前言

 

　　一、工程概况

 

　　津秦铁路客运专线某车站无站台柱雨棚地上一层，站台面至雨棚屋面总高18.7m，东西向长447m，南北方向宽189m；雨棚柱基础为预应力高强混凝土管桩PHC-B500(125)共计587根，桩长35.0～39.0m不等，桩长36m居多，桩端持力层为第10层的粉砂层，管桩打入时以锤击法施工，施工以贯入度控制为主，桩长控制为辅。

 

　　二、地质特征

 

　　本工程管桩持力层为第10层粉砂层，埋入持力层深度≥2d（D为管桩桩径）。现对场地地层结构及特征描述如下：

 

　　（1）素填土（Qml）：褐及灰黄色，松散状态，主要由粘性土组成，含腐殖质及植物根系，局部表层夹有大量碎石。该层普遍分布，层厚0.40～3.45m。

 

　　（2）粉质粘土(Q4al)：褐色，软塑状态，土质不均，含锈斑及少量有机质，有光泽，无摇振反应，韧性高，干强度高。该层仅在场地部分地段分布，层顶埋深0-3.45m，层厚0.60～4.15m。

 

　　（3）粉土(Q4al)：灰色，稍湿，稍密状态，土质不均，顶部稍具锈染，含少量贝壳碎片，夹粉质粘土。无光泽反应，摇振反应中等，韧性低，干强度低。普遍分布，层顶埋深0-5.30m，层厚0.80～6.04m。

 

　　（4）淤泥质粘土(Q4h)：灰色，流塑状态，土质不均，夹粉土薄层，含少量贝壳碎片，

 

　　具层理。有光泽，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。普遍分布，层顶埋深0-7.50m，层厚4.10～9.50m。

 

　　（5）粉土(Q4h)：灰色，湿，中密状态，土质不均，夹粉质粘土，含少量贝壳碎片。无光泽反应，摇振反应迅速，韧性低，干强度低。普遍分布，层顶埋深7.10-13.40m，层厚1.46-6.40m。

 

　　（6）粉质粘土(Q4al)：灰色，可塑状态，土质不均，砂粘混杂，含砂及贝壳碎片，具层理，含泥炭成分。稍有光泽，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。普遍分布，层顶埋深11.20-16.80m，层厚1.70～6.90m。

 

　　（7）粉土(Q4al)：灰黄～黄褐色，湿，密实状态，土质不均，具锈染，夹粉质粘土。无光泽，摇振反应迅速，韧性低，干强度低。普遍分布，层顶埋深15.20-21.70m，层厚1.10～9.00m。

 

　　（8）粉质粘土夹粉土(Q3al)：黄褐色，可塑状态，土质不均，多夹粉土薄层，含少量姜石及大量锈斑，具层理。稍有光泽，摇振反应中等，韧性中等，干强度中等。层顶埋深18.25-22.07m，层厚2.25～8.43m。

 

　　（9）粉质粘土(Q3al)：黄褐、灰褐色，硬可塑－硬塑状态，土质不均，夹粘土薄层，含少量姜石及大量锈斑，具层理。有光泽，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。该层普遍分布，层顶埋深24.40-31.30m，层厚2.95～11.30m。

 

　　（10）粉砂(Q3al)：浅黄色，饱和，密实状态，上部夹粉质粘土，土质不均，以长石、石英为主，含云母及锈斑。该层普遍分布，层顶埋深28.30-40.30m，层厚4.90～15.20m。

 

　　三、水文地质

 

　　本场地环境类型为Ⅲ类。根据本工程勘察资料，场地地下水水化学类型为“Cl-—K++Na+”型水。本场地在长期浸水条件下，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，干湿交替条件下，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性；在长期浸水条件下，地下水对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性；在干湿交替条件下，地下水对钢筋混凝土结构中钢筋具强腐蚀性、对钢结构具中等腐蚀性。

 

　　四、周边环境

 

　　本工程雨棚管桩施工现场附近现状多为农田，周边没有大中型建筑物或构筑物，也远离商业区和居民区，施工期间受外界干扰因素将比较少。但场区西北端地势较低，且有一条小河沟，雨季期间需做好防汛防涝措施。现场施工道路通畅，材料存放方便，但铁路路基地基处理时已打了大量的管桩，现场坑洼、外露管口较多，机械行走、材料运输困难，土体已受到挤密。雨棚管桩施工为在已施工路基地基处理的管桩范围内进行“嵌补”雨棚基础管桩。施工时不能连续作业，作业面间断、部分提供。经综合考虑现场施工情况、经济对比，最终选定了斯巴达打桩机、80#筒式柴油打桩锤采用锤击法施工管桩。

 

　　五、施工工艺及施工方法

 

　　5.1施工工艺

 

　　施工准备→测量放线→调整垂直度→插桩→锤击沉桩→焊接接桩→送桩→收锤→截桩→检测

 

　　5.2施工方法

 

　　（1）施工准备

 

　　平整场地，整修道路，满足设备停放和进出要求。

 

　　（2）测量放线定桩位

 

　　对建设单位提供的水准点和坐标控制点进行复核，无误后用全站仪采用网格法放出各轴线，用钢尺放样逐桩中心，用石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置作醒目标记，测量人员填写放样记录，经验收合格后施工。

 

　　（3）调整垂直度

 

　　校核桩的垂直度采用垂直角法，即用两个方向(互成90°)的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。确保第一节管桩插入地面时的垂直度偏差不超过0.5%，桩锤、桩帽应与桩身在同一条直线上，经纬仪设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。

