沉管挤密桩成孔用扩大头桩管在某工程中的应用

2018-08-15杨亚军

山西建筑 2018年19期

杨亚军

(陕西建工机械施工集团有限公司,陕西西安 710032)

0 引言

沉管挤密桩可用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土、软弱粉土地基，处理厚度宜为3 m～15 m。消除黄土地基的湿陷性已得到广泛应用。沉管法成孔是利用柴油锤或振动沉桩机，将带有通气桩尖的钢桩管沉入土中至设计深度，然后缓慢拔出桩管，形成桩孔。桩管由无缝钢管制成，壁厚10 mm以上，外径与桩孔直径相同，桩尖有活瓣式和活动锥尖式两种，以便拔管时通气。但在硬黏土层中，因桩管下部钢环带土过多，摩阻力较大，造成拔管困难。常规做法是在桩管周围浸水和转动桩管进行处理，但效果较差。同时在拔管时钢环侧斜，易使桩孔缩径。文中结合工程经验在桩管外侧增加扩大装置，经施工证明此法简单易行，可操作性强，有效的改善了拔管困难的问题。

1 工程概况

陕西省西安市某项目为深厚湿陷性黄土地层。地基处理采用2∶8灰土挤密桩，桩长7.6 m，桩数46 237根，成孔方法为沉管成孔，成孔直径为380 mm，二次重锤夯扩成桩直径为450 mm，桩中心距900 mm，排距780 mm，孔内采用2∶8灰土填料，预计工期14个月，该区主要土质为黏土，本工程所用成孔机械桩尖为活动式锥尖(见图1)。

2 施工中出现的问题

项目施工初期，正常情况下平均每根桩成孔时间为5 min，但有部分桩因地质原因出现拔管困难，更有桩管2个多小时仍然拔不出来，最终采用挖机开挖部分土体才拔出桩管，这严重影响到施工进度和施工成本，为此项目施工过程中我们主要考虑如何减小桩管外侧的阻力来缩短拔管时间，提高成孔工效。最终在经过研究讨论后提出了一种桩管改进方案。

3 桩管改进

3.1 扩大头桩管构造

在桩管下部焊接厚钢板，适当增大局部桩管直径。扩大头桩管构造见图2。

3.2 改进原理

原桩管未经改装前，除了桩管端头部位是变截面外，大部分桩管是等截面的。成孔及拔管过程中桩管四周与土体接触部分均存在阻力，当整个侧阻力之和超过锤击力时，桩管则下沉困难。当侧阻大于拔出力时，则桩管拔出困难。

相对深度土层的极限侧摩阻力标准值由土的性质决定，因此改变接触面积是减小摩阻力最有效的方法。改进的桩管采用局部加大桩管截面，与土体接触的部位将产生阻力，不接触的部位不产生阻力，土体与管壁接触面积减小几十倍，从而大大的减小了阻力值，沉桩或拔桩需要提供的动力就很小，施工中出现的沉桩及拔管难的问题即得到了解决。同时扩大头部分与桩管连接为整体，保证了沉管成孔的直径。

3.3 加工参数

扩大头桩管的加工参数为：上焊缝与桩管轴向之间的坡度为15°，下焊缝与桩管轴向之间的坡度为30°，钢板厚度为20 mm，扩大头长度为200 mm，钢板与桩管焊接连接，上焊缝高度80 mm。

3.4 扩大头桩管的优点

1)对现有桩管进行局部改造，简单易行。

2)提高了挤密桩施工时拔管的工效。

3)减少缩孔，有效提高成孔直径质量。

4)技术可靠，操作简便，安全性能较高。经实践，其成效显著且节约成本。

3.5 扩大头桩管的应用

通过在沉管外侧增加扩大装置后，桩管成孔施工桩长7.6 m的挤密桩时，平均用时4 min，且不再出现拔桩2 h仍拔不出来的问题。46 237根桩在这个简单装置的辅助下顺利完工，根据平均成孔时间计算，理论上讲整个工期能缩短20%。最重要的是此种装置大幅降低了桩管四周的摩阻力，解决了拔管困难的问题，具有一定的经济效益，桩管改进应用见图3。