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冲淤沉积层中新型咬合桩工法及应用
摘 要:通过分析冲淤沉积层的特点和套管咬合桩的施工工艺,对套管咬合桩在冲淤沉积层中的扩径现象进行研究。指出在该地层中套管咬合桩施工产生扩径的主要原因是套管下沉对地层的扰动、周围土体向管内涌挤而产生的超挖和缓凝混凝土对地层的挤压扩张作用。提出利用水泥搅拌桩替代A序素混凝土桩,用有钢筋笼的B序桩咬合A序的水泥搅拌桩,形成钻孔桩咬合搅拌桩的一种新型咬合桩工法。该工法可以有效解决在冲淤沉积层中进行咬合桩施工时的扩径问题和止水问题。该工法在南京地铁西延线工程中得到应用,取得了较好的应用效果。
关键词:基坑工程;咬合桩工法;冲淤沉积层;搅拌桩;钻孔桩
铁道第三设计院设计、中铁隧道集团有限公司承建的深圳地铁会-购区间隧道的围护结构是钻孔咬合桩在我国应用的第1个工程实例[1]。随后该工法在杭州解放路隧道工作井、南京地铁等工程中得到进一步的推广应用[2]。在工程实践的同时,相关研究人员对咬合桩围护结构的计算方法及参数选取、咬合桩的设计、施工工艺及相应的控制措施进行了较为全面的研究和总结[3—5]。该工法在软弱地层特别是冲淤沉积层中应用有其优势,但也存在一些问题[6—8]。文献[9—11]分别从桩的施工质量控制和变形预测方面做了相应的研究。本文从钻孔咬合桩施工工艺和扩径方面探讨新型咬合桩形式。
1 冲淤沉积层中灌注桩的扩径机理
1.1 咬合桩的扩径原因分析
全新世冲淤沉积层一般具有强度低、高含水量、高压缩性和高灵敏度的特点。咬合桩的施工工艺流程如图1和图2所示。
A桩为Ⅰ序桩,通常为素混凝土桩,B桩为Ⅱ序桩,通常为钢筋混凝土桩。由于B桩施工时要切割A桩,所以A桩的混凝土须缓凝,缓凝的时间应根据桩长和施工速度控制,一般在28~60h之间,咬合桩施工流程和时间关系如图3所示。
根据冲淤沉积层的特点和咬合桩的施工工艺,钻孔咬合桩成桩过程中导致扩径有以下3方面的原因:①套管下沉过程中对土层的扰动;②由于取土面与套管底口刃脚间的距离控制不当,导致周围土体向套管内涌挤而产生超挖,如图4所示;③缓凝混凝土的比重比周围土层大,缓凝时间较长的混凝土对周围土体存在挤压扩张作用,成桩之后的扩径照片如图5所示。
1.2 套管内土隆起引起的超挖量分析
如图4所示,由于套管内外压力差的存在,在成孔取土中很容易造成开挖面以下的土体因隆起而发生超挖。本文近似采用基坑抗隆起计算公式[12]计算安全系数ks。
若安全系数取ks=1.4,对一般的冲淤沉积层,c=10~20kPa,φ=5°~20°,取上述指标的均值,不同开挖深度时套管内土体的预留厚度如表1所示。随着开挖深度的增加,套管内所需的预留厚度也越大。在实际施工中,预留取土厚度一般只能控制在2~3m,所以当桩长超过10m时,总存在一定的超挖量,这部分超挖量将引起混凝土超灌,从而产生扩径现象。
1.3 缓凝混凝土的挤压扩径
由于A序桩的缓凝时间较长,同时混凝土的[1] [2] [3] 下一页
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