现浇混凝土薄壁管桩技术及其在工程中的应用

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1、现浇混凝土薄壁管桩技术及其在工程中的应用前言现浇混凝土薄壁管桩（下称PCC桩）是河海大学岩土工程研究所刘汉龙教授等人开发研制的一种软土地基加固专利技术，专利号ZL01273182.X，CN1367296A。是一种近年来刚刚兴起的新型优质高效桩型，在国内属于初期应用开发阶段。它是采用振动沉模自动排土，现场灌注混凝土而形成管桩来加固软土地基的。具体步骤是依靠沉腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入预定的设计深度，在腔体内现成浇注混凝土，之后振动拔管，在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。其加固效果好（1m桩径的管桩加固面积一般大于10m2）、施

2、工简易（加固同等面积软土地基效率提高40%以上）、成本节约（大直径管桩，节约大量砼）、适用范围广（多层及小高层建筑物、高速公路、市政道路、大型油罐及煤气柜、瀑气池、沉淀池、江河堤防等的地基处理），越来越被广泛应用于各种软基处理工程。本文以在建的京津高速公路天津段项目第六合同段软基处理工程为依托，介绍PCC桩的技术原理、施工组织、施工工艺及施工方法，并根据试验检测与其它几种类型的桩相比较，总结其技术的优越性和先进性，为以后PCC桩的施工总结经验，提供技术指导，借以增强我公司的技术水平，提升公司的品牌效应。现浇混凝土薄壁管桩技术原理一、技术原理振动沉模大直径现浇管桩动力设备是振动锤，振

3、动锤的两根轴上各装有偏心块，由偏心块产生偏心力。当两轴相向同速运转，横向偏心力抵消，竖向偏心力相加，使振动体系产生垂直往复高频率振动。振动体系具有很高的质量和速度，产生强大的冲击动量，将环形空腔模板迅速沉入地层。腔体模板的沉入速度与振锤的功率大小、振动体系的质量和土层的密度、粘性、粒径有关。振动体系的竖向往复振动，将腔体模板沉入地层。当激振力R大于以下三种阻力之和：刃面的法向力N的竖向分力、刃面的摩擦力F的竖向分力，腔体模板周边的摩阻力P的合力时（见下图），模板即能沉入地层；当R与N、F、P竖向分力平衡时或达到预定深度时，则模板停止下沉。由于腔体模板在振动力作用下使土体受到强迫震动

4、产生局部剪胀破坏或液化破坏，土体内摩擦力急剧降低，阻力减小，提高了腔体模板的沉入速度。同时挤压、振密作用使得环形腔体模板中土芯和周边一定范围内的土体得到密实。该成桩机理为：（1）模板作用。在振动力的作用下环形腔体模板沉入土中后浇注混凝土；当振动模板提拔时，同时混凝土从环形腔体模板下端注入环形槽孔内，空腹模板起到了护壁作用，因此不会出现缩壁和塌壁现象。从而成为造槽、扩壁、浇注—次性直接成管桩的新工艺，保证了混凝土在槽孔内良好的充盈性和稳定性。（2）振捣作用。环形腔体模板在振动提拔时，对模板内及注入槽孔内的混凝土有连续振捣作用，使桩体充分振动密实。同时又使混凝土向两侧挤压，管桩壁厚增加

5、。（3）挤密作用。振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩在施工过程中由于振动、挤压和排土等原因，可对桩间土起到一定的密实作用。挤压、振密范围与环形腔体模板的厚度及原位土体的性质有关。二、适用范围适用范围振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩技术适用于各种结构物的大面积地基处理。如（1）多层及小高层建筑物地基处理；（2）高速公路、市政道路的路基处理；（3）大型油罐及煤气柜地基处理；（4）污水处理厂大型瀑气池、沉淀池基础处理；（5）江河堤防的地基加固等。地基处理的土层，应以以下土层为代表：（1）表层土：有1～2m厚的填土，或可～软塑的素填土3～5m。（2）下部土层：以软～流塑状态的粉土、粉质粘土为

6、主体。（3）底部土层：以进入砂层为持力层，稍密的砂约1～2m，中密以上的进入该层0.5m；（4）对于砂土的夹层厚度不宜大于4m的土层。根据以上几点的要求，该机械设备制作的管桩应具有一定的承载力及抗水平的推力；该桩型同时也可放置钢筋笼及改进桩尖结构增大筒内土体的挤密作用，以提高其承载效果。现浇混凝土薄壁管桩在工程中的应用一、工程概况：京津高速公路天津中段工程是2008年奥运会重点工程，第六合同段工程路线起点位于北辰区霍庄子，从京津高速公路天津段工程第五标段终点开始，沿北京排污河西侧向北，经赵庄子东侧，接京津高速公路天津中段工程第七标的修筑起点为终点。起点桩号k37+638.23，终点

7、桩号k42+600，全长4.96公里。其中k38+942.5中桥桥头用现浇混凝土薄壁管桩进行软基处理，共2个工点，工程量12328m。二、自然地理概况1、地形、地貌：沿线主要为河流相或海相沉积，以粘土、亚粘土、砂层为主。地质情况见右图。3.94.3素填土3.2素填土3.62、气候、水文：本合同段所经地区属大陆性气候，年平均气温9.2-6.2度，月平均最高气温28.3度，最低亚粘土-17.2度。年平均降水量429mm，多细砂-18.2集中在5-8月份，相对湿度最大亚粘土