如何减少预应力管桩施工时的挤土影响 影响，堑＿圭 使竽的单桩承载力堡高， 了 土 应．。要 少预应．力．管 干甘 ｎ……： …『． …日．、 三、，＾一’ 承载力等方面考虑。并从这几个方面出发，采取 ’＿ － …，而在地面 下较深层土体， … 。 … 。 …’ 由于覆盖土层压力作用不能向上隆 …一 ……。 ‘一 …一 的程中向桩周发生较大的侧向位移和隆起。在地面附近的土体是向上 承载力提高是许多综合因素决定的譬 茎篓萎 霎 ＿ 导慧 工程桩检测的承载力大幅超过设 赫 。要 管左Ｔ １．、 寺对苗 起，就向水平方向挤压。由于群桩施工中的迭加作用，会使已经打入 茬蒜 蕞 。 茬 八， 日贝什丁匈 ，竺 ・ ．箸 ｛ 计值的普遍情况惹来不少非议，有的建设单位埋怨设计和勘察人员太７０ｃｍ－８０ｃ 。莘主要表 在 ．几个方覃： ，． ．． 。． ． 保守，经验较少的设计人员则对设计试桩检测和勘察报告数据的真实 １压桩时桩周土曼 压密 土 水平移动和垂 ｕｊ …５浔０ｃ ｍ吐许－６ Ｏｃ镯ｍ ，八’ 口、Ｊ 王 划 性产生质疑。但多数工程专业人员都能认识到工程桩施打后，桩间土直隆起，并且可对周围建筑物及地下管线有一定影响； 受到挤密桩侧摩擦阻力提高了，土壤压缩性愈小，桩对土的置换率愈 １．２压桩使土中超孔隙水压力升高，造成土体破环。未破坏的土 大，这种挤土效应就会更大，有的多桩承台因压桩力超过桩身强度太体也会因为孔隙水压力的不断传播和消散而蠕变，导致土体垂直隆 多而不能沉到设计标高，只有及时截桩，否则桩机不能行走，影响工程起和水平位移 施工，而桩端不在同一标高，甚至不在同一持力层，这是结构设计人员 １．３压桩过程中桩周土体被剧烈扰动，土的原始结构受到破环， 最不愿意接受的事实。因此设计和勘察人员向施工单位提出调整打桩土的工程性质发生改变。 顺序以缓解挤土效应对沉桩的影响。但是调整打桩顺序只是让一部分 １．４施工过程中焊接时间过长，桩的接头较多而且焊接质量不 桩在桩周土挤密前打下去，而桩周土在打桩后又会因后打桩的影响而好或者桩端停歇在硬夹层。施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量 再次被挤密，挤土效应对单桩承载力提高的最终结果是相同的。调整太多，压桩速率太快，布桩过多过密，这些都加剧了挤土效应。 （上接第２２９页） 节点拉板。每台吊索塔架需８组拉缆：前方４组和后方４组。吊索采 纵横移设备，可作上下、左右、前后移动。 用高强钢丝制作，两端均采用可张拉的冷铸墩头锚。吊索上端通过上 ３．３．３测试工作测试工作包括中线、挠度、大气和钢梁温度、钢 锚箱与塔顶顶部拉板销接，下端通过下锚箱与钢梁节点拉板销接。锚 梁应力测量。钢梁悬臂架设阶段，每拼出１２ｍ进行一次中线、挠度、 箱由分配梁、垫梁、拉板和盖板组成，用以组合各根分索共同均布受 应力测量并和电算值比较，以对钢梁架设质量进行监控，为钢梁合拢 力。为了能够在挂索及初张拉时安置吊索的张拉千斤顶，上、下锚箱 提供数据，同时绘出一昼夜内时间温度曲线，通过同步观测，测出不 均设计有供千斤顶放置的空间，以利于调整吊索的操作。 同温度、日照下钢梁中线、挠度变化资料，以选择适当的合拢时间。控 ３．２．３辅助结构设计辅助结构，即万能杆件系统。万能杆件系 制杆件的应力测定工作包括布置测点、测出原始初读数及各阶段的 统与中心立柱连接组成完整的空间整体结构。 应力测定。 ３．２．４计算分析设计荷载及约束条件：水平荷载（Ｈ）：风力，按 ３．３．４计算工作预先计算合拢节间由于温度、外力荷载、支承 《铁路桥涵设计规范》中公式进行计算；竖向荷载（Ｖ）：自重＋吊索竖 条件等变化因素造成的梁端变位情况，以选择最佳的合拢方案。钢梁 向分力；弯矩（Ｍ）：风力引起的弯矩；约束条件：塔底铰结，塔顶考虑 计算的刚度系数应在悬臂拼装过程中根据实测资料预以修正。 拉索的扶正作用设顺桥向水平约束。稳定计算：吊索塔架的设计计算 ３．３．５工艺制定合拢前应制定合拢口临时锁定，进行合拢杆件 力学模式为轴心受压杆件。总体稳定按《铁路桥梁钢结构设计规范》 安装的工艺措施。并对两岸分工、合拢步骤、安全质量注意事项及关 中的偏心受压构件稳定计算公式进行计算。 键的技术措施等作好交底工作。 ３＿２＿５电算建立空间模型，加入荷载，并按上述约束情况计入 ３．３．６安装系杆合拢所需临时预应力束跨中合拢采用先合拢 边界条件，将中心立柱及连接缀杆、项部拉板等均按其实际刚度及截 主桁拱再合拢系杆的顺序，当主桁拱合拢以后，采用合拢顶拉设备实 面面积离散为若干梁元，计算出梁元的应力，进行截面设计。同时也 现系杆合拢。 可进行稳定分析，稳定系数必须大于规范要求值４～５。 ３．３Ｉ７其他准备工作合拢前，已拼梁段高强度螺栓必须全部终 ３．３合拢设计 拧。千斤顶、压力表等必须齐备，并经检验合格。合拢节间的杆件，螺 ３．３．１跨中合拢是架梁过程中的关键工序，本桥合拢孔跨度大， 栓经过检查备足。脚手架等安全设施、照明、通讯设备，通过检查备 受日照影响，钢梁平面弯曲变形、温度伸缩量亦大。合拢孔位于江心 齐。制定合拢前后各类观察、测量、测试资料记录的表格和记录汇报 高空，气候变化因素复杂，为此，必须事先做好充分准备，应电算好各 制度。联系气象预报，选择合适天气合拢。 种资料，对施工人员反复交底，准备好一切不利因素的应变措施：全 ４总结 桥设置统一指挥，严密分工；选定无风、无日照影响，气温变化不大的 通过施工先行段进行总结、分析、改进，平行、顺序安排工序作 一段时间（如傍晚或清晨）连续作战，抓紧在最短时间内一气呵成。本 业，合理安排劳动力资源，加强对作业人员的教育培训，是解决无砟 桥跨中合拢分为主桁拱合拢和系杆合拢。合拢前要进行以下工作： 轨道道床施工安全、质量、进度、工效等方面问题的关键。 ３．３＿２墩顶布置合拢前，两岸各悬臂拼装１３８ｍ，２４＃、２５＃号墩 参考文献： 均为临时固定支座，２３＃、２６＃墩均为ＩＩＳＢＣ活动支座。根据计算值确定 …中国铁路工程总公司．＜客运专线施工技术指南＞【Ｍ】．