软土地基处理应用于现浇混凝土管桩的效果分析
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【摘要】现浇混凝土管桩应用在软土地基的处理上，具有承载力强、沉降总量小、质量检测便捷简易、操作性能强以及施工的质量极易于控制等特点，因此在对软土地基处理问题上得到有效应用。本文主要从我国软土地基处理的现状及主要问题等角度出发，全方位多层面的对现浇混凝土管桩的概况进行阐述。
中图分类号：TU37文献标识码： A
随着我国经济的快速发展，建筑行业也呈现飞速发展趋势，然而由于我国地质条件复杂，多数待建的建筑工程面临着建筑地基松软、承压力小以及造价高等多种软土地基带来的问题。因此，通过对现浇混凝土管桩的效果进行合理分析及有效应用，对我国多数城市软土地基的处理具有十分重要的意义。
1.我国软土地基处理现状以及现浇混凝土管桩的概况
目前，我国在对软土地基处理方面通常采用施工过程中，工期短、工程质量好、经济效益好的处理方式，主要包括超载预压、真空预压、强夯法、水泥土的搅拌桩以及桩基等加多种固方法[1]。但是，以上所述方法在拥有一定适应性的同时，还存在着很大的局限性。例如，强夯法在透水性强的软土中的加固成果显著，对软粘土则不适宜；超载预压法的应用则存在路堤稳定性差问题，且加载速度受到限制，影响了工程进度，进而影响了工程的投资以及公司的整体效益；水泥土的搅拌桩法的局限性则表现为施工质量不好控制，检测费用高且程序繁琐，同时加固的深度也受到一定限制。
现浇混凝土管桩主要从实心的预制桩及预制的混凝土管桩吸收优势，主要通过振动排土对管桩进行灌注，于活瓣桩靴保护的基础上，依靠管腔的上部锤头振动将外内两层套管形成的环状腔体打入预定设计深度。并在腔内对混凝土进行现场浇注，之后匀速振动拔管，使环状区域内土体和外部土体充分混合为混凝土管桩。该管桩的桩身具有很高强度，直径达1.5cm，加固深度高达25cm[2]。同时，还具有单桩的承载力高且造价低、施工工艺质量过硬、操作简单以及便于控制等优点。
2.现浇混凝土管桩的应用原理及施工要点
2.1 应用原理
现浇混凝土管桩的技术原理主要体现为三方面：第一，模板作用：提拔振动模板时，环状模板沉降入土中后进行浇注，空腹模板则起到护壁作用。第二，振捣作用：环状的腔体模板振动提拔状态下，模板内的混凝土具有连续振捣作用，可使管桩桩体经过振动而密实，同时，可增厚管桩壁。第三，挤密作用：由于施工过程中现浇混凝土管桩具有排土以及挤压等因素，在一定程度上对管桩之间的用土起到密实作用。另外，挤压的范围和环状的腔体模板厚度以及原位土体性质有一定关系。
2.2施工要点
从建筑施工的现实际操作来看，现浇混凝土管桩的施工要点表现为以下四点：（1）、含地下水的地层中，为防止淤泥及流砂等杂物进入管桩，在浇注时应在管桩到地下水位之上实施第一次浇注，等桩靴全部封闭再实施第二次浇注。（2）、施工顺序应按照隔排隔孔的施工顺序，且实施过程中管桩的内外锁应锁定后进行起吊装配。（3）、混凝土需以细石作为主料，可适量的添加减水剂，利于混凝土的流动。（4）、若遇到较硬的夹层，则可使用成模的造浆机，并在沉桩的过程中将泥浆注入。
2.3施工流程
1、施工准备
（1）施工前进行导线控制点复测，确保桩位准确。调查清楚施工区域内地上、地下管线和周围建筑物情况，采取保护或迁移措施，施工场地应整平夯实，土质松软时，应予换填。
