微型钢管灌注桩设计与施工

微型钢管灌注桩设计与施工1工程概况广州市珠江两岸环境建设是广州市“二年一中变”的重点工程项目，是广州市实现“山水”城市目标的重要组成部分。沿江路堤岸是十里长堤较特殊的一段，堤岸年代久远，是经过多次修筑而成的，结构形式多样复杂，海珠桥—江湾桥段，堤岸人行道最窄处仅3.5m左右。人行道上遍植榕树，II.紧邻交通繁忙的沿江路，环境狭窄、干扰大。为了使珠江两岸景观工程能体现宏伟、大气的特点，该段堤岸须加宽处理。根据现有堤岸的状况}i=经过多方案比较，最后采取了堤岸悬飘3.4m的方案。2徽型翎管灌注桩的奔用木工程堤岸悬飘段采用预制梁板结构，在人行道上设钻孔灌注桩来平衡抗拔。预制梁的支承桩选型需考虑以卜几个方而:原堤岸修建的时间较旱，有的堤岸还是采用木桩基础，因此不考虑直接利用原堤岸承压;不能破坏原堤岸的结构;为了不影响航道水流，不考虑贴着堤岸挡上墙的位置在江中设桩;原堤岸修建时间己久，为了堤岸不发生局部失稳的情况，不采用冲击力、振动力大的施工方法;沿堤岸内侧有供电电缆、电讯电缆、给排水管等市政设施。因此，经过多方而的比较，最后采用微型钢管灌注桩(见图1)。此种桩为一种“小径高强”的桩型，具有穿透能力强、桩径小、桩横截而单位而积承载能力高、施工方便、适用于施工场地狭窄、地卜地质结构复杂的场地施工等优点。为了不穿破挡上外墙，以免漏浆。在设计上将此桩中心定在离原堤岸边500mm的位置上。3微型钥管灌注桩的设计3.1微型钢管灌注桩的工作机理微型钢管灌注桩受荷载后，钢管起双重作用，纵向受压承受荷载，环向受拉约束管内水泥浆桩体，桩体在受到侧向约束卜，横向变形受到阻止，形成二向受压的应力状态，水泥浆桩体抗压强度大幅度提高，桩身水泥浆的承载能力也相应提高。钢管外侧的水泥固结体能够保护钢管，增加桩身摩擦力，提高耐久性，山于钢管与水泥浆的共同作用，即提高了其截而承载力，也改善水泥浆的脆性性能，大大提高了抗弯刚度，从而减少了桩身因长细比较大而发生纵向弯曲失稳的可能性，允许桩采用较大的长细比。钢管桩的承载力山两部分组成，一是桩周地基上的摩阻力，这部分首先作用于钢管外侧的水泥浆固结体，然后通过水泥浆固结体与钢管之间的界而粘结力传递到钢管，最后才山钢管、水泥浆共同分担。另一部分是基岩提供的桩端端承力，桩端端承力则山桩底基岩承载力和桩周基岩粘结力共同组成，山于桩周摩阻力在数值上远小于桩端端承力，并且两者之间存在时间上的不同步性，所以桩的承载力主要山桩端端承力提供。3.2工程地质概况工程地质情况山上至卜为:①0~-3.25m填上，②-3.25m~-5.lm中砂，③-5.lm~-9.25m淤泥，④-9.25m~-12.75m细砂，⑤-12.75m~-15.45m砾砂，-15.45m以卜为中风化泥岩。3.3微型钢管灌注桩的计算木工程拟采用成孔φ220mm的钢管桩，桩长暂定为20m桩身进入中风化岩层4m}钢管为φ168mm×6mm的无缝钢管，桩身填充材料采用水泥浆高压灌注，水泥浆强度为20MPa.(见图2)3.1.1计算桩身稳定系数Ψ此桩按桩顶铰接，桩底嵌于岩石内的模型来计算。m=4.5mN/m'b},=0.9(1.5d+0.5)=0.9x(1.5x0.22+0.5)=0.747mE=2.2x10，N/nmu=2.2x10'0N/m}叮r_}rx110_41_15x10mm'=1_15x1()一'm。一S_mbu-1EI一1},=0h=16生竺一”8alc=0.7x3.78=2.646lc/d=2.6460.22=12查表得:平-0.92式中:m桩侧上水平抗力系数的比例系数b-桩身的计算宽度。—桩的水平变形系数lc桩的计算长度3.1.2计算桩身承载力R,{钢管而积:A=3054mm,水泥浆而积:A};=220}}rr}4-3054=34959mm}R,{=}(乓'A+平。