北京：铁道部经 ２４＃、２５＃墩支座相对于２３＃、２６＃墩的顶高量。墩顶均设置顶落梁及 济规划研究院２００５年．６Ｏ一６６页 ２３０ Ｉ 工程技术 时遇到浅部（３—４Ｍ）的老基础、大孤石，较深部（２ＯＭ左右）的硬塑 填，施工过程中加强对垂直度的控制。 老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。 当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩，沉桩时发现不垂直应 ２．３斜桩静压桩机机械维修不及时，如液压系统漏油导致桩机 及时纠正，必要时应把桩拔出重打，桩进入一定深度后，不宜采用移动 支撑下滑；静压桩机自重加配重总重量大，桩机基础如不平整坚硬，沉 机架进行校正，以免发生断桩，应采取其他措施。采用预钻孔法时，严 桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移；施工中桩身 格控制钻孔垂直度。桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工， 不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；接桩时桩身、桩帽不在同一直线 基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压 上；施工顺序不当，导致应力扩散不均匀：尤其是有地下室深基坑的承 力在桩身上产生附加弯矩，以确保桩基工程的桩身结构的完整性。 台相邻桩身过近过密，使先施工的一边已有孔洞，再施工一面时桩身 ３．４桩身破坏的防治方法选用桩机合理有效的施工方法，控制 极易滑动；沉桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧：采用预钻孔法 桩身的垂直度，避免斜桩的发生。控制好桩机施工终止条件，对纯摩 时，钻孔垂直偏差较大，沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移；桩 擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对长度大于２１ ｍ的端承 布置过多过密，沉桩时发生挤土效应；基坑开挖方法不当，一次性开挖 摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对长１４—２１ｍ静 深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形。 压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压 ２。４桩身破坏施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆 力值未能达到设计要求，但桩顶标高已达到设计标高，宜继续送桩 不平整导致桩端应力集中，使桩帽滑落或桩头爆裂：桩机施工压力值 （１ｍ范围内），直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单 超高；桩机施工过程中桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直 位联系，出具处理方案。桩机施工结束后合理的进行土方开挖以及凿 度，导致桩身断裂 施工结束后人工凿桩野蛮施工以及桩机施工后不 桩施工，必须强调土方开挖过程中的施工质量与水平，将直接关系到 合理的土方开挖；桩身材料质量。 桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。施工过程中应加强对桩身 ２．５桩身拾高施工过程中由于挤土效应可能引起局部桩身抬 原材料的检查验收。施工中发生桩身破坏，宜采用小应变等有效的手 高，尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降。 段检测桩身情况，确定处理方法。 ３对挤土效应的防治方法 ３．５桩身抬高的防治方法桩基完成后宜对桩身进行复压１—２ ３．１挤土效应和振动影响的防治方法控制布桩密度，对桩距较 次，甚至多次，即所谓“跑机”。同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能 密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小５Ｏ～ 进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般７～２１天。 １００ＭＭ，深度宜为桩长的１／３—１／２，施工时应随钻随打：或采用间隔 桩基施工完成后宜进行必要的静载检测，以检验是否达到设计要 跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。控制沉桩速率，一般控制在 求。挤土效应一般表现为浅层土体的隆起和深层土体的横向挤出，挤土 １ ｍ／ｍｉｎ左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜 效应对已经施打的桩的影响表现为桩身倾斜及浅桩（￣＜２０ｍ）上浮。这 先长后短、宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜 些情况多发生在桩距较密、布桩平面系数大且存在巨厚粘土层的地基。 