淺談河谷地區現澆薄壁筒樁處理技術設計

　　0 引 言

　　河谷地區的軟弱土層處理技術已經相對成熟，在實際工程中一般根據具體的土層特性和施工技術能力選擇相應的處理手段，常用的有強夯法、碎石樁法、吹填砂加固法等，不同的方法具有各自的技術特點[15]。其中現澆混凝土薄壁筒樁，是近些年迅速發展的一種樁基礎技術，在軟弱地基處理中有不少的應用。由於其具有一次沉樁、自動排土、成樁速度快、高效經濟、單樁承載力高、施工穩定性好等特點，因而獲得廣泛好評[6]。本文在介紹了現澆薄壁筒樁的技術原理、技術特點及施工技術的基礎上，論述了其質量控制方法，並對其軟土地基處理的效果進行了探討。

　　1 現澆薄壁筒樁技術原理與技術特點

　　樁孔施工前，應事先預製好環形樁尖，樁尖上部凸出，下部呈環錐狀;施工時把環形樁尖套入內外套管之間，確保樁尖上部環形凸面的內外側與內外套管的下端面接觸緊密;套管上部與樁頂壓蓋相連，內套管上部錐管穿過壓蓋，插入施力壓頭與出泥孔形成導通;將樁尖頭壓入土層;接著振動下沉，在成筒形孔的同時排出軟土體;放入鋼筋籠，灌注混凝土;最後拉出內外套管即成筒狀樁基。筒樁成孔器結構如圖1所示。（圖1略）

　　筒樁屬於薄壁結構，與常規樁相比具有施工組織方便、週期短等特點;與預製類、沉管類樁、鑽孔灌注樁等樁相比，筒樁避免了擠土效應，降低了因擠土導致的變形、斷裂等現象的發生;施工中無需泥漿迴圈，避免了對環境的汙染;空心結構節省了混凝土材料，降低了施工成本，提高了經濟效益;在軟基處理方面施工簡便，無需預壓，具有承載力高、沉降小等特點。

　　2 筒樁成樁施工技術

　　筒樁成樁施工技術的工序如下。

　　***1*** 根據設計樁點陣圖進行施工放樣，確定樁位。

　　***2*** 樁尖埋設。根據設計圖紙預製鋼筋混凝土樁尖，當養護達到設計強度後進行埋設;要求鋼套管與樁尖內外支撐平整接觸，一方面可以固定鋼套管，另一方面可以阻止土和地下水滲進空腔中。

　　***3*** 成孔器成孔。安裝成孔器時確保其與樁尖緊密咬合，沉管前應作密封防水檢查;沉管時嚴格控制樁架垂直度，沉管速度要均勻，深度需到達設計樁底標高。

　　***4*** 混凝土製備及運輸。混凝土的配合比應通過試驗確定;運輸過程確保連續不間斷，距離儘量短，防止發生離析現象。

　　***5*** 鋼筋籠吊裝及樁身灌注。樁尖沉至設計深度時，在鋼套管空腔中吊裝鋼筋籠，並固定位置。通過料斗將混凝土送入孔腔內時，成孔器的提升速度應保持在1～2 m·min-1，同時使用振動錘持續振動，確保灌注混凝土的良好密實度。灌注完成後拔出鋼套管。

