王志忠

(中交隧道工程局有限公司石武客運專線河南段項目部,河南駐馬店 463000)

1 工程概況

石武客運專線正線全長506.857 km,主要地質(zhì)情況為:地處黃淮沖積平原,為第四系地層覆蓋,系江河、湖泊沉積形成,為粉土、粉質(zhì)黏土、黏土、粉細(xì)砂、砂礫石、卵石土層,軟土和松軟土分布廣泛,工程地質(zhì)條件較差,路基地基需要進行特殊處理。[1]中交隧道局承擔(dān)DK898+065.45～DK914+043.945段的施工,其中駐馬店西站里程:DK911+880.235～DK914+043.945,全長:2.164 km,站場土石方56.67萬m3,加固圬工1.8萬m3,土工合成材料32.6萬m2,CFG樁29 600根583 100 m,管樁10 961根382 438 m 。預(yù)應(yīng)力管樁路基結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力管樁路基結(jié)構(gòu)示意(單位:m)

2 預(yù)應(yīng)力管樁的特點[2]

(1)單樁承載力高且價格便宜。樁身混凝土強度等級為C80,具有高強性能,φ 400 mm的預(yù)應(yīng)力管樁其單位承載力的造價比預(yù)制混凝土方樁和鉆孔灌注樁低。

(2)抗彎性能好。預(yù)應(yīng)力管樁選用高強度、低松弛的陰螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力主筋,使樁身具有較高的預(yù)壓應(yīng)力,其抗彎、抗裂性能良好,預(yù)應(yīng)力管樁有卓絕的貫入性能,能穿透密實的砂層,能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境與地理條件。

(3)質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于采用工廠預(yù)制的生產(chǎn)方式,能利用先進的工藝和設(shè)備,質(zhì)量容易控制,產(chǎn)品質(zhì)量容易保證,且成樁質(zhì)量監(jiān)測方便。

(4)應(yīng)用范圍廣。樁身耐腐性能好,規(guī)格長度容易調(diào)整,使設(shè)計選用范圍廣,容易布樁,對樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強。

(5)施工速度快且工期短。預(yù)應(yīng)力管樁在工廠商品化生產(chǎn),能按施工要求及時供樁,施工前期準(zhǔn)備時間短,一般能縮短工期1～2個月。

(6)施工現(xiàn)場文明。施工現(xiàn)場無砂石、水泥,無泥漿污染,對施工現(xiàn)場狹窄的工程特別有利。

3 施工過程中的管樁質(zhì)量控制要點

管樁在石武客運專線駐馬店西站施工過程中,出現(xiàn)了部分樁破損的情況。針對出現(xiàn)的問題,項目部組織工程技術(shù)人員依據(jù)現(xiàn)場記錄情況,通過分析研究,對管樁從生產(chǎn)、裝卸運輸、施工、地質(zhì)等各方面進行了分析、統(tǒng)計,得出了如下13個可能導(dǎo)致管樁破損的原因(表1)。管樁破壞統(tǒng)計分析見圖2。

表1 現(xiàn)場記錄中管樁破壞原因及次數(shù)統(tǒng)計

根據(jù)現(xiàn)場記錄初步統(tǒng)計,在未采取針對性措施前,調(diào)查施工管樁過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題有190次,約占總工程施工量的1.5%。通過分析結(jié)果表明造成樁身損壞的主要原因有4項,占調(diào)查破壞總數(shù)的80.5%,這4項原因為:管樁成品質(zhì)量不合格;裝卸運輸中的破壞;打擊過程中樁錘落距和錘重控制不好;接樁焊接質(zhì)量不合格。針對以上原因做了相應(yīng)的試驗并采取了相應(yīng)的控制措施,在施工過程中結(jié)合試驗研究結(jié)果,采取有效地控制措施嚴(yán)格控制各個薄弱環(huán)節(jié)。采取措施后,項目部在管樁施工方面取得了良好的成效,承載力、樁身完整性方面都符合設(shè)計要求,合格率為99.4%。通過現(xiàn)場試驗和分析研究結(jié)果以及施工過程中經(jīng)驗的積累,在施工過程中應(yīng)采取以下幾項措施加強對管樁質(zhì)量控制。

