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混凝土管桩水利工程研究

1工程概况

某水利枢纽工程是一座集排洪、排涝、防洪潮、灌溉及通航于一体的水利枢纽工程,工程由水闸、船闸以及泵站组成,本次设计是重建水闸、增建泵站、按原规模加固船闸。水闸防洪标准为防50年一遇洪(潮)水位设计、历史最主水位校核;水闸排水(洪)标准按30年一遇围内洪水设计;船闸级别为IX级,设计通航20吨船只;堤防按3级堤防工程、防30年一遇洪潮水位设计。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)确定该水利枢纽工程为II等大(2)型工程,主要建筑物级别为2级,次要建筑物级别为3级,临时建筑物级别为4级。重建水闸设计排水流量为131.8m3/s,闸室总净宽为24米。新增泵站设计排水流量为44m3/s,新增泵站建成后,枢纽泵站总设计流量增至60m3/s。船闸通航标准为20吨,闸室尺寸为60×12米。

2预应力混凝土管桩施工工艺

2.1概述。(1)本工程基础采用是PHC预应力混凝土管桩,桩端持力层为中粗砂层,持力层土的极限端阻力标准值qpk=9500Kpa,桩端进入持力层内的深度不小于1.5d,桩规格为PHC管桩(AB型,t=125mm),桩长按施工图中每个部位标注为准,整个工程共793根桩。其中船闸部分预应力管桩为417根,采用静压法施工;水闸和泵站部分预应力管桩为376根,采用锤击灌入法施工。(2)试桩数量。下闸首试2根,船闸U型槽、空箱WK1、扶壁挡墙FW1各试1根,共5根。(3)试桩地点选择。根据设计及现场实际情况,初步在下闸首CZ87#、CZ92#、船闸U型槽CZ156#、空箱WK383#、扶壁挡墙FW376#预应力管桩处分别进行试桩。2.2施工布置。(1)施工平台:为保证桩机进场和施工,现场场地拆迁后,必须先填或挖施工平台,平台用砂壤土或山皮石,对有旧基础或块石,应先拆去,场地内杂物及其它障碍物必须清除干净。施工地面高程比设计桩顶高程高出50cm。(2)桩机布置:闸底板管桩分三个大区,船闸为一个区,水闸为一个分区,挡墙部分为一个分区,桩机先船闸船室、上下闸首管桩,再施工水闸闸室部分管桩基础,最后施工挡墙部分管桩,施工时按从中往两侧顺序方向施工,每台桩机应从每块桩基础中间向外施打,每个区边缘的桩宜该区内其他桩打完并重新测定桩位后再施打。(3)施工采用系统供电。为保证施工连续性和保证工程质量,现场布置2台150KW的柴油发电机组,不足部分自发电。2.3施工顺序和进度计划。根据工程总体安排和基础开挖实际情况,本工程应在开挖后浇筑底板混凝土之前进行预应力管桩、板桩和搅拌桩施工,施工顺序为先施工搅拌桩,后施工管桩和板桩,预应力管桩拟采用6台三点支撑式履带柴油打桩机。2.4施工工艺流程。在预应力管桩正式开工前按不小于1%工程桩数量且不少于3根进行试打桩。通过试打桩取得正式施打所需要的有关控制数据,尤其是需要送桩的贯入度控制值,试打桩应符合预应力混凝土管桩的施打要求。(1)测量放线:根据业主提供施工图纸的座标,进行桩位放样。测量放线由专业技术人员和技术工人按规范要求进行,并经监理复检,确认后才进行施工。(2)桩机就位:桩机就位作业,做到就位准确,铺垫稳固。打桩时如有位移或沉降,都应进行重新加固校正。(3)吊桩就位:按要求选定吊点吊桩,并十分注意保持平衡,不损坏桩身,做到准确就位。(4)垂直校正:桩机就位,并安好桩尖后,要用铅锤线从正侧两个方向校正桩管,并用测斜器测定桩的倾斜角,确保成桩倾斜度符合设计要求。(5)锤击(或振动)贯入:在正式初时用重锤轻打,待桩管垂直入土一定深度后,才按设计要求施打,并且管桩最后十击贯入度不少于设计要求收锤。(6)管桩焊接接桩:吊入管桩并垂直校正后,进行焊接接桩,焊缝要连续饱满、无气泡、不咬边。焊好后自然冷却十分钟才施打以保证焊接质量。(7)切除桩头:开挖后,按要求切除多余桩头,使之符合设计桩顶高程。(8)验桩:桩基施工完成,分期分批组织设计、质监、监理验桩。2.5质量检查。(1)预应力混凝土管桩施工允许偏差:①桩位(纵横向):d/4;②桩身垂直度:0.5%;③桩长:不小于设计值;④桩体有效直径:不小于设计值;⑤单桩承载力:不小于设计值。(2)主要检验项目:试桩完成后要对单桩承载力和桩身完整性进行检验(不少于15d)。低应变检测:检测管桩桩身完整性。其原理是:通过在桩顶制造一个向下传播的应力波,应力波遇到桩阻抗(ρcA)发生变化的界面便会发生反射与透射。当桩身某处阻抗变大(扩颈等),便会产生与入射波反相的反射;当桩身某处阻抗变小(缩颈、离析、裂缝等),便会产生与入射波同相的反射。比较反射波与入射波的相位、幅度大小,便可大致判断桩身的完整性程度。由于此法产生的加速度在几g左右,应变在10με左右,不可能调动土的阻力,因此不能检测土的承载力。

