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小直径钢管桩解决偏孔灌注桩施工技术

1· 小直径钢管桩的特点
    小直径钢管桩与传统的抗滑结构相比，具有以下特点。
    1) 比等直径的普通抗滑桩抗弯强度高。
    2) 布桩形式灵活多变。可根据需要或垂直或斜布成桩，也可成排布置或交叉成网状布置。
    3) 施工迅速、安全，施工机具小而轻，用普通的地质钻机甚至是手摇钻就能成孔。在施工条件受到限制，传统桩的施工设备无法展开的情况下( 如桥面下净空面积很小，或者施工场地在偏远地区时) ，钢管桩施工非常方便。
    4) 桩孔孔径小，因此对基础和地基土产生的附加应力甚微，施工时对原有基础影响小，不干扰构造物的正常使用; 对邻近建筑物没有不利影响，可在小面积现场进行非常密集的打桩施工; 施工噪声小，非常适合在城市居民集中区域施工。
    5) 小直径钢管桩可以在地质条件非常复杂的环境下施工，如在卵石和漂石地基、软黏土地基、流砂地基以及地下水位相对较高的地基等的施工。小直径钢管桩在这种地质条件较差的地基上施工有不可替代的优势。此外，由于传统桩中的注浆混合物要采用承受荷载，混凝土是不二选择，而在小直径钢管桩中，荷载几乎全部由钢筋承受，所以注浆混合物设计灵活，因此在地质条件非常恶劣的情况下，可以设计出能够抵抗地下水或基础土壤侵蚀的注浆混合物来保护钢筋。
    2· 工程实例
    2． 1 项目简介
    黄陂小学东侧路及联和南路东延长线道路工程位于黄陂片区的中部，起点接联和路与惠联路( 联和南路) 交叉口，向东跨越乌涌，从黄陂村北侧穿过，与旭日路相交，向南沿着黄陂小学东侧，终点交于广汕公路。本项目由黄陂小学东侧路与联和南路东延长线两条路组成，黄陂小学东侧路长741． 739m，联和南路东延长线长1 043． 473m，全长1 785． 212m，宽40m。
    本项目跨越现状乌涌河，设置一条两跨预制小桥，小桥长45． 04m，宽46． 5m，高5． 49m。施工内容有: 道路工程、桥涵工程、交通工程、给排水工程、电力管沟工程、通信管道工程、照明工程、绿化工程共八项。其中桥涵工程乌涌中桥分左右两幅，左幅桥面宽25． 0m，横断面由5． 5m 人行道及非机动车道+ 19m机动车道+ 0． 5m 防撞栏组成; 右幅桥面宽21． 5m，横断面由0． 5m 防撞栏+ 15． 5m 机动车道+ 5． 5m 人行道及非机动车道组成。
    桥梁上部采用2 × 20m 预应力简支空心板，下部采用柱式桥墩，基础采用钻孔灌注桩基础，桥台采用桩基接盖梁; 桥面采用混凝土现浇层+ 水泥基渗透结晶型防水材料+ 沥青铺装; 箱涵二道，采用混凝土现浇。
    根据勘察结果，拟筑道路沿线场地内的特殊性岩土主要为填土、软土、残积土及风化岩。填筑土①由新近堆填而成，大部分地段该层尚未完成自重固结，强度低，压缩性较高，渗透性偏大，因此容易产生不均匀沉降; 软土，即淤泥③1，其主要特征为: 天然含水量高，孔隙比大，压缩性高，强度低，渗透系数小; 强积土及风化岩，在原始状态下强度较高，但具有孔隙度大，浸水易软化、崩解的特征。
    新建乌涌中桥跨越乌涌河，河涌宽6 ～ 8m，平时水深0． 2 ～ 0． 5m，河水水量受上游水库、季节变化及大气降水影响，原始地貌单元为河漫滩，现场地为河堤。根据钻孔揭露的岩性，上部为第四系填筑土层、冲洪积层，下伏基岩为燕山期花岗岩。
    根据勘察结果，场地内地质条件复杂。根据黄陂小学东侧路及联和南路东延长线市政工程乌涌中桥桥桩的情况，乌涌中桥共有桩28 根，已完成13 根，9根桩尚未开孔，另有6 根桩因地层的岩层裂隙发育且节理面倾斜，导致出现成孔偏斜，经多次纠偏仍不能保证垂度，针对上述情况，经专家及各相关部门认真研究讨论后形成纪要如下。
    1) 对斜孔桩位及尚未开工的桩位施作勘察超前钻，确定岩性变化和持力层深度。
    2) 在设计理念上建议对中风化岩面以下的桩侧摩阻力加以考虑，复核基桩承载力和终孔深度。
    3) 对于纠偏仍不能确保垂直度的桩位建议采取如下方法处理: ①扩大桩径，减少入岩深度; ②提前终孔，在灌注完成后采用补微型钢管桩。
    根据实际偏孔情况，在综合分析以往施工数据和常见解决偏孔方法的基础上，提出解决偏孔方案，并对不同方案的优劣展开综合分析和比较，以选取适合本工程的解决偏孔方案。在优化常规解决偏孔方案的基础上，提出了小直径钢管桩在解决偏孔灌注桩中的技术研究。
    2． 2 工作机理和方案设计
    因岩层有断层、倾斜现象，且岩层的荷载强度无法达到设计要求，冲孔桩机重复冲进依然无法达到设计要求，方案实施时先下钢筋笼浇筑混凝土成桩，待其达到一定强度后再进行钻孔到倾斜岩面下打进小钢管，同时向小钢管中注入混凝土成桩。
    这样处理有以下作用: ①解决冲孔桩荷载无法达到设计要求的问题; ②由于消除了倾斜岩的冲击偏向作用，纠偏成功率高; ③可有效降低重复冲进所耗费的时间，对于缩短工期效果显著; ④并能有效节省因重复冲进所耗费的人工及机械成本。
    小直径钢管桩相关尺寸如图1所示。

