论文部分内容阅读
中图分类号： U457+.3 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
素混凝土桩是由水泥、碎石、石屑或砂加水拌和，用各种成桩机具制成的高黏结强度桩，是一种经济实用的地基处理桩型，适用于一般粘性土、粉土、淤泥质土、淤泥、松散至中密的砂土及人工填土等土层。据统计，素混凝土桩复合地基能使软弱地基承载力提高150%以上，甚至3～4倍，而且其施工成本较低。素混凝土桩具有地基承载力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、对施工场地基本无污染等优点，是一种高效的建筑地基处理方法，在各种建筑地基处理中应用非常广泛。
素混凝土桩加固机理
1、加固机理
素混凝土桩在地下水位较高的饱和粉土和砂土中施工，因其成桩的振动作用，将会对桩间土造成扰动，特别是高灵敏度土，会使其强度降低，土体内产生超孔隙水压力，若较好透水层上面还有透水性较差的土层时，刚刚施工完的素混凝土桩将是一个良好的排水通道，使孔隙水沿桩体向上排出，直到桩体结硬为止。这种排水作用通过现场桩体检验及静载试验不仅未对桩体强度产生明显影响，反而对减少因孔压消散太慢而引起的地面隆起和增加桩间土密实度大为有利。同时，扰动土随着恢复期的增长，结构强度逐渐恢复，桩间土承载力大于天然地基承载力，复合地基承载力亦有较大幅度提高。
2、 素混凝土桩的作用
（1）承担基础传来的竖向荷载及小部分水平荷载；
（2）对地基土产生一定的挤密作用，当采用非排土工艺施工时，可使桩间土得到一定程度的挤密，从而改善土质性能；
（3）成桩初期的素混凝土桩具有良好排水性能，直到桩体结硬为止。
3、桩间土的作用
（1）承担基础传来的竖向荷载及大部分水平荷载；
（2）对桩体进行约束，保证桩体正常工作。
3、工程实例
1、工程概况
本文主要依据是针对广州市番禺区某快速干线项目素混凝土桩施工进行的技术总结。本项目中道路主线K4+173.5～K4+300段、K2+900～K3+136.5段位两段道路进行素混凝土桩地基处理。
本项目路基段位于农田区，其中软土层厚度为13.0m~16.0m，为淤泥及淤泥质土。淤泥层埋置深度约4.0m~10.0m，厚度约3.5m~8.0m，该段淤泥层含水量约70%、孔隙比1.993、压缩系数1.534Mpa-1、压缩模量1.95Mpa，呈流塑状，具高压缩性；淤泥质土层埋置深度约13.0m~16.0m，厚度约7.0m~15.0m，该段淤泥层含水量约40%~50%、孔隙比1.194、压缩系数0.826Mpa-1、压缩模量2.66Mpa，呈流~软塑状，具高压缩性，局部夹薄层的粉砂和可塑性粉质粘土。按照设计要求，路基段需要采用素混凝土桩工艺进行软基处理，而素混凝土桩多用振动沉管机施工，也可用螺旋钻机。按照本项目的地质情况，采用素混凝土桩工艺施工难以成桩，或者成桩时桩体充盈系数较大，直接影响旁边桩体施工，特别是采用振动沉管工艺，因此只能在施工工艺上进行相应的控制，使素混凝土桩能成形，并且达到软基处理的目的。
施工控制
由于本工程中淤泥层较厚，成桩效果较差，施工过程中采取了以下施工控制措施：
2.1 改变原材料配合比及塌落度
原设计混合料的参考配合比为：水泥：石 屑：碎石：水=25%：20%： 46%：9%，塌落度为180mm，如果按此配合比施工，只能采用现场拌和，施工速度较慢，且塌落度过大，在本工程的地质条件下容易发生缩颈、断桩，或者因为施工充盈系数较大，难以成桩。因此，将桩身材料更改为C15厂拌混凝土，配合比为：水泥：砂：碎石：水=20%：7%：：45%：8%，塌落度为50mm。采用厂拌混凝土，生产批量大，施工速度快，强度比原设计混合料高，早期强度上升快。
2.2 控制拔管速度
