高速公路预应力孔桩锤击法施工技术探究

2022-01-29 10:12司马莉
中国公路 2021年24期
关键词:桩帽单桩桩体

司马莉

(洛阳市公路事业发展中心,河南 洛阳 471000)

一、工程概况

某高速公路改扩建工程中,k1139+000~k1143+700为丘陵地貌,地层以上均属于粉质黏土属性的黄土,以下为泥岩和泥质砾岩层;k1143+700~k1148+423.024为河阶、河漫滩区域,上面主要为粉质黏土地层,夹杂部分杂填土和粉质土,下伏为洪积卵石。因该路段地质情况复杂,拟采用预应力混凝土孔桩加固地基,通过柴油锤、双动汽锤打桩施工。

二、施工技术要点

(一)试桩

试桩前,需根据实际情况选择合适的施工方式和机械整平场地。该工程通过柴油锤和双动汽锤两种机械重锤低打的施工方式,桩身每贯入1m记录一次用时和锤击次数;桩身最后1m每10cm记录一次数据,取两次试桩的最后10cm平均值作正式施工时的停打贯入值,单位以mm计算。

(二)打桩

当地基表层土质中夹杂块石等杂质影响沉桩时,可适当引孔。合理地选择施工桩帽和衬垫,将8cm~10cm厚的木垫用于桩身短、贯入阻力一般的情况;15cm~20cm厚的木垫用于桩身长、土层较软的情况,施工期间需随时观测并更换。打桩开始时,应起锤轻压或轻击数锤,待桩头打进土体后测量桩体的垂直度,并将桩体垂直度的倾斜偏差保持在1%取值内,桩位偏差同样不应超出桩径的2/5范围,当桩体垂直度和桩位偏差超过允许值时应通过固定式导杆矫正,不合格则应重打。坠锤和单动汽锤的下落距离应分别控制在2m和0.6m以内,视桩入土情况逐渐增加锤击频率,在预估深度或出现容易打进的情况时,应降低锤击速度从而降低拉应力,防止桩身开裂。

(三)接桩

接桩时,应尽量缩短停打时间,防止桩身四周的土壤因恢复导致常间断后桩身无法打入。桩头应按照焊接式结构进行设计连接,在下节桩和地面间需预留50cm~75cm空间,方便在下节桩桩头安装导向箍;对上节桩的就位施工起到积极影响,将两节桩中心线之间的偏差控制在2mm范围内。将上下桩保持齐平,安排两位焊工将坡口圆周对称点按照30°~45°的焊距角点焊4处~6处,不宜间断施工部,焊接厚度高出坡口1mm以上。

(四)成桩和稳桩

桩体施工结束后,需在桩帽施工前通过合规的防水材料彻底覆盖并包裹桩头,再用尼龙绳绑扎固定,避免桩体内和外界环境之间发生水分交换。

为便于预应力桩参数的检测,桩打进土体前应在桩两侧及桩架位置设置标尺,检测与控制成桩过程,并及时纠正成桩和稳桩过程中发生桩位偏差、桩垂直度偏差等现象。当检测结果显示桩体施加设计应力远超设计值和及规范值时,应重新勘探地质条件,并在调整预应力孔桩施工工艺后重新施工,而非继续检测和校正严重偏斜的桩体。在上节预应力桩起桩就位过程中,需通过经纬仪实时监测预应力桩垂直度及变动程度,保证上下节段预应力桩中心线位于同一条垂线,将错位偏差控制在2mm范围内后,严格按照相关规范点焊接桩,将铁片将上下节段间隙焊接牢固,并通过连续满焊的方式防止焊缝变形。

(五)桩帽施工

按照设计方法检测桩身实际承载力水平,待检测结果达到设计要求后再浇筑和安装桩帽。该工程预应力孔桩桩帽浇筑通过强度等级C30的混凝土现浇,实际浇筑尺寸为长×宽×厚=1.2m×1.2m×0.3m。测量标记出桩帽边线后,应开挖桩帽基槽,并浇筑5cm厚的保护层。浇注混凝土时倾落高度不得超过2m,并按照梅花形间隔30cm振捣。混凝土结构实际强度达设计值的75%时按照与模板安装程序相反的次序拆除立模,并按照设计要求覆盖薄膜并洒水养生至少7d,在桩身强度没有达到2.5MPa前不得承受荷载。在部分由于桩帽施工破坏桩间土的段落,碎石垫层施工之前应回填桩间土,通过人工手扶小型振动打夯机分层回填夯实,并控制好含水量,保证回填夯实的强度和稳定性。

(六)碎石垫层施工

桩帽施工后,应在其上铺设厚度30cm的碎石垫层,并将一层抗拉应变模量至少为185kN/m的三向土工格栅材料铺设在垫层底部。碎石垫层摊铺分层分段铺筑,先通过装载机平整垫层,再通过人工修整和水准仪控制摊铺厚度。碎石垫层外缘1m用反滤土工布反包施工,施工方式如图1所示。

图1 碎石垫层施工断面图

三、单桩承载力载荷检测

(一)检测方式

该工程主要通过锚桩反力装置进行单桩承载力检测,检测用千斤顶量程0kN~1000kN,并将千斤顶设置在桩顶处,使千斤顶施工机械设备的工作中心与试桩中心彻底贯通。桩周增设锚桩后所施加的反力将依次通过次梁、主梁后将地锚所施加的应力传递至桩顶。载荷传递结束后通过量程70MPa、精度0.5%的压阻压力传感器及RS-JYD静力载荷测试仪开展荷载量的检测。检测时,单桩上放置一块与单桩桩头面积相当的圆形承压板,板下用中粗砂垫平。对于所得数据,应在各级荷载施加结束的5min、15min、30min、45min和60min内测量并读取桩顶所实际发生的沉降量,当满足△s/△t<0.1mm/h条件后达到稳定状态。

(二)检测结果

根据单桩承载力载荷检测方式及过程可知,该工程单桩承载力载荷检测结果如表1所示。

表1 单桩承载力载荷检测结果

由表1可知,预应力孔桩测试点均可以最大加载压力的50%作为测点处实际承载力取值。该工程预应力孔桩试验场地检测结并未超过均值的30%,因此预应力孔桩承载力的特征值可采用其检测结果的均值。

四、结语

该工程通过试桩、打桩、接桩、成桩、桩帽、碎石垫层施工等施工技术要点,在预应力孔桩施工过程中加强质量控制,发挥了处置软弱土层的工艺优点。研究结果表明,通过锤击法施工的预应力孔桩经检测全部合格,抽检的单桩承载力特征值满足设计要求,道路工后沉降量小。

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