从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜 ４总结 从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑 预应力静压管桩承载力高，施工对环境无污染，施工受人为控制 物的一侧开始，由近向远进行：桩数多于３Ｏ根的群桩基础，应从中心 影响小，质量可靠，压桩力与承载力的对应关系较为准确，便于鉴定 位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位 不良地质情况并可采取相应补救措施（如下压后现浇接桩头），施工 后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做 速度快。如能进一步挖掘和充分利用挤土效应，节省投资，方便沉桩， 基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构 其优势就更明显，建议： 使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来， ４．１用工程桩静载试验结果替代现行规范”１％左右设计试桩” 使桩的承载力达不到设计要求，又避免了在基坑的压桩过程中土体扩 的传统做法，按设计初步确定的设计参数，在一个单体工程先打４ 散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果：同时应对 条一６条轴线的工程桩，然后根据打桩压力记录综合分析选择最不 日成桩量进行必要的控制。设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超 利桩号进行静载试验，这种试验不仅能反映挤土效应对承载力提高 孔隙水压力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排 的影响，而且对不利地质点的认定较岩土勘察报告分析的要准确，因 土沟，消除挤土效应。沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观 为一个单体的钻探点远少于工程桩的数量，每根桩的压桩力和压桩 测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其它桩型。 深度的记录很直观综合地反映了该处的地质情况，很适用。 ３．２沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩的防治办法打桩前应 ４．２采用差别桩距：单桩条形承台梁的挤土效应小，桩距可以小 对场地原有建筑情况进行详细了解，并安排进行探桩施工：对浅层障 些，如３Ｄ；而多桩承台桩的挤土效应大，桩距应大些，可放至３．５Ｄ或 碍物可采用挖土机挖除，当无法操作施￣Ｂ－，ｊ－，可采用钻机将障碍物钻 ４Ｄ。合理的安排打桩顺序：先打挤土效应较大的中间桩，后打边桩；先 穿，然后在孑Ｌ内插桩后沉桩，严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠 打多桩承台后打单桩承台，这种做法会增加施工难度，仅是一种消除 偏。当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管 挤土负面效应的辅助手段，积极的措施应当是充分利用挤土效应。 桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。选用的桩机能量大 ４．３如果将同一建筑单体内分散施打未受挤土效应的单个设计 小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应 试桩同工程桩施打完成已经发生了挤土效应的工程桩的压桩记录和 符合施工要求。 两者静载试验的资料对比分析，就很明显地看出挤土效应对承载力 ３．３斜桩的防治方法静压桩桩机施工前注意机械设备的维修， 的提高的大致范围，这是室内试验不可取代的。 参考文献： 以避免影响施工质量。场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道 …毛伍元颅应力混凝土管桩承载力分析．工程质量，１ ９９９（３）：３８—３９． 渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场 ｆ２】张曙辉．关于预应力混凝土管桩承载力的探讨．内蒙古质量技术监督． 地要求较高，由于桩机及配重达５００吨以上，为防止桩机下陷而造 ６）：２６—２７． 成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必 ２０００（【３】陆文军．关于管桩应用若干问题的探讨．安徽建筑．２００２（２）：６１—６２． 须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力， 【４】叶建伟．深圳机场航站楼预应力混凝土管桩承载力分析．工业建筑．２０００ 使其达到静压桩施工要求。 （３Ｏ）：７３—７５． 施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点应放在第一节桩上， ｆ５Ｊ周健沉桩挤士效应的模型试验研究．岩土力学．２０００．２｛（３）：２３５—２３８， 垂直度偏差不得超过桩长的Ｏ．５％，桩帽、桩身及送桩杆应在同一直 【６】丁宪良．建筑施工工艺．中国建筑工业出版社．２００８．７ 线上，沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。尽量减少接桩， 【７】中国建筑科学研究院．ＪＧＪ ７９—２００２建筑地基处理技术规范中国建 预制管桩接头不宜超过３个，接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。接 筑工业出版社，２００２． 【８】建设部．ＧＢ ５００７—２００２建筑地基基础设计规范．中国建筑工业出版 桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于２ｍｍ，节点弯曲矢高不得大 于桩段的０．１％。制定合理的施－ｒｆｌ￣序，桩基施工后的孔洞应及时回 社２００２．２３１