3.1 管樁成品質(zhì)量

調(diào)查分析顯示,管樁的成品質(zhì)量是引起樁身破損的主要原因,因此在管樁進入施工場地前,應(yīng)對管樁的產(chǎn)品合格證、試驗報告、生產(chǎn)時間、養(yǎng)護形式等進行詳細(xì)的檢查和了解,按照設(shè)計要求檢驗預(yù)制樁的質(zhì)量。[3]同時還應(yīng)該對預(yù)應(yīng)力管樁的外觀質(zhì)量、尺寸進行抽檢,保證進入施工場地的產(chǎn)品都是合格產(chǎn)品。

3.2 裝卸運輸方面

(1)管樁應(yīng)由吊車將其轉(zhuǎn)運至打樁機導(dǎo)軌前,管樁單節(jié)長≤20 m轉(zhuǎn)運采用專用吊鉤鉤住兩端內(nèi)壁直接進行水平起吊,兩點鉤吊見圖3;管樁單節(jié)長＞20m應(yīng)采用四點吊法轉(zhuǎn)運,吊點位置見圖4。[4]管樁擺放平穩(wěn)后,在距管樁端頭0.21L(L為管樁樁長)處,將捆樁鋼絲繩套牢,一端拴在打樁機的卷揚機主鉤上,另一端鋼絲繩掛在吊車主鉤,打樁機的主揚機向上提樁,吊車在后端輔助用力,使管樁與地面成45°～60°角向上提升,將管樁上口喂入樁帽內(nèi),將吊車一端鋼絲繩松開取下,將管樁移至樁位中心。

圖3 管樁兩點起吊示意

圖4 管樁四點起吊示意

(2)管樁堆放場地應(yīng)堅實平整,疊層堆放時直徑500～1 000 mm的管樁不宜超過4層;最下層宜在垂直于管樁長度方向的地面上設(shè)置2道墊木,墊木應(yīng)分別位于距樁端0.21倍樁長處,底層最外緣的管樁應(yīng)在墊木處用木楔塞緊以防滾動,且墊木宜選用耐壓的長木枋或枕木,不得用有棱角的金屬構(gòu)件替代。[5]

(3)樁在起吊、搬運和堆碼時,應(yīng)防止沖撞和發(fā)生附加彎矩而導(dǎo)致樁的損壞。

裝卸也是造成樁身破損的主要原因之一,因此通過學(xué)習(xí)和總結(jié)正確的方法,降低了裝卸過程中的損耗。

3.3 施工及地質(zhì)環(huán)節(jié)

(1)預(yù)應(yīng)力管樁施工時,須遵守施工工藝流程進行,對各項現(xiàn)場檢測項目須按時按質(zhì)按量進行,不能隨意進行調(diào)整[6]。預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程見圖5。

(2)施工時必須加設(shè)樁帽襯墊,且技術(shù)規(guī)范上要求“樁墊”設(shè)在樁帽的下部套筒的里面,與管樁頂面相接觸,一般是用麻袋、硬紙板、水泥紙袋、膠合板等材料制作,厚度為12～15 cm。樁帽襯墊使用一段時間應(yīng)及時檢查,破損不合格后,應(yīng)及時更換。

圖5 預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程

(3)樁身傾斜,偏心錘擊,強制性壓樁移動樁機,都極有可能導(dǎo)致管樁樁頭破損,從而導(dǎo)致不能將管樁施作至設(shè)計深度,并影響其成樁效果從而達(dá)不到承載力要求,因此在施工過程中必須嚴(yán)格控制各種不規(guī)范的作業(yè)方法。

(4)管樁施工時垂直度不能超過1%[5],如果垂直度超過其規(guī)定值,將會增加管樁樁頭破損率。在打樁過程中要有專人負(fù)責(zé)檢查樁的垂直度。

(5)管樁未加設(shè)C30混凝土預(yù)制樁尖,或當(dāng)預(yù)應(yīng)力管樁施作過程遇到孤石時,很可能導(dǎo)致管樁傾斜(傾斜后管樁由于入土已達(dá)到一定深度,很難再校正),從而引起預(yù)應(yīng)力管樁樁頭破損,承載力達(dá)不到要求。[7]

(6)打樁開始時應(yīng)用較低落距,當(dāng)入土深度達(dá)到一定深度后,再按規(guī)定的落距錘擊,錘擊宜采用重錘低擊,墜錘落距不宜大于2 m。當(dāng)管樁進入持力層后,最后1 m平均每錘貫入度不超過18 mm時,樁的承載力已達(dá)到容許承載力,換言之,當(dāng)樁每錘貫入度小于18 mm時,沉樁即可停錘。[8]

