探讨在市政道路软基处理中塑料套管混凝土桩技术的应用

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　　摘要：本文主要对塑料套管混凝土桩（简称为TC桩）技术的工法特点、施工工艺、沉降计算方法和适用性进行了分析，并根据沉降监测数据对其应用效果进行了评价。
　　关键词：城市道路;软基处理;塑料套管混凝土桩;沉降控制
　　
　　1前言
　　市政道路基础的软基处理应以达到加快施工速度、提高地基承载力、增加地基稳定性及减小工后沉降等目的，TC桩具有施工快速灵活、质量有保障且易控制、桩长检测方便、对施工场地要求低和对周围的环境影响小。本文主要对塑料套管混凝土桩（简称为TC桩）技术的工法特点、施工工艺、沉降计算方法和适用性进行了分析，并根据沉降监测数据对其应用效果进行了评价。
　　
　　2塑料套管混凝土桩技术分析
　　2.1工法特点及施工工艺
　　塑料套管混凝土桩由预制桩尖、塑料套管、套管内混凝土、顶部桩帽等几部分组成。塑料套管混凝土桩施工工艺如下：
　　(1)塑料套管混凝土桩打设前，先平整场地，铺设20cm砂或砂砾或碎石垫层，塑料套管准备,放线布置桩位。
　　(2)制作桩尖,专用桩尖采用钢筋混凝土制作,直径约30cm,并设置有固定套管的装置。套管应采用单壁螺纹PVC塑料套管。接头采用标准的160mmPVC管材直通接头,平均内径应在160.1～160.7mm之间,承口最小深度不小于45～50mm,标准坠落试验应无破裂。
　　(3)桩机就位，合理布置施打顺序。
　　(4)根据加固桩长的要求，将出厂的套管切割（连接）成合适长度，要求打设至加固深度后套管顶部高度不小于要求的桩体顶标高并有适当富裕；再将切割好的套管与桩尖连接密封牢固，然后将带有桩尖的套管从钢管底部放入钢管中，起吊钢管，使桩尖与桩位对准，然后开机将钢管打设至预定的深度，并注水对塑料套管进行保护。
　　(5)依据设计桩长,若试桩中发现打设桩长超过设计桩长3m以上，则需要补充静力触探,以详细勘察软土层分布情况,确保桩打设至设计持力层。
　　(6)如采用塑料套管混凝土桩打设机功率为30kw,结合静力触探数据，终桩控制标准可参照：打设至设计持力层后,贯入度控制低于25cm/min为终桩标准;辅以电流控制,电流控制终桩标准为:打设至设计持力层后,电流超过70A。
　　(7)拔钢管。将钢管拔出而将塑料套管留在地下,移机至下一个桩位,继续埋设套管。
　　(8)待场地内塑料套管打设完成后,对塑料套管深度和破损情况进行检查，以此时的深度确定实际打设深度。
　　(9)抽水并将多余的套管进行截管和整理后,对套管进行深度检查，并随时保护套管内的清洁,不让杂物进入。
　　(10)在垫层中沿塑料套管中心开挖直径约为50cm（根据桩帽的尺寸定）,高约为20cm的圆孔；
　　(11)放置钢筋笼。在套管顶部放置一定长度的钢筋笼，钢筋均匀插设，长度3.5m，钢筋笼采用4根φ6.5mm钢筋,5个圆形箍筋，箍筋由φ6.5mm、长度0.4m的钢筋制作。4根钢筋笼主筋其顶超出桩顶25cm,与盖板顶层配筋连接,钢筋笼主筋与盖板底层配筋绑扎连接。
　　(12)放置盖板底层、顶层配筋,并与连接钢筋绑扎连接；
　　(13)场地内集中浇注混凝土完成桩和盖板的施工，混凝土浇注过程中采用小型加长振捣棒振捣；
　　(14)待混凝土强度到一定要求后可对成桩进行检测。
　　(15)桩、盖板浇注完毕达到一定强度后，若设置1层双向土工格栅（可选塑料格栅或整体式钢丝格栅）则放置在垫层中间或盖板顶，若设置2层双向土工格栅则1层铺设在垫层中间，1层铺设在垫层顶部。
　　2.2沉降设计计算方法
　　TC桩加固地基沉降按照桩承式加筋路堤的设计方法进行计算，TC桩单桩沉降由桩身压缩量、侧阻力引起的桩端土压缩量、端阻力引起的桩端土压缩量、桩端刺入土体量等组成。TC桩侧摩阻力和端阻力在地基内产沉降的计算较为复杂，可假定桩侧摩阻力沿桩身线性增长,其沉降为S01：
　　
　　式中：S02—桩侧摩阻力沿桩身线性增长，桩端阻力和侧阻力引起的桩端土体压缩量(mm)；
　　ESj,i—桩端平面下第j层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(MPa)；
　　m0—桩端平面以下压缩层范围内土层总数，压缩层范围参照规范[1，2]；
　　nj———桩端平面下第j层土的计算分层数；
　　Δhj,i—桩端平面下第j层土的第i个分层厚度(m)；
　　(IYp)j,i—桩端平面下均匀分布桩端阻力在第j个分层土第i个分层的平均竖向附加应力系数，可取第个分层中点处的竖向附加应力系数；(IYs1)j,i—桩端平面下均匀分布侧摩阻力在第j个分层土第i个分层的平均竖向附加应力系数，可取第个分层中点处的竖向附加应力系数；
　　(IYs2)j,i—桩端平面下线性增长侧摩阻力在第j个分层土第i个分层的平均竖向附加应力系数，可取第i个分层中点处的竖向附加应力系数；
　　ψp—桩基沉降计算经验系数，无当地工程的实测资料统计值时，参照规范[1]表R.0.3的数值。
　　α—TC桩桩端阻比，无实测资料及地区经验时可取为5%。
　　2.3适用条件
　　(1)一般要求软土地基下部有承载力相对较高的土层作为桩端持力层，并要求桩端持力层静力触探锥尖阻力不小于1000kPa。
　　(2)采用16cm的桩体直径时,加固深度一般不超过20m。当桩端土为砾、岩等坚硬土层时,加固深度一般以长细比不超过100进行控制，其它桩端土体加固深度一般可按长细比不超过125控制并满足桩体稳定要求。
　　
　　3TC桩软基处理技术的应用效果
　　以某工程为例,路段沉降监测数据如图1所示,经TC桩加固处理后,路基沉降得到有效控制,总沉降量不大,能满足设计及施工要求，说明TC处理软基加固效果较好。预压期结束后,在采用TC桩处理的路段月沉降速率均满足5mm/月的要求。
　　
　　图1TC桩处理路段某断面荷载沉降曲线
　　
　　4结论
　　TC桩具有施工快速灵活、质量有保障且易控制、桩长检测方便、对施工场地要求低和对周围的环境影响小。桩间土沉降更加均匀,对垫层中加筋材料强度、盖板强度和尺寸的要求更低,在控制造价方面更具有明显的优势,具有广阔的运用前景。
　　
　　参考文献
　　[1]王新泉,陈永辉,刘汉龙.Y型沉管灌注桩荷载传递机制的现场试验研究[J].岩石力学与工程学报,2008,27(3):615-623.
　　[2]苏杰.单壁螺纹塑料套管现浇混凝土桩的荷载传递理论与分析[硕士论文][D].南京：河海大学，2008