 

　　（4）插桩

 

　　首先用吊车取桩，起吊前在桩身上划出以米为单位的长度标记并将桩尖焊接到底桩上，起吊支点宜在桩端0.3L处；将桩吊起后，缓缓得将桩一端送入桩帽中，对位准确后，先利用桩锤的自重将桩压入土中。

 

　　（5）锤击沉桩

 

　　本次管桩施工选用D80锤进行沉桩施工，所以开始沉桩时，采取低锤轻打，随着沉桩加深，当贯入度减小时，起锤高度可渐高。在锤击沉桩过程中桩锤、桩帽和桩身中心线应重合，以避免打偏。打桩时桩帽与桩头之间选用包装用弹性衬垫为衬垫，厚度大于120mm；桩帽与桩锤之间选用盘圆层叠的钢丝绳作锤垫，厚度150～200mm。打桩较难下沉时，经常检查落锤是否偏心，桩垫是否合适，沉桩过程中要连续一次打完，避免中断。

 

　　（6）焊接接桩

 

　　接桩采用端板式焊接接头。当下节桩的桩头距地面0.5-1.0m左右时，开始进行接桩。先将焊接面清刷干净，再在下节桩头上安装导向箍引导就位，上下两节桩对齐，偏差必须小于2mm，并应保证上下两节桩的垂直度。当PHC桩对好后，对称点焊4-6点加以固定，然后拆除导向箍。由2名电焊工用气体保护焊对称施焊，焊接层数不少于三层，内层焊渣必须清理干净后再焊下一层，要保证焊缝饱满连续。焊完之后立即涂刷热沥青两便。接桩完成后现场质检员报验监理工程师进行验收，验收合格后方可继续进行沉桩施工。焊好的桩接头自然冷却时间不少于8分钟。

 

　　（7）送桩

 

　　当沉桩至地面需要送桩时，检查桩位和桩身的垂直度和完整性，合格后先在桩顶加桩垫再吊装送桩器。送桩过程中桩锤、送桩器、管桩的中心线重合顺直。送桩器的打入阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。送桩深度一般不超过2米。

 

　　(8)收锤

 

　　收锤标准以贯入度控制为主，以桩长控制为辅。本工程桩端进入持力层【第10层土，岩性为粉砂(Q3al)】深度≥2d；最后的贯入度小于30～80mm/10击，为防止管桩未打入持此层，在施工时采用30击控制。

 

　　（9）截桩

 

　　当管桩贯入度满足要求，桩顶标高高于设计桩顶标高时，需要截桩。截桩必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。

 

　　（10）检测

 

　　管桩施工时完毕后，按照设计要求进行桩低应变、高应变、静载、抗拔等检测；桩位偏差、垂直度、焊缝探伤应在打桩过程中及时检测。

 

　　六、管桩施工质量保证措施

 

　　（1）管桩的检查及堆放。管桩进场时检查出厂合格证和检验报告，并对桩身的外观质量进行全数检查。管桩堆放不得超过4层，堆放在坚实、平整的场地上。

 

　　（2）测量定位。由专职测量人员测定标出场地内的桩位，其偏差不得大于20mm。

 

　　（3）试桩。根据设计要求试桩，了解桩的贯入度、持力层强度及桩的承载力，以确定打桩方案和打桩技术。试桩时做好试桩记录，画出各土层深度，打入各土层的锤击次数，最后精确测量贯入度。

 

　　（4）打桩时，由于桩土体的挤密作用，为了保证质量和进度，两侧对称施打。

 

　　（5）垂直度控制。用两台经纬仪或线锤，在两个成90度的侧面观察，调整桩身垂直度，垂直度偏差不大于0.5%才能沉桩；在沉桩过程中经常观测桩身的垂直度，当桩身垂直度偏差大于1%时，应找出原因及时纠正。

 

　　（6）接桩的质量控制。接桩前，应保证上下两节桩的顺直，对称施焊；焊接层数不得少于3层，内层焊必须清理干净后方能施焊外一层；焊接应饱满连续；焊接完应自然冷却约8分钟后再施压。

 

　　（7）在较厚的粘土，粉质粘土层桩施打控制。在较厚的粘土，粉质粘土层桩施打时连续施打，一气呵成。同时焊接时间尽量缩短，以防止固结现象。

 

　　（8）送桩深度控制。送桩太深，桩头容易打烂。送桩深度一般不超过2米。

 

　　（9）浮桩控制。由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩受到后打入的桩水平作用而产生垂直挤拨造成浮桩。现场设置不少于两个水准点，用以测量桩上浮情况；施工完的桩立即测量桩顶标高，待全部桩打完后再对各桩进行测量。根据隆起观测记录，对隆起超出设计或规范要求的进行复打。

 

　　七、结束语

 

　　目前，津秦铁路客运专线某车站站台雨棚基础管桩已全部施工完成，通过现场如上所述的质量控制，经桩基桩位偏差、垂直度、低应变、高应变、静载试验、抗拔试验、超声波探伤检测机试验，均符合设计及规范要求，保证了站台雨棚工程的正常施工。说明本工程管桩基础的施工采取如上所述的方法是可行的。

 

　　参考文献

 

　　【1】建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）2002-01-01实施

 

　　【2】建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）2002-05-01实施

 

　　【3】预应力混凝土管桩（03SG409）中国建筑标准设计研究所出版2003-09-01实施