严格控制拔管速度，确保拔管速度在1.5m/min以内，拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩项浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。由于淤泥层较厚，施工时可能存在较大充盈系数，因此拔管过程中要时刻检验管内是否有填料，如管内填料不足，要补加填料方可继续拔管，防止由于施工时充盈系数过大而造成沉管向上拔时管内材料已流失，从而发生断桩质量事故。
2.3调整临近桩施工顺序
由于淤泥层较厚且含水量较高，施工时充盈系数局部会偏大，且桩身料早期强度偏低，新打桩将会挤压已打桩，使已打桩形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案，且至少隔开两根桩位，素混凝土桩施工顺序考虑隔排隔桩跳打，施打新桩时与已打桩间隔时间不应少于七天，以确保施工质量。
3、质量保证措施
桩施工的每一个环节，严格按照设计要及相应的规范进行检测和控制。
1、开工前在施工场地范围内进行工艺性试桩，确定拔管速度、单桩混合料投入量、施打顺序等施工参数；
2、加强施工监测，施工前测量场地标高，打桩过程中随时观察地面是否发生隆起，以判断是否发生断桩；打新桩时注意已打桩桩顶标高的变化，尤其是桩距最小部位的桩，对桩顶上升量较大的桩或者是发生质量事故的桩要开挖察看；
3、通过施工监测发现桩顶上升量较大，且桩数较多时，可对桩逐个进行快速静压，使可能断裂并脱开的桩连接起来，消除断桩对复合地基承载力的不良影响；
4、饱和软土（尤其是塑性指数较高的软土）地段，宜采用静压振拔技术，即沉管时不启动电动机，借助桩机自重将套管沉至预定标高，填料后启动电动机振动拔管；
5、依照设计要求设置保护桩长，确保成桩质量；
6、采用机械配合人工清除保护土层，然后进行桩头处理。
4、 质量通病处理措施
1、缩径或断桩采用振动沉管法施工時，拔管速率太快易造成。施工过程中振动沉管还是振动拔管都将对周围土体产生扰动或挤密。施工振动可使土体密度增加,场地发生下沉。
不可挤密的土则要发生地表隆起,桩距越小隆起量越大,以至于导致已打的桩产生缩径或断桩,桩距越大施工质量越容易控制。因此在桩基设计时布桩应合理,桩距尽量控制在大于4倍桩径。
对于出现的断桩可按部位不同，采用以下处理方法：
1、对于1.5m以内的浅层断桩可采用砍除后接桩的办法，大于1.5m深度开挖会造成邻桩剪断。接桩应采用强度高出桩身一级的混合料进行接桩。接桩部分的桩径应比设计桩径大20cm，与既有桩体的咬结长度不小于20cm，如下图：
CFG桩接长示意图
1接桩混凝土2CFG桩身3设计桩顶标高
2、对于大于1.5m深的断桩可采用“跑桩”的办法进行处理。跑桩即为将桩机配至2倍设计单桩承载力后依次对深层断桩进行一遍压桩。
3、桩身砼离析
离析桩多是在砼质量问题造成的，必须经常检查砼的坍落度，不符合要求的砼禁止使用。一般坍落度应控制在160～200mm。坍落度太大，易造成泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离。
4、桩体裂缝
桩体裂缝一般发生在浅部，离桩顶1 m左右。产生裂缝的原因主要有：用大锤横向锤击，力量太大；桩间土采用机械挖土，开挖过程中机械碰撞桩体；成桩后桩体附近机械行走挤压，桩体尚未达到一定强度，易产生裂缝；桩顶砼密实度不够也易产生裂缝。
4、结语
素混凝土桩具有在淤泥厚度大，淤泥含水量高的软基处理中使地基承载力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、对施工场地基本无污染等优点，并通过挤密效果使地基能迅速达到强度，对加快工期有很好的效果 。
本项目中道路主线K4+173.5～K4+300段位；道路主线K2+900～K3+136.5段，两段道路进行素混凝土桩地基处理。现场进行了单桩低应变，以及复合地基承载力检测，各项结果表明施工本施工技术达到了设计以及规范要求。取得了很好的社会和经济效益。非常适合在珠江三角洲地区推广使用。
