筋砼预应力管桩,即为Φ500mmAB型桩,壁厚100mm,混凝土为C60,桩长6m和6.5m,间距根据各部位情况略有不同,桩顶设30cm11%水泥土和10cm素混凝土褥垫层。

  2.试桩情况根据管桩单桩承载力特征值及复合地基承载力特征值,本次管桩复合地基试验分A、B两组,分别对应于站下第二节翼墙和水电站侧公路桥部位。桩长6m试验结果3根试桩所测单桩竖向抗压承载力特征值为374.33kN,单桩复合地基承载力特征值为142.67KPa,均不符合站下第二节翼墙段设计要求;桩长6.5m试验结果3根试桩所测单桩竖向抗压承载力特征值≮488.5kN,单桩复合地基承载力特征值为134.23KPa,均符合设计要求。

  3.方案最终确定根据管桩复合地基试桩试验成果,对于不符合设计要求的部位桩长及桩距进行了调整,确定将部分位置的6m桩长调整为7.5m,并增加了7.5m试桩试验,经试桩试验后所测单桩竖向抗压承载力特征值为510.83kN,单桩复合地基承载力特征值为193.0KPa,均满足设计要求。

  三、施工工艺

  1.施工技术要求

  (1)施工工艺流程其施工工序为:测量定位→桩机就位调平→将管桩吊入打桩机桩帽内→管桩对准桩位调直→送桩至设计深度,必要时适当进行复打→将露出地面阻碍压桩机行走的桩头截去。

  (2)测量放样由专职测量人员将施工图上的桩位通过轴线控制点逐个测放在打桩现场,然后制作“样桩”,即在桩位中心点地面上打入一支长约30cm的钢筋,使其露出地面5~8cm,再在其上扎一小片红布条,并在当天计划施打的个桩位上,用白灰在“样桩”附近的地面上画上一个圆心与“样桩”重合,直径与管桩径相等的圈,以方便插桩。

  (3)桩机就位桩机进场安装调试好以后,行至桩位处,使喂桩口与地面的样桩基本对准,调平桩机,再次用吊线锤校核喂桩口中心与地面的样桩对准无误。

  (4)吊桩喂桩由于管桩节长较短,因此一般采用单点吊将管桩吊直,先将管桩头部插入桩锤下面的桩帽套内,再用人工扶住管桩下端将管桩桩尖(靴)在白灰圈就位。

  (5)桩身对中调直桩吊入后,由指挥员指挥将桩徐徐下降到桩离地面10cm左右,对准桩位,并将桩打入土中0.5~1.0m,暂停下打,再从桩的两个正交侧面用经纬仪或吊线锤校正桩身垂直度,待桩身垂直度偏差小于0.5%,同时桩帽、桩身、桩位之三中心线重合,并确认桩位未发生偏差时才可正式开压。

  (6)沉桩锤击打桩宜重锤低击,沉桩时因先前贯落度过大只能采用点击方式,然后才可连续锤击。第一节桩下沉时需防止管桩在自重压力下突然下沉并陷入地面以下,即发生“掉桩”事故,施工时,吊桩钢丝绳不可放松太多,先缓慢松绳以管桩自重下沉,若下沉不到位再采用桩锤重力触压管桩桩头使之继续下沉。

  (7)接桩当每节桩下沉至桩头露出地面0.5~1.5m时开始焊接第一节管桩。接桩时要求对位准确,为便于对位可在下节桩头临时焊接型钢挡柱,确保上下桩中线重合;焊缝坡口先用钢丝刷刷除泥土铁锈,露出金属光泽。

  (8)送桩送桩采用钢质送桩器或预制桩进行,应在送桩器侧面标出尺寸线,便于观察送桩深度。

  (9)收锤当桩尖被打入设计持力层一定深度时,施工人员即可考虑终止锤击。过早停打,则桩的承载能力达不到设计要求;过迟收锤,桩身、桩头可能被打坏。(10)管桩检测成桩后验收检测须应进行静载试验确定复合地基承载力。检测数量在同一条件下不应少于3根,且不宜少于总桩数的1%;当工程桩总数在50根以内时,不应少于2根。

  2.施工注意点

  (1)打桩顺序:自中间向四周对称打;当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施打;根据基础的设计标高,宜先深后浅。(2)施工大面积密集群桩时,应控制打桩速率,防止桩顶上涌,对上涌管桩应进行复打,打桩顺序可由中间相两侧或中间向四周施打。(3)为防止施工时桩机锤击产生扰动,可在桩区四周开挖进行减震。

  四、结语

  由于管桩在水利工程中应用较少,水利工程多处于河道河床上,地质条件复杂,地质勘察资料并不能完全真实反映地质情况,根据淮安市古黄河水利枢纽工程管桩基础处理施工经验,施工前须应进行静载试验确定单桩竖向抗压承载力以及复合地基承载力,特殊部位还须进行水平承载力试验,成桩后验收检测亦应进行静载试验检验复合地基承载力是否达到设计要求。通过对古黄河水利枢纽工程闸、站、翼墙等部位的桩基检测及施工期的沉降观测,均满足设计要求,且取得了良好的经济效益,并缩短了施工工期。预应力管桩具有高承载力、经济效益好、施工便捷、质量稳定可靠、环境污染少等众多优点,大量应用于工业与民用建筑。虽然目前管桩基础处理在水利工程上应用不多,实践经验尚不够丰富,但随着管桩技术的广泛应用和发展,以及其具备的较多优点,相信管桩将会广泛应用到水利工程上,技术水平也将会不断地得到提高。



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