（2）熟悉图纸和规范并检查桩位是否正确，若有偏差报及时报设计重新定位，如无问题即可放线布桩，既以木桩的铁钉为准，放出本桩中心的骑马桩，护筒内径通常比使用钻头直径大（旋转钻大20CM），常用护筒用2～4CM厚钢板焊成，顶端焊有吊耳。护筒顶部位置偏差不得大于5CM，护筒斜度不得大于1%。。
（3）调制泥浆：灌入钻孔中的泥浆，其比重在一般地层以1.1～1.3为宜，松散易塌的地层以1.4～1.6为宜。泥浆由粘土与水拌合而成，一般选择塑性指数大于17。当缺少适宜的粘土时，可用较差的粘土，并掺入部分塑性指数大于25的粘土。若采用砂粘土时，其塑性指数不宜小于15，其中大于0.1MM的颗粒不宜超过6%。新制泥浆含量不宜大于4%，循环泥浆不得超过8%。粘土的备料数量：砂质河床时，粘土备料数量约为钻孔体积的70%～80%，砂、卵石层河床时其数量约为钻孔体积的100%～120%
2、施工阶段
（1）试桩。在正式施工之前，选择具有代表性的位置做二根试桩，复核地质资料以及设备配置、确定施工工艺参数，检验混凝土配合比等，并按照设计要求对试桩进行单桩承载力、小应变试验检测等，根据试验结果复核、修正施工参数。待工艺试验桩经检验满足设计和质量要求后，进行大面积施工。
（2）静载荷试验。试桩完成28天，土体恢复固结后，进行单桩静载和小应变试验，检测桩身的单桩承载力及桩身完整性，同时可判断地质情况进行是否满足设计要求
（3）桩尖制作及埋设。制桩时确保桩尖表面平整、密实，掉角深度不超过20mm，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不超过该桩尖表面全部面积的1%。内外面圆度偏差不大于桩尖直径的1%，桩尖上端内外支承面平整度不超过10mm。预制桩尖全部标明编号和制作日期。
沉桩前，先把填碴清除，范围1.5m×1.5m，再埋设桩尖。以便成桩后浇筑盖板及垫层。桩机就位：移机就位后，调整桩机的水平度和垂直度，垂直度偏差小于1%，水平度误差小于1%。
（4）振动沉管。根据不同的地表层条件，先把沉管压到一定深度后，再开启振动锤，直至设计深度，若以贯入度控制，则最终沉管深度以最后2min的下沉速度或电流控制。
沉管施工要连续进行，一次到达设计深度，如沉管中途上拔则须拔出地面，清除管中的淤土、固定活瓣后重新沉管。
若地下水丰富，水量较大时，沉管沉到一定深度后，在桩长的2/3或1/2处加入适量的干拌混凝土，再继续下沉到设计深度。
（5）混凝土浇注。管靴下沉至设计深度后，即可灌注混凝土，同时外护壁套管和内护壁管向上逐渐拔出。此时，管靴与内外管分离，并同混凝土管体连成一体埋在软地基中。最后，根据混凝土的实际方量和理论方量来计算其充盈系数、确定地下土层的地质情况。振动、拔管和浇注混凝土要控制混凝土质量，按沉管桩质量控制要求，浇注面高出设计桩顶50cm。
混凝土拌和时间达到90秒以上，坍落度控制在7～9cm，首盘料坍落度小于7cm，其后适当加大。随机试块，每班一组，并及时检测。
3.现浇混凝土管桩在软土地基处理中的效果
通常情况下，现浇混凝土管桩技术多用于软土地基加固中，可有效的降低工程成本，提升工程质量以及缩短工期等。其处理效果主要包括加固效果、经济比较、桩基检测、施工的适用性以及施工的质量检测等多个方面。
3.1实地的可操作性强
现浇混凝土管桩属于刚性管桩，桩身的强度相对较高，一般情况下可达C20至C25，桩径达1.5m。同时采用振动加压沉管方式，可处理大于25m的管桩深度[3]。与常用的粉喷桩相比，粉喷桩则属柔性桩，不仅桩身的强度低，处理深度低，还桩径小，一般情况下桩径不超过0.5m，且下部压力加大，导致喷灰困难，粉喷桩的固结效果差[4]。而现浇混凝土管桩正好弥补了粉喷桩以及其它加固法的不足，具有较强的实地操作性。