1、前言
素混凝土桩是由水泥、碎石、石屑或砂加水拌和，用各种成桩机具制成的高黏结强度桩，是一种经济实用的地基处理桩型，适用于一般粘性土、粉土、淤泥质土、淤泥、松散至中密的砂土及人工填土等土层。据统计，素混凝土桩复合地基能使软弱地基承载力提高150%以上，甚至3～4倍，而且其施工成本较低。素混凝土桩具有地基承载力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、对施工场地基本无污染等优点，是一种高效的建筑地基处理方法，在各种建筑地基处理中应用非常广泛。
素混凝土桩加固机理
1、加固机理
素混凝土桩在地下水位较高的饱和粉土和砂土中施工，因其成桩的振动作用，将会对桩间土造成扰动，特别是高灵敏度土，会使其强度降低，土体内产生超孔隙水压力，若较好透水层上面还有透水性较差的土层时，刚刚施工完的素混凝土桩将是一个良好的排水通道，使孔隙水沿桩体向上排出，直到桩体结硬为止。这种排水作用通过现场桩体检验及静载试验不仅未对桩体强度产生明显影响，反而对减少因孔压消散太慢而引起的地面隆起和增加桩间土密实度大为有利。同时，扰动土随着恢复期的增长，结构强度逐渐恢复，桩间土承载力大于天然地基承载力，复合地基承载力亦有较大幅度提高。
2、 素混凝土桩的作用
（1）承担基础传来的竖向荷载及小部分水平荷载；
（2）对地基土产生一定的挤密作用，当采用非排土工艺施工时，可使桩间土得到一定程度的挤密，从而改善土质性能；
（3）成桩初期的素混凝土桩具有良好排水性能，直到桩体结硬为止。
3、桩间土的作用
（1）承担基础传来的竖向荷载及大部分水平荷载；
（2）对桩体进行约束，保证桩体正常工作。
3、工程实例
1、工程概况
本文主要依据是针对广州市番禺区某快速干线项目素混凝土桩施工进行的技术总结。本项目中道路主线K4+173.5～K4+300段、K2+900～K3+136.5段位两段道路进行素混凝土桩地基处理。
本项目路基段位于农田区，其中软土层厚度为13.0m~16.0m，为淤泥及淤泥质土。淤泥层埋置深度约4.0m~10.0m，厚度约3.5m~8.0m，该段淤泥层含水量约70%、孔隙比1.993、压缩系数1.534Mpa-1、压缩模量1.95Mpa，呈流塑状，具高压缩性；淤泥质土层埋置深度约13.0m~16.0m，厚度约7.0m~15.0m，该段淤泥层含水量约40%~50%、孔隙比1.194、压缩系数0.826Mpa-1、压缩模量2.66Mpa，呈流~软塑状，具高压缩性，局部夹薄层的粉砂和可塑性粉质粘土。按照设计要求，路基段需要采用素混凝土桩工艺进行软基处理，而素混凝土桩多用振动沉管机施工，也可用螺旋钻机。按照本项目的地质情况，采用素混凝土桩工艺施工难以成桩，或者成桩时桩体充盈系数较大，直接影响旁边桩体施工，特别是采用振动沉管工艺，因此只能在施工工艺上进行相应的控制，使素混凝土桩能成形，并且达到软基处理的目的。
施工控制
由于本工程中淤泥层较厚，成桩效果较差，施工过程中采取了以下施工控制措施：
2.1 改变原材料配合比及塌落度
原设计混合料的参考配合比为：水泥：石 屑：碎石：水=25%：20%： 46%：9%，塌落度为180mm，如果按此配合比施工，只能采用现场拌和，施工速度较慢，且塌落度过大，在本工程的地质条件下容易发生缩颈、断桩，或者因为施工充盈系数较大，难以成桩。因此，将桩身材料更改为C15厂拌混凝土，配合比为：水泥：砂：碎石：水=20%：7%：：45%：8%，塌落度为50mm。采用厂拌混凝土，生产批量大，施工速度快，强度比原设计混合料高，早期强度上升快。
2.2 控制拔管速度
