塑料套管混凝土桩(TC桩)技术在某市政道路软基处理中的应用

摘要：塑料套管混凝土桩(简称TC桩)是我国城市市政道路软基处理新方法，本文主要介绍了TC桩工艺原理,施工流程及操作要点, 并提出了TC桩质量控制方法,同时阐述了TC桩沉降设计的计算方法。

关键词： TC桩;操作要点;优点

Abstract: the plastic casing concrete pile (hereinafter referred to as the TC pile) is our country the city road soft foundation treatment new method, this paper mainly introduces the TC pile process principle, construction process and key operation, and put forward the TC pile quality control method, and expatiates the TC pile settlement of the design calculation method.

Keywords: TC pile; Key operation; advantages

中图分类号： TU471.8 文献标识码：A 文章编号：

引 言

塑料套管混凝土桩是我国城市市政道路软基处理新方法，与其他软地基处理中普遍使用的水泥搅拌桩、预应力管桩、各种振动沉管桩等路堤桩相比，它的主要优点在于:先有套管成模，后集中现浇，这样与各类振动沉管桩相比其混凝土用量可控设机械可以连续施工和混凝土可以连续浇筑而降低施工费用，采用现浇工艺后不需要像预制桩一样采用大量钢筋和大型运输以及打设机械，也不需要事先配桩，能很好适应地质变化、造价更低等优势，而与水泥搅拌桩等柔性桩相比，它又是刚性桩，承载力高且质量容易控制，整体造价较低等优点，其桩周又带有螺纹而可以有较大的桩侧摩阻力，因此在许多合适的情况下 采用TC桩来代替上述方法，可以起到更加经济、加固效果或者质量容易保证等效果。

1、塑料套管混凝土桩(TC桩)施工技术

1.1成桩方法

TC桩的成桩方法为：将塑料套管按一定的间距采用专用设备逐根打入需要加固的地基中，套管为底部封闭，顶部开口，待分段区块塑料套管全部打设完毕后，再统一对埋设在地基中的套管内用混凝土连续浇注成桩，套管不再取出， 套管与填充物就形成了地基加固桩，桩顶设置桩帽，并铺设 垫层和土工格栅，形成桩承式加筋路堤系统。

1.2施工工艺

施工准备、平整场地、铺设砂砾制作桩尖、桩机就位拔套管、移机并检查套管深度放置套管、打设套管至设计标高套管内混凝土浇筑插钢筋桩体检测盖板制作、 安装施工完毕验收合格后进入下道工序。

1.3 塑料套管混凝土桩的施工要点

（1）塑料套管混凝土桩打设前，先整平和硬化场地，做好排水措施，铺设砂砾垫层：20cm左右厚度，不允许有大石块， 表面平整，否则会影响桩的垂直度。放线布置桩位。

（2） 制作桩尖，专用桩尖采用钢筋混凝土制作，直径约30 cm，并设置有固定套管的装置。具体配筋和尺寸可参照图纸的规定。一般需提前预制，可在工地外事先预制好达到28d左右的强度后运至工程现场，桩尖采用钢筋混凝土桩尖，并 设置好与塑料套管连接的接头。接头采用塑料的或铁钢管。接头要能与套管紧密连接,与套管的尺寸配套。

（3）塑料套管应采用单壁螺纹PVC塑料套管。最大外径不小于160mm，最小内径不小于142mm，扁平试验（变形40%时)不分层、无破裂。接头采用标准的160mmPVC管材直通接头，平均内径应在160.1―160.7mm之间，承口最小深度不小于45―50mm，标准坠落试验应无破裂，参数可见相关国家标准(GB/T5836.2-2006)。并进行必要的试验检测。

塑料套管的强度作用主要体现在浇注混凝土之前的保护作用，当混凝土浇注成桩后对套管的强度要求就降低了，因此，在实际工程施工时原则上只要保证混凝土浇注之前不损坏、不漏水、变形小即可，可以不作为一个强制标准。

（4） 根据加固桩长的要求，将出厂的套管切割（连接）成合适长度，要求打设至加固深度后套管顶部高度不小于要求的桩体顶标高并有适当富裕；再将切割好的套管与桩尖连接密封牢固，连接主要采用专用PVC胶水，必要时增加密封圈。然后将带有桩尖的套管从钢管底部放入钢管中，起吊钢管，使桩尖与桩位对准，然后开机将钢管打设至预定的深度，并注水对塑料套管进行保护。

