预应力砼空心方桩在204国道中泓涵洞中的应用

预应力砼空心方桩在204国道中泓涵洞中的应用
1、贾玉山 2、孙建军
一、工程概况
204国道在新沂河大堤113K处横穿新沂河，拆桥建涵工程位于中泓与204国道交汇处，2007年3月，江苏省水利厅厅长办公室会议对204国道漫水桥接长设计进行了研究，提出在新沂河工程整治工程中结合排污通道方案研究，原则意见要求一并考虑204国道中泓桥接长，并按泓道90m3/s过水能力的规模扩建。2009年2月，根据排污专道规划方案论证，在204国道桥位置，河道断面和控制水位作调整，河道断面：沿中泓向两侧扩挖，河底为-1.0m，底宽为75m，边坡1：4，控制水位为2.98m。因河道断面和控制水位作调整，中泓204国道桥设计需作调整。经过方案对比，最终选择拆迁建涵方案。因在水利工程建设中，尚无预应力砼空心方桩作地基处理的先例，故本文重点介绍预应力砼空心方桩代替灌注桩在地基工程中的应用。
二、工程地质条件
场地钻探深度范围内揭示的土层，按其成因类型及土地性状自上而下共分为10层：
①层（Q4me）：素填土，主要为黄灰、灰黑色粘土，场地普遍分布，厚度2.1～3.0m。
②层（Q4m）：灰色粘土质淤泥，含贝壳，流塑状态，高压缩性，场地普遍分布，厚度8.1～10.6m。
⑤1层（Q3al-pl）：灰黄色粉砂、粉土，局部夹粉质粘土薄层，湿，密实，低压缩性，场地普遍分布，层厚1.8m～3.6m。
⑤2层（Q4al）：黄灰色粘土、粉质粘土，含砂礓（直径10-20mm），含量约10%，可塑状态，中压缩性。场地普遍分布，层厚1.4m～2.3m。
⑤3层（Q4al）：黄灰色粘土，夹粉砂薄层，可塑状态，中压缩性，场地普遍分布，层厚1.7m～3.6m。
⑦层（Q3al）：黄灰色粉土, 含砂礓（直径10-20mm）含量约10%-20%，湿，密实，中压缩性，场地普遍分布，层厚1.5m～4.1m。
⑨层（Q3al-pl）：灰黄色粘土、粉砂，偶见砂礓，湿，密实，中压缩性，场地普遍分布，层厚3.1m～4.6m。
⑩层（Q3al）：黄灰色粘土、夹粉砂薄层，可塑状态，中压缩性，场地普遍分布，层厚3.2m～4.4m。
层（Q3al-l）：灰色粘土，软塑～可塑状态，中压缩性，场地普遍分布，层厚3.0m～4.9m。
1层（Q3al-l）：浅灰色粉质粘土，可塑状态，中压缩性，场地普遍分布，本次钻探未揭穿，最大揭示厚度5.8m。
三、方案拟定
因洞身及翼墙坐落在②层上，该层为粘土质淤泥，土质较差，地基承载力仅为45KPa，为满足洞身和翼墙稳定和承载力要求，减少沉降，需进行地基处理，根据工期、投资等综合因素，经过方案比选，通过承载力复核验算，涵洞和翼墙下采用φ40预应力砼空心方桩地基，涵洞底板下桩间距为1.40m，翼墙底板下桩间距为1.6m，桩底高程为-14.6m。
四、工程施工
工程采用16t汽车吊把桩送到桩机附近，用桩机自身卷扬机牵引至桩位，选用锤重2.5t步履式柴油打桩机。
施工工艺流程：桩位放线→桩机就位→起吊预制桩→稳桩→打桩→送桩→中间检查验收→移桩机至下一个桩位
桩位放线：根据轴线放出桩位线，用短木桩打好定位桩，并用石灰作出标志。在施工图中对管桩桩位逐一编号，做到不漏号，在施工过程中不间断的对定好的桩位进行校核，防止因打桩导致泥土挤压使桩位发生偏移。
桩机就位：桩机就位时应对准桩位，机身保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜、移动。
起吊预制桩：先栓好吊桩用的钢丝绳和索具，然后捆住桩上端吊环附近处，一般不超过30cm，再启动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，再在桩顶扣好桩冒或桩箍。
稳桩：用较小的落距冷锤1-2次，桩入上一定深度，再使桩垂直稳定，用线锤双向校正。桩插入垂直度不超过0.5%。桩在打入前，应在桩顶侧面或桩架上设置标尺，以便观测、记录。
打桩：打桩应重锤低击，锤的最大落差不宜超过1m，打桩机锤应跳动正常。
送桩：用木桩或橡胶垫块等软性材料把桩送到设计高程。
五、问题处理
本工程距离高架桥灌注桩较近，在工程施工时可能对其造成一定的影响。
（一）影响及破坏机理
压桩对周边环境的破环主要是由于因压桩产生的应力作用，使得土体发生水平和垂直位移造成的。挤压应力的传递主要是通过桩周土体传递，当挤压应力大于桩周土体的抗力时，不可避免地顺应力传递方向造成土体较大侧向位移并向远处幅散减弱，影响范围可达15～20m。
（二）应对措施
1、采用在距相邻建筑物4.0米处开挖2.0m深，底宽0.5m，沟长3m，边坡系数2的应力释放沟，以减少地基土体的侧向位移对灌注桩差异变位的影响。
2、选择先行施工临近建筑物最外侧的桩，从临近建筑物处逐步向厚施工。
3、在临近建筑物处施工时，控制每天都打桩数量，便于土层中应力能够逐步得到释放；避免24小时不间断打桩，给土体位移增加值一定的回落时间，避免挤土效应引起的土体水平、垂直位移一直增加不回落。
六、结束语
204国道桥中泓涵洞工程位于行洪河道内，采用预制预应力砼空心方桩大大缩短了工程工期，有效的保证了工程如期完成。通过对预应力空心方桩高、低应变的抽检，桩身完整性均为I类桩，高应变承载力检测结果均符合设计要求；沉降观测资料表明，地基最大不均匀沉降11mm，根据观测资料分析，所有沉降均趋于稳定。涵洞运行情况良好。
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