无A})=0.92x(215x3054+O.Fx10x34959)=S61kN3.1.3计算单桩竖向承载力设计值RQ},=Qn+Qm=入aN}}q-},1}+入NqN}Ai=7S1kNR=Q},{/1.65=473kN式中:入:厂一侧阻挤上效应系数入、—桩端闭塞效应系数因此单桩竖向承载力设计值取450kN。木工程预制梁在堤岸产生的压力为738kN，因而在每根梁卜设两根钢管桩就能满足要求。同时，木工程为了增强桩的防腐能力，将钢管的壁厚取为8mm.并且还在钢桩的外表而涂两层防锈漆。4微型钢管灌注桩的施工4.1微型钢管桩的施工工艺测量放线钻进成孔清孔安装下放钢管安装注浆管注水泥浆振动拔升注浆管密封钢管口二次加压振动拔升注浆管完成4.2微型钢管灌注桩的施工要点4.2.1桩身端应支承于稳定基岩，必要时进行超前钻探。4.2.2测量放线要确保桩位的准确，保证钻机平稳、钻杆垂直。4.3.3钢管搭接部位要用套筒搭接焊，套筒高度不小于钢管直径两倍，套筒壁厚不小于钢管壁厚，在套筒周边焊接，焊接应饱满。钢管驳接时，应检查垂直度，防止接头弯、折。4.2.4在中168钢管的管壁上开出浆孔，上部4m不开孔，4m以卜部分沿竖向每隔250mm钻两个Φ10的孔，出浆孔交错布置，入中风化岩段，出浆孔间距从250mm加密至150mnm钢管端头用开孔钢板焊封。4.2.5在注水泥砂浆前，要对桩孔进行清孔，要求孔底沉渣厚度不大于50mm桩身入基岩深度不小于4m。4.2.6水泥浆强度要求达到20MPa，水灰比严格控制在0.4一0.45之间。4.2.7注浆管需装设压力表，注浆压力为0.3~0.5MPa，注浆后暂不拔注浆管，直至水泥浆从中168钢管内、外均流出浆液为止，拔出注浆管，密封钢管口部，加压数分钟，待水泥浆从钢管外再次溢出为止。4.2.8微型桩施工中仔细测量孔深、钢管长度、注浆管长度，绝对避免桩端断桩现象。4.2.9严格控制桩顶、桩底标高，必须按设计保证足够的入岩深度。4.3微型钢管灌注桩的施工难点成孔是微型钢管灌注桩的施工难点。由于堤岸墙身大部分为花岗石条石组砌而成，其基础为抛石（散石)堆填而成，且堤岸墙身石缝和间隙较多，桩孔内泥浆稠度受到珠江河水的涨退影响，泥浆还会从条石间隙及河床处泄漏而产生流失现象。施工时采用相应的技术措施:4.3.1遇到坚硬层，如花岗石块体、混凝上地而，采用金刚石钻头钻进成孔。4.3.2钻进抛石层时，山于石块松动，容易发生卡钻，或提起钻杆再次下钻时抛石受潮水涨退影响引起滚动，抛石再次进入钻孔内。采用粘上水泥浆护壁，根据抛石层的空隙率和泥浆流失程度确定泥浆稠度和水泥掺入量，Jl二适量加入速凝剂，以固结抛石层和堵塞孔洞;当抛石层松动情况较大时采用一次成孔，先扩大孔径钻进，在抛石层处灌注C15细石混凝上(加5%速凝剂)，初凝后，重新按Φ220mm钻进成孔。4.3.3钻进软弱上层—砂层和淤泥层容易塌孔，可加大泥浆比重护壁，或先对软弱上层进行固结处理后再按}220mm钻进成孔。5微型钢管灌注桩的实施效果直接在花岗石条石砌筑的堤岸钻孔，穿透3.5m厚花岗石砌体、3m厚抛石层、砂层和淤泥层，进入中风化岩层，桩长20m~24m。经现场进行随机抽验，抽3根钢管灌注桩作静载试验，对钢管灌注桩施加试验荷载为设计值(450kN)的2倍，桩沉降量均未超过5mm，且卸载后回弹率高，桩承载力能达到设计要求，保持了珠江堤岸的原状，对于城市景观和传统风貌起到积极的保护作用，既没有破坏沿堤岸内侧铺设的市政设施，又确保了沿江路的交通畅顺。6结语木工程沿江中路悬飘试验段现己投入使用了二年多，基木满足了设计和使用要求，应用效果比较满意。微型钢管灌注桩具有桩径小、承载力高、桩身质量可靠等优点，在特殊工程中是一种很好的新型桩型。