沉管擠密樁成孔用擴(kuò)大頭樁管在某工程中的應(yīng)用

楊 亞 軍

(陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710032)

0 引言

沉管擠密樁可用于處理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土、軟弱粉土地基，處理厚度宜為3 m～15 m。消除黃土地基的濕陷性已得到廣泛應(yīng)用。沉管法成孔是利用柴油錘或振動(dòng)沉樁機(jī)，將帶有通氣樁尖的鋼樁管沉入土中至設(shè)計(jì)深度，然后緩慢拔出樁管，形成樁孔。樁管由無(wú)縫鋼管制成，壁厚10 mm以上，外徑與樁孔直徑相同，樁尖有活瓣式和活動(dòng)錐尖式兩種，以便拔管時(shí)通氣。但在硬黏土層中，因樁管下部鋼環(huán)帶土過(guò)多，摩阻力較大，造成拔管困難。常規(guī)做法是在樁管周圍浸水和轉(zhuǎn)動(dòng)樁管進(jìn)行處理，但效果較差。同時(shí)在拔管時(shí)鋼環(huán)側(cè)斜，易使樁孔縮徑。文中結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)在樁管外側(cè)增加擴(kuò)大裝置，經(jīng)施工證明此法簡(jiǎn)單易行，可操作性強(qiáng)，有效的改善了拔管困難的問(wèn)題。

1 工程概況

陜西省西安市某項(xiàng)目為深厚濕陷性黃土地層。地基處理采用2∶8灰土擠密樁，樁長(zhǎng)7.6 m，樁數(shù)46 237根，成孔方法為沉管成孔，成孔直徑為380 mm，二次重錘夯擴(kuò)成樁直徑為450 mm，樁中心距900 mm，排距780 mm，孔內(nèi)采用2∶8灰土填料，預(yù)計(jì)工期14個(gè)月，該區(qū)主要土質(zhì)為黏土，本工程所用成孔機(jī)械樁尖為活動(dòng)式錐尖(見(jiàn)圖1)。

2 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題

項(xiàng)目施工初期，正常情況下平均每根樁成孔時(shí)間為5 min，但有部分樁因地質(zhì)原因出現(xiàn)拔管困難，更有樁管2個(gè)多小時(shí)仍然拔不出來(lái)，最終采用挖機(jī)開(kāi)挖部分土體才拔出樁管，這嚴(yán)重影響到施工進(jìn)度和施工成本，為此項(xiàng)目施工過(guò)程中我們主要考慮如何減小樁管外側(cè)的阻力來(lái)縮短拔管時(shí)間，提高成孔工效。最終在經(jīng)過(guò)研究討論后提出了一種樁管改進(jìn)方案。

3 樁管改進(jìn)

3.1 擴(kuò)大頭樁管構(gòu)造

在樁管下部焊接厚鋼板，適當(dāng)增大局部樁管直徑。擴(kuò)大頭樁管構(gòu)造見(jiàn)圖2。

3.2 改進(jìn)原理

原樁管未經(jīng)改裝前，除了樁管端頭部位是變截面外，大部分樁管是等截面的。成孔及拔管過(guò)程中樁管四周與土體接觸部分均存在阻力，當(dāng)整個(gè)側(cè)阻力之和超過(guò)錘擊力時(shí)，樁管則下沉困難。當(dāng)側(cè)阻大于拔出力時(shí)，則樁管拔出困難。

相對(duì)深度土層的極限側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值由土的性質(zhì)決定，因此改變接觸面積是減小摩阻力最有效的方法。改進(jìn)的樁管采用局部加大樁管截面，與土體接觸的部位將產(chǎn)生阻力，不接觸的部位不產(chǎn)生阻力，土體與管壁接觸面積減小幾十倍，從而大大的減小了阻力值，沉樁或拔樁需要提供的動(dòng)力就很小，施工中出現(xiàn)的沉樁及拔管難的問(wèn)題即得到了解決。同時(shí)擴(kuò)大頭部分與樁管連接為整體，保證了沉管成孔的直徑。

3.3 加工參數(shù)

擴(kuò)大頭樁管的加工參數(shù)為：上焊縫與樁管軸向之間的坡度為15°，下焊縫與樁管軸向之間的坡度為30°，鋼板厚度為20 mm，擴(kuò)大頭長(zhǎng)度為200 mm，鋼板與樁管焊接連接，上焊縫高度80 mm。

3.4 擴(kuò)大頭樁管的優(yōu)點(diǎn)

1)對(duì)現(xiàn)有樁管進(jìn)行局部改造，簡(jiǎn)單易行。

2)提高了擠密樁施工時(shí)拔管的工效。

3)減少縮孔，有效提高成孔直徑質(zhì)量。

4)技術(shù)可靠，操作簡(jiǎn)便，安全性能較高。經(jīng)實(shí)踐，其成效顯著且節(jié)約成本。

3.5 擴(kuò)大頭樁管的應(yīng)用

通過(guò)在沉管外側(cè)增加擴(kuò)大裝置后，樁管成孔施工樁長(zhǎng)7.6 m的擠密樁時(shí)，平均用時(shí)4 min，且不再出現(xiàn)拔樁2 h仍拔不出來(lái)的問(wèn)題。46 237根樁在這個(gè)簡(jiǎn)單裝置的輔助下順利完工，根據(jù)平均成孔時(shí)間計(jì)算，理論上講整個(gè)工期能縮短20%。最重要的是此種裝置大幅降低了樁管四周的摩阻力，解決了拔管困難的問(wèn)題，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，樁管改進(jìn)應(yīng)用見(jiàn)圖3。

3.6 注意事項(xiàng)

1)制作時(shí)對(duì)擴(kuò)大頭區(qū)域進(jìn)行測(cè)量標(biāo)記，精確加工，使鋼板與樁管焊接緊密且擴(kuò)大頭上部焊縫應(yīng)過(guò)渡平緩。

2)使用過(guò)程中每班前應(yīng)檢查擴(kuò)大頭處的連接質(zhì)量，確保施工順利進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)樁管改進(jìn)有效提高了沉管擠密樁成孔效率，樁孔直徑容易得到保證，且加快了施工進(jìn)度，成孔平均時(shí)間由原來(lái)的5 min縮短至4 min，并且大大降低了拔管困難的頻次，理論上講成孔工期可縮短20%。雖然這只是樁管外徑的略微改進(jìn)，但卻解決了一個(gè)重要的問(wèn)題，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。