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湿陷性黄土、管桩、预应力管桩
Abstract
Thispaperanalyzesthecollapsibleloessfoundationofthebasicmechanismandtreatment.Collapsibleloesssaturationreferstotheyellowunstablesoil,thepressureintheself-respectorself-pressureandunderadditionalpressure,soakedbywater,thesoilstructureoftherapiddestructionofasignificantphenomenonofthesinking.It'
sthesecharacteristics,thestructurewillbringaboutvaryingdegreesofhazards,roadbedandstructuressothatasubstantialsettlement,fracture,tilt,haveseriouslyaffectedtheirsafetyanduse.Therefore,incollapsibleloessfoundationreinforcementtoeffectivelydealwith.Byanalyzingthisthebasiccharacteristicsofaspecialfoundationforsuchafoundation,basedontheuseofreinforcedpipe.Constructionofthepipesoastobringthestrengthsandshortcomings,andconstructiontechnology.pileasanewtypeofpileforitsreliablequality,highcapacity,speedofconstruction,siteclean,moreeconomicandotheradvantagesoftheapplicationofmoreandmorewidely.However,duetotheapplicationofpipeisnotlong,inresearchandapplicationsarestillmanyproblemscallingforurgentsolutions.Abriefanalysisofthebearingcapacityofthepipe,aswellasthefactorsthatinfluencebearingcapacity.Finally,throughanexampleofthemainpointsofthepipeconstructionandgeneralstepstounderstandtheconstructionprocessintheactualconstructionprogressandtheimportanceofcost-conscious!
Inthisdesignattheuniversityduringtheapplicationofthetheoryofknowledgetograsptheoveralldesign.Deepenedtheunderstandingoftheoreticalknowledge.Ifthetextisanythingwrongwiththehopethatcorrection!
Keywords:
loesscollapsible;
Pipe;
PrestressedPile
第一章绪论........................................................6
一、管桩的优点与现状..............................................6
二、湿陷性黄土基本机理及地基处理..................................7
1、黄土的湿陷机理..............................................8
2、湿陷性黄土地基的处理方法....................................9
3、结语........................................................11
第二章：
管桩承载力分析.............................................12
1、管桩的承载特性..............................................12
2、管桩的受力分析..............................................13
3、管桩设计施工中的问题及质量控制..............................14
第三章：
预应力管桩施工方案........................................16
1、施工流程..................................................16
2、操作工艺..................................................16
3、施工质量标准..............................................20