(7)當(dāng)落錘高度達(dá)到最大值,每擊貫入度≤2 mm時,應(yīng)停錘。但深度未達(dá)到設(shè)計要求時,應(yīng)查明原因,采用換錘或輔以射水等措施,使成樁到設(shè)計深度。[3]如成樁仍達(dá)不到設(shè)計深度,但承載力達(dá)到要求時,可停止打樁。但不能無視實際情況,野蠻施工必將導(dǎo)致管樁成品達(dá)不到設(shè)計和驗收標(biāo)準(zhǔn)。

(8)當(dāng)管樁需接長時,接頭個數(shù)不宜超過3個且盡量避免樁尖落在厚黏性土層中接樁。當(dāng)采用焊接接樁,其入土部分樁段的樁頭宜高出地面1.0m左右,接樁處進入土前,應(yīng)對外露鐵件再次補刷防腐涂料。且焊接要平整、結(jié)合緊密,才能保證在垂直度符合要求的情況下,施打受力面是水平的,不致于使樁頭受力于一點從而導(dǎo)致樁頭的破損。[9]

(9)管樁施工完仍有一大截外露空中需要截樁時,必須采用專用切割機,邊切割邊澆水,嚴(yán)禁在管樁沒有完全切斷時采用大錘敲斷或樁機別斷。管樁施工完成后,應(yīng)及時在樁頂上回填袋裝中砂或袋裝碎石以避免管樁內(nèi)孔被土填堵。

由于管樁是新引進客運專線中并用于路基加固,對其施工工藝、工法方面的了解還有待加深。施工前應(yīng)對《客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南》(TZ212—2005)、《客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)[2005]160號)進行認(rèn)真閱讀,并按施工標(biāo)準(zhǔn)上要求指導(dǎo)現(xiàn)場施工。同時地質(zhì)勘測方面也特別重要,在孤石較多、較大,有薄而堅硬夾層的場地、石灰?guī)r地區(qū)不適合進行管樁施作,但如果必須采用管樁施工時,應(yīng)特別注意進行地質(zhì)情況方面的勘測,且勘測報告一定要準(zhǔn),這對管樁的成樁質(zhì)量方面有很大的影響作用?？傊?在施工過程中應(yīng)加強對管樁施作細(xì)節(jié)方面的控制,可以說細(xì)節(jié)決定質(zhì)量、細(xì)節(jié)決定效益、細(xì)節(jié)決定成敗。

4 結(jié)論

我項目部在管樁施工過程中通過研究分析引起樁身破壞的原因,針對具體問題采取了對應(yīng)措施,使得管樁總體質(zhì)量控制水平有了明顯的提高,管樁的損耗數(shù)量也明顯下降,損耗率從原來的1.5%下降到0.6%。管樁施工過程中要綜合考慮具體工程情況來確定預(yù)應(yīng)力管樁的施工方法,包括管樁的生產(chǎn)、運輸、施工技術(shù)措施、地質(zhì)情況、錘擊沉樁工藝各種參數(shù)確定、停錘標(biāo)準(zhǔn)的確定等。施工組織者只有精心調(diào)查、分析資料,細(xì)心組織安排施工,才能確保預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

[1]TB10035—2006,鐵路特殊土路基設(shè)計規(guī)范[S].

[2]徐新躍.靜壓預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用中的若干問題[J].建筑技術(shù),2003,34(3):187.

[3]TZ212—2005,客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南[S].

[4]賀學(xué)文,郭創(chuàng)科,辛?xí)暂x.預(yù)應(yīng)力管樁在軟土路基基底加固中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2008(4):40.

[5]鐵建設(shè)[2005]160號,客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6]陳漢彪.靜壓預(yù)應(yīng)力管樁處理客運專線鐵路軟土地基施工[J].山西建筑,2007,33(17):115.

[7]王 離.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)現(xiàn)狀.全國樁基施工與監(jiān)理學(xué)術(shù)研討會議論文[C].杭州:浙江泛華設(shè)計院,1998:371-386.

[8]賈文彬,李金忠.預(yù)應(yīng)力管樁在客運專線軟土路基處理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2007(S1):180.

[9]鐘 勇.靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報,2003,16(3):93.