套管成孔灌注桩在公路软基处理中的应用分析

王 晓 亭

(山西省公路工程质量检测中心，山西 太原 030006)



套管成孔灌注桩在公路软基处理中的应用分析

王 晓 亭

(山西省公路工程质量检测中心，山西 太原 030006)

结合某市郊公路工程标段的实际情况，选用套管成孔灌注桩方式进行软基处理施工，从成孔、成桩、拔管等方面，对其施工工艺进行了介绍，并针对断桩、缩颈等质量问题，提出了相应的处理措施，从而保证软基施工质量。

套管成孔灌注桩，公路工程，软基

随着人们对日常出行安全以及交通顺畅要求的提升，使得公路行业建设和发展进程在逐步提升。而现阶段对公路软基处理的方式有很多，套管成孔灌注桩凭借自身优点和优势被广泛的应用到公路软基施工中，如施工速度快，投入成本低、施工方式便捷、不会产生过大的噪声等。然而，在实际施工过程中，受到工程施工现场实际情况以及相应的施工经验欠缺等因素的影响，可能会引发质量问题。因此一定要在套管成孔灌注桩施工中，对其进行有效管控，从而保证软基施工质量。

1 工程概况

某市市郊公路工程一期道路总宽度为45 m，而中间20 m宽的区域为高架桥，桥梁两侧是分离式路基基础，路基顶端实宽为12 m，这一公路工程所采用的路基基础都是软基。公路工程施工现场的底层分布相对复杂，其中有厚度约为50 cm～100 cm的杂填土表层；表层下方是淤泥层，以流塑状存在，能够承载的最大应力是90 kPa，并且淤泥层还具有一定的强压缩性，实际强度不高，整体厚度大约是35 m～60 m；而淤泥层下部为淤泥质粘土层，具有良好的可塑性，能够承受110 kPa应力，该土层厚度在150 cm～250 cm左右。

2 施工方案的选择

在工程设计之初，根据工程标段的实际情况，制定了两种软基处理方式：一种是预压和塑料排水板方案，另外一种是套管成孔灌注桩。由于受到工程工期、施工环境等实际情况影响，使得预压和塑料排水板方案不能有效的满足工程实际需要，软基处理所要花费时间过长，对公路工程整体施工周期有着较为严重的影响[1]。而套管成孔灌注桩则能够在工程工期规定时间内就完成相应的处理施工，因此通过相关专家的对比分析以及论证后，一致决定使用套管成孔灌注桩方式来对这一工程路段的软基进行施工，进而保证工程整体建设能够在规定时间内完成。

3 套管成孔灌注桩

这种软基处理方式又被叫做打拔管灌注桩，是在工程施工期间使用与桩设计相符合的钢管，将其一端套在桩尖部位上以后，再把它沉入到软土中去，然后还要在钢管中放入相应的钢筋骨架，最后一边浇筑混凝土一边进行振捣，有效运用拔管期间所产生的力来对混凝土结构进行加固，进而使其构成一个具有良好稳定性能的灌注桩[2]。此外还可以使用锤击拔管的方式来进行这一工序的施工。套管成孔灌注桩这一施工方式通常被大范围的使用在含有流砂、淤泥和地下水的土层中。而在实际施工期间还可以按照施工环境以及条件的不同来选取不同沉管、拔管、振捣方案，通常情况下可以将套管成孔灌注桩分为两种：其一是锤击沉管；其二是振捣沉管，其中锤击沉管这一方式主要使用在土层中含有粘土、砂土以及人工填土的地基施工，而振捣沉管则适用于碎石密集的地基施工中。

4 施工方案

4.1 套管成孔灌注桩的设计参数

该公路工程设计桩的直径是37.5 cm，而灌注桩的高度在18 m～34 m之间，各灌注桩间的距离要保证在3.5 m左右，同时要成梅花形方式进行设置，还要保证混凝土设计强度为C20以上。

4.2 施工要点

1)施工工艺。在软基处理施工过程中，桩基使用的内夯式沉管灌注桩，其施工工艺能够有效适应各种相对复杂的土层，实际承载能力较好，由于有套环护壁的保护能够在一定程度上避免出现塌孔、断桩、位移以及脱空等问题的发生，进一步使施工质量得到保证。这种施工方式具有较高的效率、操作便捷、稳定，施工速度快等优点。该公路工程施工工艺如图1所示[3]。

2)施工材料以及相应设备的选择。在施工过程中，要选用强度等级是42.5的普通水泥以及矿渣水泥，并且保证水泥中没有受潮产生结块。同时还要保证所使用的卵石直径在5 cm以内，碎石直径在4 cm内，而配筋桩内所使用的石子直径最好不要超过3 cm。通常情况下施工机械设备是锤击打桩机，该设备由桩架、桩锤以及桩管三部分组成，同时还要保证桩管半径在175 mm，实际长度要保证在8 m～15 m之间。

3)成孔。在进行施工时，要保证平稳架与打桩位置之间是保持垂直的，并且保证桩锤要对准灌注桩的实际位置。同时还要在套管上标记相应的深度，便于在施工过程中对套管深度进行查看[5]。要使用锤击工艺进行施工，同时在锤击成孔以前，一定要对灌注桩所处位置、实际垂直度等进行核准，核准以后方能进行锤击，并保证锤击深度符合工程的设计标准。而锤击成孔时，不仅要确保桩的稳定，还要确保桩架以及桩管垂直于土层，使用水平测量设备对桩架进行测评，并且要对桩管的垂直度加以控制，垂直度误差要小于1%。在成孔施工完成后，要对灌入程度进行控制，使其能够达到工程施工的预期标准。