4、常见问题及处理法...........................................22
第四章：
管桩施工组织设计实例......................................26
1、工程概况...................................................26
2、工期及施工目标.............................................27
3、施工准备情况...............................................27
4、施工总体布署...............................................28
5、施工组织机构及管理网络.....................................29
6、主要施工工艺及方法.........................................29
7、针对本工程特点采取的特殊..................................32
8、季节性施工措施.............................................32
9、实现质量目标的措施.........................................33
10、工期保证措施..............................................37
11、安全生产和文明施工措施....................................38
12、降低成本，提高经济效益措施.................................40
13、计划投入的主要施工机械设备及材料进场计划表................40
14、施工进度计划及劳动力安排一览表...........................41
第五章：
结语........................................................43
参考文献.....................................................44
致谢.........................................................45
第一章绪论
一、管桩的优点与现状
管桩作为一种地基处理及桩基础形式从上个世纪初产生到现在已经得到了很大的发展，在各种建筑基础中得到广泛地应用，并发挥着巨大的作用。
从国外管桩的发展来看，从1920年澳大利亚发明了离心法制作混凝土制品、1925年日本引进这种技术用于钢筋混凝土管桩，在1962年开发预应力混凝土管桩（PC管桩），到现在已有八九十年的历史，目前管桩已朝着全面取代传统实心桩方向发展。
我国是1944年开始生产混凝土离心（RC）管桩，到50年代末期研究成功预应力抽筋管桩，即采用后法对桩身混凝土施加预应力。
近15年，我国生产的预应力混凝土管桩无论从产品性能和产量上都达到了世界前列，呈现出布局面广，产品品种、规格齐全，生产技术成熟，配套应用技术日趋完善等特点。
据资料反映，2004年省实际利用预制高强混凝土管桩就达2500万米。
为了更合理利用管桩这一技术、有效地推广使用管桩，对管桩进行研究是极为必要的。
管桩的种类分为：
钢管桩、预制混凝土管桩及钢管混凝土管桩。
钢管桩及钢管混凝土管桩具有高强度、抗冲击疲劳性能好、贯入能力强、便于割接、质量可靠、运输方便、沉桩速度快及挤土影响小等优点，但造价高，约为预应力混凝土管桩的3－10倍。
因此，一般只在必须穿越砂层或其它桩型无法施工和质量难以保证、或工期紧迫等情况下使用，或者是一些重要的特种工程的基础上，如海上钻井平台，港口平台等工程中使用。
预制混凝土管桩之所以得到迅速发展和广泛的应用，主要是由于具有以下优点：
（a）施工工期短，施工方便、不受季节限制，工业化生产：
（b）对施工场地无污染，若采用静压式施工更无噪音，符合绿色环保施工要求；
（c）经济效益可观，同样的地基处理效果（竖向承载力及水平承载力）所使用的混凝土比实心桩节省30％－60％且抗腐蚀能力强，工作性能同钢管桩基本相似。
（d）对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强，一般情况下，软土、粘性土、粉土、砂土及全风化岩体等地层条件均可采用。
因此像高层建筑、码头工程、桥梁工程、高速公路、铁道工程等除必须采用钢管桩的特殊基础外，在工程中钢管桩已大部分被预制混凝土管桩所代替。
现在我国预制混凝土管桩使用量已经相当可观。
管桩作为一种新桩型以其桩身质量可靠、承载力高、施工速度快、现场整洁、较为经济等优点越来越得到广泛的应用。
而工程实践的发展已远远超过理论研究水平，使得管桩的应用受到严重制约。
本文总结了管桩的承载力特性和受力分析、影响管桩承载力的因素以及提高管桩承载力的方法、施工中常见问题以及防治措施。
但文中所涉及到的诸多问题目前都还没有得到圆满的解决，因此还需要通过大量的科学研究和工程实践来做进一步探讨，本篇论文将着重讨论预应力混凝土管桩的施工技术。
1.1管桩加固湿陷性黄土地基的优点
管桩复合地基加固湿陷性黄土地基有较好的加固效果,具体表现为:
（1）桩顶托板中心的土压力是随加载及时间不断上升的过程;
托板边缘受力状态复杂但总体表现出先上升后下降的过程;