　　***6*** 澆築樁頂蓋板。筒樁蓋板可以現澆，也可以預製。在澆築或安裝預製板時應鑿除部分標號較低的混凝土，同時保證樁頭的平整，如圖2所示。（圖2略）

　　3 質量控制方法

　　3.1 質量控制要點

　　***1*** 樁尖製作質量應符合技術規定，做到表面平整、密實;無麻面，混凝土強度不低於C30，樁尖上應標明編號及製作時間等資訊。

　　***2*** 在成孔器下沉的過程中，確保樁尖與鋼套管緊密接觸，保證空腔密封不進水，根據下沉方式及土體特性選擇合適的止水方式，常用的有纖維布或止水膠布等。

　　***3*** 沉孔速度取決於樁孔位置的地質情況，一般土層的沉孔速度為1～2 m·min-1，遇到較硬土層時，可適當降低下沉速度。下沉過程中保持成孔器的垂直度和排運土的通暢，並且在提升過程中不宜過度振動，否則會引起混凝土離析。

　　***4*** 澆築樁身的混凝土材料應滿足要求，設計混凝土配合比時應將其標號提高20%，坍落度宜在180～220 mm範圍內。為防止在灌注過程中發生卡管，儘可能選用卵石，且最大粒徑不應大於40 mm。運輸及灌注過程應連續作業，不間斷。

　　***5*** 由於河谷地區的工程特點，在樁基礎施工時要注意

　　監測周圍土體並觀測地下水，嚴格按照施工組織設計進行，做好施工記錄。

　　3.2 質量檢測手段

　　在筒樁施工中嚴格執行過程控制的原則，保證符合施工規範的要求。以下是幾種常見的筒樁檢測方法。

　　***1*** 靜載試驗法。通常用來確定單樁承載力，在河谷地區應對2～3根試樁進行載荷試驗，試樁的最大載荷應為設計荷載的2倍以上。

　　***2*** 低應變法。按照要求進行一定比例的抽選，主要檢查樁身的完整性及成樁混凝土質量。檢測方法有別於實心樁，至少均勻對稱佈置4個檢測點，根據樁長和位置選擇最佳的激發波和接受距離採集反射資料。

　　***3*** 高應變法。主要用於確定筒樁承載力，河谷地區的樁基礎以摩擦樁為主，在試驗時需對樁頂進行處理，根據設計值在1.0～1.5 m範圍內灌注實心混凝土，再進行錘擊。

　　***4*** 樁身強度檢測。在抽樣檢測時不能用鑽機直接取芯，宜用小型取芯機鑽薄壁取芯，芯樣直徑不小於10 cm。

　　***5*** 筒樁外壁觀測。這是檢測筒樁質量最直觀、最有效的方法，但是由於筒樁在河谷地區的特殊性，不能對所有的樁進行觀測檢測，因此該法只針對在低應變法檢測中存在異常現象的樁進行觀測。

　　3.3 合格標準

　　根據質量控制的要點和檢測手段，筒樁的檢測專案及合格標準見表1。

　　4 處理效果評價

　　本段河谷地區採用了多種不同的地基處理技術，根據不同的地質條件和施工技術特點選用了強夯法、振動碎石樁法及筒樁法，分別進行軟土地基處理。為保證處理效果，樁位附近進行了沉降觀測，並通過與理論公式計算預測沉降值進行對比，以驗證筒樁在河谷地區軟基處理中的實用性及可靠性。現場筒樁施工情況如圖3所示。（圖3略）

　　根據理論公式預測的沉降值與實測值對比分析見表2。從表中可以看出，經過筒樁技術處理過的地基沉降量與理論值相比偏低，說明在河谷地區採用筒樁技術對軟弱土層進行處理能有效加固穩定地基，確保了沉降量在工程允許範圍內。

　　5 結 語

　　本文對現澆薄壁筒樁的技術原理、技術特點、施工方法及質量控制方法做出總結與歸納，並結合工程實際對地基土進行沉降觀測，與理論計算值進行對比分析後得知其處理效果可以達到工程要求。在進行河谷地區軟弱土層處理前，應根據具體工程特點，詳細瞭解掌握其地質特點和施工技術能力，提出合理、有效、經濟、可行、安全的施工處理方案，以達到地基處理的目標，確保工程質量。

　　參考文獻：

　　[1] JTJ 017—96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規範[S].

　　[2] 鄧滿香.吹砂填海地基強夯加固研究[J].鐵道工程學報，2012***5***：1113.

　　[3] 高 璇，熊山銘.河谷地區填土地基沉降係數的確定[J].築路機械與施工機械化，2013，30***3***：3941.

　　[4] 朱明雙，莊禮濱.水平荷載作用下筒樁承載性狀數值研究[J].公路交通科技，2010***8***：2733.

　　[5] 鄭立敏.現澆混凝土薄壁筒樁在軟土地基處理中的應用[J].石家莊鐵道職業技術學院學報，2009，8***2***：2933.

　　[6] 孫賢福.現澆薄壁筒樁複合地基的研究[D].天津：天津大學，2005.