3.2强大的加固性能
在现浇混凝土管桩的实际实施当中，通常使用半挤土或是半排土沉管方法进行加固。经过现浇混凝土的加固，软土地基整体承载力得到明显提高，还可大幅度的降低因地质松软造成的沉降量。与水泥土的搅拌桩、超载预压以及真空预压法相比，现浇混凝土管桩的承载力则比其高达10倍。同时，该处理方法的桩基具有很强的稳定性，因此，可以有效地保证软土地基的建筑工程施工质量。
3.3桩基及施工的质量检测
多数软土地基处理法中的桩基检测通常采用静载以及钻探取芯等方法，该法检测费的费用高，基本占工程总投资或总造价3%-5%，不仅检测的周期较长，而且检测范围小，检测范围仅占总体桩数的2%，不能全面的反映这个工程的质量状况[5]。而现浇混凝土管桩桩基的检测方面，通常以人工开挖以及小应变进行检测，此法检测的费用低，通常情况下，仅占工程总造价或总投资的1%-2%[6]。同时，由于桩基的检测方法一般采用无损的检测方式，检测周期较短，且检测的范围广。
3.4施工质量的易控制性
传统的工程施工技术中的质量控制通常以高压气流控制法为主，在实施过程中，因土层地址不断变化导致送灰的压力及喷灰量普遍分部不均匀，使得水泥在搅拌过程时管桩局部固性非常差。同时，施工现场危害性强且隐藏性大，给施工工程的质量监管及控制造成很大困难。而现浇混凝土管桩相对传统的控制法来说，现浇混凝土管桩技术工艺比较简单，操作流程简单，使得施工人员可快速掌握施工要点，从而促进整个工程施工质量的控制监管工作。
4.现浇混凝土管桩在实施中的注意事项
注意事项主要为混凝土的坍落度及停顿时间对混凝土的用量两方面，本文主要通过表格方式对此两方面注意事项进行分析，详见表1及表2。
表1 停顿时间对混凝土用量的影响
桩号 停顿时间/m 停顿深度/m 统计数量/次 混凝土的平均下落量/m3
K2+978 25 5-5.5 5 0.19
K2+978 15 9-9.5 4 0.35
K3+770 15 9.5-10.0 5 0.35
K3+770 25 5-5.5 5 0.21
表2 坍落度对混凝土管桩卡管的影响
桩号 里程桩号 坍落度/mm 壁厚/mm 桩径/mm 混凝土的下落速度/（mmin-1） 卡管/次
B7 K2+978 30-50 13 1000 1.8 2
B134 K2+978 70-90 13 1000 1.9 0
B73 K3+770 100 13 1000 2.2 1
B92 K3+770 90 13 1000 2.2 0
从表1和表2可看出，停顿时间越长则对混凝土的用量越大，坍落度则不成大也不能小，而应出于一个适当的高度。因此，现浇混凝土管桩的实际操作中应对以上两点特加注意。
5.结束语
现浇混凝土管桩可有效的对软土地基进行加固，并且能很好的而控制施工工程的质量，保证桩基的检测以及技术的操作性。现浇混凝土管桩对我国软土地基的处理有着十分重要的应用价值，有利于我国软土地基问题的解决。
【参考文献】
[1]王幸福.浅谈市政道路现浇混凝土管桩施工技术[J].河南科技,2013,12(07):167-169.
[2]李君.现浇混凝土薄壁管桩在软土地基中的应用[J].山西建筑,2011,34(03):144-145.
[3]刘威.振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩设计施工[J].岩土工程,2011,25(01):63-65.
董维君，男，1973年8月10日，汉族，江苏徐州南京河西工程项目管理有限公司，工程师，市政工程软土地基处理