桩间土压力变化规律同托板边缘一致,但变化幅度小。
（2）土工格栅的设置有助于桩土应力分担比的调节,有利于降低桩土沉降差。
（3）管桩复合地基有利于减小总沉降量
二.湿陷性黄土基本机理及地基处理
1.2中国湿陷性黄土的特征我国湿陷性黄土的分布
黄土在我国北部各省分布很广泛，也是地球上黄土分布最广的一个地区。
作为黄土的一个类别的湿陷性黄土，在黄土区域里分布的也比较普遍。
概括的说，我国黄土（包括黄土状岩石）面积为六十四万平方公里。
如果将分布在地表上层部位的晚更新世和全新世堆积的黄土划为湿陷性黄土的话，估计它的面积可达三十八万平方公里左右，占我国黄土地区总面积的百分之六十以上
（一）我国湿陷性黄土的区域分布
1）东北区：
湿陷性黄土主要分布在松辽平原的西南部。
本区中部、北部和南部各地均有黄土状岩石分布，这里的黄土状岩石据有关资料，很少见有湿陷性，或者湿陷性不强烈。
2）华北区：
湿陷性黄土主要分布在燕山甫麓，太行麓，泰山与鲁山北部山麓。
这一区域里，湿陷性黄土多在河谷之中或者山前、山间的低缓丘陵之上。
例如西山斋堂的马兰期黄土就是在永定河支流清水河河谷阶地上。
再如鲁中低山丘陵上的地区某工程，不久以前发生了建筑物地基湿陷事故。
本区湿陷性黄土分布不算广泛。
3）黄河中游地区（即——龙羊峡之间黄河及其支流）
1.3湿陷性黄土基本性质
湿陷性黄土物理性质随深度增加而变化的特点,一般情况下具有以下特点：
（1）容重随深度增加而变大；
（2）比重与深度变化关系不大；
．
（3）含水量与地下水埋藏、地表水和大气降水渗入等的影响有密切的关系，但通常也有随深度增加而变大的趋势；
（4）孔隙比随深度增加而变小；
（5）塑性状态指标与深度变化的关系不明显
1.4黄土的湿陷机理
湿陷性黄土按其湿陷机理可分为高可溶盐的湿陷性黄土和高空隙率的湿陷性黄土，由于这两类湿陷性黄土的湿陷性机理不同，因此应对湿陷性黄土地基有可靠的鉴定和正确的认识，并采取必要的工程措施防止或消除它的湿陷性。
湿陷性黄土除了具备黄土的一般特征外，粒度成份以粉土颗粒为主，约占50%以上，具有肉眼可见的孔隙，它呈松散、多孔结构状态，孔隙比很大，天然剖面上具有垂直节理，含可溶盐（碳酸盐、硫酸盐类等）较多。
垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力是它发生湿陷的部因素，而压力及水是外部条件。
关于黄土湿陷性的鉴别，地基湿陷程度的判别，可以室压缩实验为主，并以此提出工程上评价湿陷性的定量指标【5】。
为了正确反映湿陷性黄土地层的湿陷程度，并联系结构物和地基实际，合理地采用有效的防护措施，可用地基各土层的湿陷系数，求得地基的计算湿陷量△s。
△s＝∑δsi·
hi
式中：
δsi—地基第I层湿陷性黄土的湿陷系数；
hi—第I层湿陷性黄土的厚度（m）。
湿陷性黄土地基的湿陷等级如表1。
表1湿陷性黄土地基的湿陷等
级地基的计算湿陷量（m）湿陷等级
0.05＜△s≤0.15Ⅰ
0.15＜△s≤0.35Ⅱ
△s＞0.35Ⅲ
△s只是湿陷性黄土地基的定性指标，它并不代表地基的真实湿陷量。
由于我国黄土上部土层的湿陷性比下部土层大，而地基上部土层受水浸湿的可能性又较大，因此在上式中地基的计算湿陷土层厚度一般定为从基底算起至其下5m为止。
由于被地下水浸泡的那部分黄土层一般不具有湿陷性，当5m已见地下水，则算至平均年地下水位为至。
在5m深度如有非湿陷性黄土层，则不将此层土的湿陷量累计在。
湿陷性黄土地基的湿陷等级越高浸水后可能产生的湿陷量就越大，对结构物的危害也越大，因此TRANBBS设计措施要求也越高。
另外，我国建筑规还规定当基底下面土层包含有自重湿陷性黄土，可按下式判别是否属自重湿陷性地基。
△zs＝∑δ2si·
hi
△zs—地基的计算自重湿陷量（m）；
﹝si—第I层土在上覆土的饱和自重压力下，测得自重湿陷系数；
hi—第I层土的厚度（m）。
上式计算深度可自基础底面算至基下10m为止。
但其中△zs﹝s＜0.015的土层不累计。
根据大量的室外试验对比确定，当△zs≤0.07m时可定为非自重湿陷性黄土地基；
△zs＞0.11m时为自重湿陷性黄土地基；
△zs为0.07—0.11m时，可结合当地实践经验确定。
在黄土地区修建结构物，应首先考虑选用非湿陷性黄土地基，它较经济可靠，如确定基础位于湿陷性黄土上，则应尽量利用非自重湿陷性黄土地基，因为这种地基的处理与自重湿陷性黄土地基相比，要求较低。
1.5地基处理原则【19】
1）强度要求：
满足地基土在上部结构的自重及外荷载作用下不致产生局部或整体剪切破坏
2）变形要求：
满足地基土在上部结构的自重及外荷载的作用下不致产生过大的沉降，特别是超过建筑物所能容许的不均匀的沉降。
3）动力稳定性要求：
满足地基土在动力荷载（如地震荷载）作用下不致发生液化、失稳和震陷等灾害。
4）透水性要求：
满足地基土的地下水不会由于施工而造成渗漏量或动水压力超过容许值，发生涌土、流砂、边坡滑边等事故。
5）特殊土地基安定性要求：
满足湿陷性黄土等特殊土上的建筑物不会由于不良土性而发生损坏。
1.6湿陷性黄土地基的处理方法【5】
湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，根据不同的地基土质和不同的结构物，地基处理应选用不同的处理方法。
在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别后，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。