4)成桩。在进行混凝土浇筑时，要使用导管直接灌入的方式进行施工。在进行浇筑过程时，必须要有效确保混凝土高度，进而使压实环节能够将桩身混凝土的密实度达到充盈系数标准。此外还需注意的是，混凝土灌入高度要按照桩高以及充盈系数来进行确定。

桩身浇筑时要对其进行有效振捣，从而保证桩身质量，桩身下部混凝土结构依靠自身所具备的重量进行密实，桩身上部的1.5 m～2 m的部分，需要使用人工方式进行振捣，并且还要保证振捣棒要快插慢提，相应的停留时间要小于3 s。此外，在浇筑过程中，充盈系数要小于1，但是具体数值还要根据土层来进行确定，通常情况下，土质层的充盈系数为1.1，而软土层要保证充盈系数在1.2～1.3之间。

5)拔管。成桩以后要进行拔管，要保证振捣和拔管同时进行，实际拔管速度要小于1.5 m/min，通常使用的是一次拔管的方式，桩管外拔0.5 m左右就需要振捣5 s～10 s，反复多次的进行直到桩管全部拔出地面为止[6]。同时，在拔管期间，要保证管内的混凝土高度大于2 m或者是保持其高度在地面以上，在混凝土达不到这一标准时，要进行适量的补浇，以免混凝土浇筑出现中断而导致缩颈现象的发生。此外，临近的两个灌注桩进行施工时，二者相隔时间不能超过混凝土初凝的时间，如果施工期间需要停止，就要把桩管沉入到土层中。

6)养护。灌注桩施工完成后要对其进行相应的养护，在养护15 d以后，将施工时预留的土层进行挖出，然后对桩身质量进行相应的检测，查看其质量是否满足公路工程软基处理质量。

7)施工过程中的注意事项。

首先，要确保相应的施工人员能够对锤击设备，振捣设备的性能、工作原理等进行了解，清楚的知晓设备操作方式以及养护方式。

其次，禁止非施工人员进入施工现场，避免误操作而影响灌注桩施工质量，并且还需要有专业的技术人员进行监督和指挥。

再次，在桩机行走过程中一定要清理地面附近的杂物，保证桩机行走正常不受影响。

最后，沉管时，要保证桩锤的中心线与套管中心线保持一致，查看套管垂直度是否符合设计标准[7]。

5 套管成孔灌注桩质量问题以及相应处理措施

1)断桩。通常情况下，断桩会出现在地下1 m～3 m左右，两种不同土层的交界处，而造成这一现象的根本原因就是由于桩间距离过小，以及软硬土层之间水平力大小不一样，再加上灌注桩身强度较弱，受到不均匀的外力作用下而产生的。而想要有效解决这一问题，就需要保证桩距为3倍～4倍桩径的距离，减少桩机行走过程中对新灌注桩的影响，同时还可以使用跳打的方式来进行施工，从而有效减少锤打过程中对临桩的影响。

2)缩颈。缩颈问题就是因为一部分桩颈出现缩小现象，使得其实际截面积不能满足工程设计标准。而导致这一现象出现的原因就是因为沉管区域内的粘土中含有大量水分，沉管时会使土体受到相应的挤压以及扰动，进而产生一定的孔隙水压力，当桩管拔出后，桩身受到影响，就会出现缩颈现象。因此在施工过程中，一定要对混凝土下落速度进行测定，并使用复打法进行相应的处理[8]。

6 结语

在公路软基处理中应用套管成孔灌注桩进行施工，不仅能够在一定程度上减少工期时间，还能达到软基预压期的实际要求，能够使公路提前半年到一年的时间投入使用，有效增加了社会收益以及经济收益，从而保证人们出行安全以及交通的顺畅平稳。

[1] 曹德洪,陈永辉,王新泉,等.塑料套管混凝土桩在申嘉湖杭高速公路软基处理中的应用[J].公路,2010(9):83-89.

[2] 赵志军.水泥土搅拌桩在软土地基施工中的应用探讨[J].工程建设与设计,2015(10):64-66.

[3] 吉晓朋,江九龙.钻孔灌注桩施工中的常见问题及预防措施[J].山西建筑,2015，41(32):67-68.

[4] 方成名,李 斌.钻孔灌注桩后压浆施工技术[J].四川水力发电,2015(5):33-35.

[5] 张亚兴.常州地区灌注桩“按需后注浆”技术的应用与试验分析[J].四川水泥,2015(11):81-82.

[6] 陈 耕.软弱地层粉喷桩辅助钻孔灌注桩成孔施工技术的应用[J].科技视界,2015(4):133,260.

[7] 王庆江.注浆补强在大直径钻孔灌注桩断桩接桩中的应用[J].山西建筑,2015，41(1):57-58.

[8] 上官学海.基于高速公路施工的人工挖孔灌注桩技术运用探析[J].价值工程,2015(4):94-95.

Application analysis on casing tube boring pile in soft highway foundation treatment

Wang Xiaoting

(ShanxiHighwayEngineeringQualityDetectionCenter,Taiyuan030006,China)

Combining with actual suburb highway engineering bidding section conditions, the paper carries out soft foundation treatment construction by selecting casing tube boring pile method, introduces its construction technologies from aspects of hole forming, pile forming and pipe pulling, and puts forward corresponding processing measures in light of pile broken and necking and other quality problems, so as to guarantee soft foundation construction quality.

casing tube boring pile, highway engineering, soft foundation

1009-6825(2016)05-0164-03

2015-12-03

王晓亭(1985- )，女，助理工程师

U416.1

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