    2． 3 施工工艺流程和操作要点
    2． 3． 1 施工工艺流程(见图2)

    2． 3． 2 操作要点
    在发生偏孔时，需根据地质报告或各灌注桩超前钻资料，结合实际偏孔位置判定此次偏孔是否属于斜岩偏孔，并且排查其余导致偏孔的原因。
    1) 钻孔
    钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括机具设备的检查和维修。钻机就位后，应认真调平对中，要求转盘中心同支架上的吊滑轮在同一铅垂线上。在钻进过程中要经常检查，如稍有倾斜或位移，应及时纠正，使成孔后的垂直度不超过1 /100。钻孔时应注意以下事项: ①开钻时应慢速钻进，待钻头全部进入地层后，方可加速钻进; ②然后调节钻机水平液压臂使钻杆基本就位至设计布孔位置; ③再配合定位标尺精确定位; ④在保持钻杆垂直的情况下，钻进至设计深度; ⑤利用冲孔桩机的小卷扬机配合人工装、拆钻杆; ⑥钻杆定位误差需控制在2mm 以内，钻机深度误差控制在50mm 以内; ⑦每条桩钻3个孔。
    2) 下钢导管
    将钢管前端加工成尖锥状，尾部焊Ф6 加肋筋。除尾部1m 外，管壁四周钻注浆孔。钢管插入及孔口要密封处理。钢管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度≥90%管长。钢管尾端除焊上挡圈外，再用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露足够长度，并与钢支撑焊接在一起。钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。注浆前导管孔口先检查是否达到密封标准，以防漏浆。
    3) 注浆
    采用高压注浆泵压注浆，注浆压力为1． 0 ～1. 5MPa，当注浆压力达到终压并保持20min 以上，但进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。
    2． 4 施工结果评价
    根据广州开发区工业发展集团有限公司《黄陂小学东侧路及联和南路东延长线市政工程乌涌中桥部分桥桩出现斜孔处理的会议纪要》，乌涌中桥部分桥桩出现斜孔情况严重。通过采用小直径钢管桩在解决偏孔灌注桩中的技术研究与应用，达到了预期效果，而且大大节约了工期和成本。由于施工过程控制得当，使得工程最终分别提前5 天达到业主既定的节点工期目标。并都节省了90 多万元的工程成本。成功解决了工程中遇到的实际难题，保证了工程质量，没有发生一起安全和质量事故。
    2． 5 经济效益
    黄陂小学东侧路及联和南路东延长线道路工程乌涌中桥冲孔桩的总造价1 265 709． 77 元，每根为造价为45 203． 9 元。其中乌涌中桥共有6 根1． 2m 直径冲孔桩无法用传统方法纠偏，乌涌中桥冲孔桩6 根总造价为271 223． 4 元，若增大到2m 桩径，则增加的成本为207 495． 45 元。小直径钢管桩成本为2 220元，节省费用205 275． 45 元。

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点击次数：更新时间：2015-7-10 16:10:35 【打印此页】【关闭】

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