最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。
所采用的有垫层法、强夯法、灰土桩挤密法、深层搅拌桩法、振冲碎石桩法等。
本文根据近几年在公路建设中所见所闻，浅述一些自己的看法和建议与同行共同讨论。
1.6.1灰土和素土垫层法
1.6.1.1将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖至预计的深度，然后以灰土或素土分层回填夯实。
垫层厚度一般为1.0～3.0m。
它消除了垫层围的湿陷性，减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷，可以使地基的自重湿陷表现不出来。
这种方法施工简易，效果显著，是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法，经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300KPa（素土垫层可达200KPa）且有良好的均匀性。
1.6.1.2施工中应注意的问题：
（1）地基土的含水量，对于含水量较大，或曾局部基坑进水者，要采取相应的措施（如凉晒等），严格控制灰土（或素土）的最佳含水量，对接近最佳含水量时，宁小勿大，偏大时土体强度则显著下降，变形明显增大。
（2）垫层处理的宽度要达到规要求，使碾压设备能充分碾压到位，还使形成的垫层压实度产生差异。
（3）严把质量关，施工中碾压分层的厚度不宜大于30cm，并逐层检测压实度，达到设计规要求。
1.6.2强夯法
1.6.2.1强夯法亦称动力固结法，通过重锤的自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度，降低其压缩性，该法设备简单，原理直观，适用广泛，特别是对非饱和土加固效果显著。
这种方法加固地基速度快，效果好，投资省，是当前最经济简便的地基加固方法之一。
1.6.2.2施工中注意的问题
（1）首先在设计阶段，应考虑湿陷性黄土处于哪一种类别、等级，以及场地等因素，因为强夯的夯击能量，夯点布置，夯击深度，夯击次数和遍数等因场地而异，土的含水量、孔隙比及夯击的单位面积夯击能对湿陷性黄土的强夯有效加固深度起着重要的作用。
在经过试夯后确定出设计参数，确定施工设计方案，因此不经试夯确定施工参数往往会给工程造成后患。
（2）由于强夯影响深度土的含水量差异，会导致局部处理效果不佳，对于此种情况必须采取土的增湿或减湿措施，以免出现橡皮土情况。
如有此种情况，应立即停止夯击，当凉晒一定时间后，在夯击坑加入碎石类的粗骨料，继续夯击。
（3）施工中在控制关键工序上严把质量关，因为一份设计提供后，锤重、落距、夯点布置等是没有随意性的，而唯一可能被人为改变的是夯击次数，因在试夯时根据最后夯击的沉降量来确定夯击次数的，当别的参数已确定后，它就成为影响处理的唯一因素，所以施工中应以它为质量控制的关键工序管理点。
（4）强夯结束后，检测的重点是判定它的有效加固深度是否达到设计要求，因为有效加固深度的第一标准应是消除湿陷性，也就是以δs＜0.015作为判别指标。
所以检验手段应采用探井取不扰动土试样进行检测。
当这一指标达到要求后，一般情况下对承载力的要求等也均可满足。
1.6.3深层搅拌桩法
1.6.3.1探层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。
它具有施工简便等优点。
深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等，一般都采用后者作固化材料。
其加固机理是将水泥掺入粘土后，与粘土中的水分发生水解和水化反应，进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应，使水泥有一定的强度，从而使地基土达到承载的要求。
深层搅拌桩的施工方法有干法施工和湿法施工两种，干法施工就是“粉喷桩”，其工艺是用压缩空气将固化材料通过深层搅拌机械喷入土中并搅拌而成。
因为输入的是水泥干粉，因此必然对土的天然含水量有一定的要求，如果土的含水量较低时，很容易出现桩体中心固化不充分、强度低的现象，严重的甚至根本没有强度。
在某些含水量较高的土层中也会出现类似的情况。
因此，应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%，在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。
湿法施工是将水泥搅拌成浆后注入土中的方法。
水泥浆通过柱塞式泥浆泵强制注入，除非特殊情况很少断浆，施工中一般采用预搅下沉时就喷浆的工艺，因此桩体的均匀性比干法施工好。
但喷浆增加了水泥土的含水量，强度会受到一定影响，实际应用时需根据土的工程性质，尤其是含水量情况作出适当的选择。
1.6.3.2施工中应注意的问题
（1）必须在设计或施工中采取有效措施来保证搅拌桩复合地基各参数能达到各自的设计值，否则设计的可靠度会降低，如桩端为硬土，或桩长超过临界桩长时，（桩间土承载力拆减系数）取值高于规定，就必须采取设置褥垫层或其他方法使桩间土发挥较高的强度，选用较高的桩体强度时，就必须采取增加水泥用量、掺加外加剂、复搅等措施，才能保证设计与预期的实际
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