严格控制拔管速度，确保拔管速度在1.5m/min以内，拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩项浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。由于淤泥层较厚，施工时可能存在较大充盈系数，因此拔管过程中要时刻检验管内是否有填料，如管内填料不足，要补加填料方可继续拔管，防止由于施工时充盈系数过大而造成沉管向上拔时管内材料已流失，从而发生断桩质量事故。
2.3调整临近桩施工顺序
由于淤泥层较厚且含水量较高，施工时充盈系数局部会偏大，且桩身料早期强度偏低，新打桩将会挤压已打桩，使已打桩形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案，且至少隔开两根桩位，素混凝土桩施工顺序考虑隔排隔桩跳打，施打新桩时与已打桩间隔时间不应少于七天，以确保施工质量。
3、质量保证措施
桩施工的每一个环节，严格按照设计要及相应的规范进行检测和控制。
1、开工前在施工场地范围内进行工艺性试桩，确定拔管速度、单桩混合料投入量、施打顺序等施工参数；
2、加强施工监测，施工前测量场地标高，打桩过程中随时观察地面是否发生隆起，以判断是否发生断桩；打新桩时注意已打桩桩顶标高的变化，尤其是桩距最小部位的桩，对桩顶上升量较大的桩或者是发生质量事故的桩要开挖察看；
3、通过施工监测发现桩顶上升量较大，且桩数较多时，可对桩逐个进行快速静压，使可能断裂并脱开的桩连接起来，消除断桩对复合地基承载力的不良影响；
4、饱和软土（尤其是塑性指数较高的软土）地段，宜采用静压振拔技术，即沉管时不启动电动机，借助桩机自重将套管沉至预定标高，填料后启动电动机振动拔管；
5、依照设计要求设置保护桩长，确保成桩质量；
6、采用机械配合人工清除保护土层，然后进行桩头处理。
4、 质量通病处理措施
1、缩径或断桩采用振动沉管法施工時，拔管速率太快易造成。施工过程中振动沉管还是振动拔管都将对周围土体产生扰动或挤密。施工振动可使土体密度增加,场地发生下沉。
不可挤密的土则要发生地表隆起,桩距越小隆起量越大,以至于导致已打的桩产生缩径或断桩,桩距越大施工质量越容易控制。因此在桩基设计时布桩应合理,桩距尽量控制在大于4倍桩径。
对于出现的断桩可按部位不同，采用以下处理方法：
1、对于1.5m以内的浅层断桩可采用砍除后接桩的办法，大于1.5m深度开挖会造成邻桩剪断。接桩应采用强度高出桩身一级的混合料进行接桩。接桩部分的桩径应比设计桩径大20cm，与既有桩体的咬结长度不小于20cm，如下图：
CFG桩接长示意图
1接桩混凝土2CFG桩身3设计桩顶标高
2、对于大于1.5m深的断桩可采用“跑桩”的办法进行处理。跑桩即为将桩机配至2倍设计单桩承载力后依次对深层断桩进行一遍压桩。
3、桩身砼离析
离析桩多是在砼质量问题造成的，必须经常检查砼的坍落度，不符合要求的砼禁止使用。一般坍落度应控制在160～200mm。坍落度太大，易造成泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离。
4、桩体裂缝
桩体裂缝一般发生在浅部，离桩顶1 m左右。产生裂缝的原因主要有：用大锤横向锤击，力量太大；桩间土采用机械挖土，开挖过程中机械碰撞桩体；成桩后桩体附近机械行走挤压，桩体尚未达到一定强度，易产生裂缝；桩顶砼密实度不够也易产生裂缝。
4、结语
素混凝土桩具有在淤泥厚度大，淤泥含水量高的软基处理中使地基承载力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、对施工场地基本无污染等优点，并通过挤密效果使地基能迅速达到强度，对加快工期有很好的效果 。
本项目中道路主线K4+173.5～K4+300段位；道路主线K2+900～K3+136.5段，两段道路进行素混凝土桩地基处理。现场进行了单桩低应变，以及复合地基承载力检测，各项结果表明施工本施工技术达到了设计以及规范要求。取得了很好的社会和经济效益。非常适合在珠江三角洲地区推广使用。