3预应力管桩施工注意事项

具体如下:①采用适宜的桩帽和桩垫,导杆、桩帽和桩身必须在同一垂线上;桩帽与桩周围的间隙控制在5~10mm之间;桩帽的上围箍内嵌入竖纹硬木做成的“桩垫”,以减小桩头的破损,桩垫厚度均匀且经压实后的厚度不小于120mm。在施工期间经常检查,当桩垫被打硬砸实或烧焦时应及时更换。施桩时静压力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值1000KN;②接桩时上下桩节必须接直焊牢,上下节的中心偏差≤5mm,节点弯曲矢高不得大于1/1000,且不大于20mm;③连续施工,中途不得人为停压,确需停压时尽量缩短时间。避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工,造成沉桩困难;④压桩过程中如遇有较难穿透的土层时,接桩宜在桩段穿过该土层后,选择桩段长度时,应参考地质情况合理选择;⑤管桩进水严禁施工,破损率控制在3%以内;⑥对接头外露部分,在打入之前再次涂刷防锈涂料;⑦截桩严禁使用大锤硬砸,现将不需要截桩的桩身端部用钢抱箍抱紧,然后沿钢箍上缘凿槽打穿后,用锤打下,用气割法切断钢筋。

4预应力管桩施工质量保证措施

(1)严格质量负责制,做到分级、分层负责,各个工序、环节谁主管谁负责,机长、班长对本机组、班组的施工质量负责,专业技术人员检查督促,技术负责人对桩基施工质量负责,并为质量责任的执行人,项目经理对整个工程质量负全责。严格按设计要求及《规范》要求施工。(2)桩基施工以创优质工程为目标,做好内部技术交底工作,及时做好技术资料的收集、整理、上报工作。(3)在正式开工前,按设计要求抽取一定数量的桩进行试打,取得正式施打所需的有关控制数据,尤其是需要送桩的贯入控制值。(4)施大过程中,严格控制桩身的垂直度,倾斜率不大于0.8%。(5)除设计明确规定以桩端标高控制的摩擦桩应保证设计桩长外,其他管桩宜按设计、质检、监理公司、施工等单位共同确认的收锤标准收锤。(6)每个混凝土预制管桩的技术资料必须准确清晰、真实齐全,防止混乱。(7)施工完毕的桩应根据有关规定进行检测,与实际地质资料和设计资料不符或对某些桩的质量和承载力有疑问时,应会同设计单位、甲方、监理公司及质检部门任意指定若干桩采用静载试验或可靠的动载等其它有效手段进行检测。

5结束语

预应力混凝土管桩是近年来出现的一种新型预制桩,跟传统预制桩相比,具有单桩承载力高、施工方法简单灵活、桩质量检测随机性强、综合工程造价低、环保型好、施工速度快,且场地适应性强,值得广泛应用。

参考文献

[1]JGJ94-94建筑桩基技术规范[S].

[2]阮起楠.预应力混凝土管桩[M].中国建材工业出版社,2000.

[3]王新祥.钻芯取样法检测PHC桩桩身混凝土强度[J].混凝土与水泥制品,1998(5).

作者:刘思 单位:广东水电二局股份有限公司

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