（5） 依据设计桩长，若试桩中发现打设桩长超过设计桩长3 m 以上，则需要补充静力触探，以详细勘察软土层分布情况，确保桩打设至设计持力层。

（6） 如采用塑料套管混凝土桩打设机功率为30kw，结合静力触探数据，终桩控制标准可参照：打设至设计持力层后，贯入度控制低于25 cm/min 为终桩标准；辅以电流控制，电流控制终桩标准为：打设至设计持力层后，电流超过70A。

（7） 拔钢管。将钢管拔出而将塑料套管留在地下，移机至下一个桩位，继续埋设套管。

（8） 待场地内塑料套管打设完成后，对塑料套管深度和破损情况进行检查，以此时的深度确定实际打设深度。

（9） 抽水并将多余的套管进行截管和整理后，对套管进行深度检查，并随时保护套管内的清洁，不让杂物进入。

（10） 在垫层中沿塑料套管中心开挖直径约为50 cm（根据桩帽的尺寸定），高约为20 cm 的圆孔；

（11） 放置钢筋笼。在套管顶部放置一定长度的钢筋笼，钢筋均匀插设，长度3.5m，钢筋笼采用4根φ6.5 mm 钢筋，5个圆形箍筋，箍筋由φ6.5mm、长度0.4m 的钢筋制作。4根钢筋笼主筋其顶超出桩顶25cm，与盖板顶层配筋连接，钢筋笼主筋与盖板底层配筋绑扎连接。

（12） 放置盖板底层、顶层配筋，并与连接钢筋绑扎连接；

（13） 场地内集中浇注混凝土完成桩和盖板的施工，混凝土浇注过程中采用小型加长振捣棒振捣；

（14） 待混凝土强度到一定要求后可对成桩进行检测。

（15） 桩、盖板浇注完毕达到一定强度后，若设置1层双向土工格栅（可选塑料格栅或整体式钢丝格栅）则放置在垫层中间或盖板顶，若设置2 层双向土工格栅则1 层铺设在垫层中间，1 层铺设在垫层顶部。

2、沉降设计计算方法

TC桩加固地基沉降按照桩承式加筋路堤的设计方法进行计算，TC桩单桩沉降由桩身压缩量、侧阻力引起的桩端土压缩量、端阻力引起的桩端土压缩量、桩端刺入土体量等组成。考虑到路堤柔性荷载下刚性桩复合地基桩土存在沉降差，可分别采用Mindlin 应力解计算TC 桩群桩在复合地基中的附加应力，采用Boussinesq 解计算地基土承载荷载产生的附加应力，叠加TC 桩群桩和地基土产生的附加应力，采用分层总和法计算复合地基沉降量，并考虑TC 桩向上刺入褥垫层，向下刺入地基土，计算路堤荷载下TC 桩复合地基沉降。

TC 桩侧摩阻力和端阻力在地基内产沉降的计算较为复杂，可假定桩侧摩阻力沿桩身线性增长,其沉降为S01：

(1)

式中：S02―桩侧摩阻力沿桩身线性增长，桩端阻力和侧阻力引起的桩端土体压缩量(mm)；

Sj,i―桩端平面下第j 层土第i 个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(MPa)；

0―桩端平面以下压缩层范围内土层总数，压缩层范围参照规范；

j―――桩端平面下第j层土的计算分层数；

j,i―桩端平面下第j 层土的第i 个分层厚度(m)；

(IYp)j,i―桩端平面下均匀分布桩端阻力在第j个分层土第i个分层的平均竖向附加应力系数，可取第个分层中点处的竖向附加应力系数；

(Ys1)j,i―桩端平面下均匀分布侧摩阻力在第j个分层土第i个分层的平均竖向附加应力系数，可取第个分层中点处的竖向附加应力系数；

(Ys2)j,i―桩端平面下线性增长侧摩阻力在第j个分层土第i个分层的平均竖向附加应力系数，可取第i个分层中点处的竖向附加应力系数；

p―桩基沉降计算经验系数，无当地工程的实测资料统计值时，参照规范表R.0.3 的数值。

―TC 桩桩端阻比，无实测资料及地区经验时可取为5%。

其适用条件

（1） 一般要求软土地基下部有承载力相对较高的土层作为桩端持力层，并要求桩端持力层静力触探锥尖阻力不小于1000 kPa。

（2） 采用16 cm 的桩体直径时，加固深度一般不超过20 m。当桩端土为砾、岩等坚硬土层时，加固深度一般以长细比不超过100 进行控制，其它桩端土体加固深度一般可按长细比不超过125控制并满足桩体稳定要求。

3、TC桩技术的实际应用效果

以江门市某市政道路工程为例，路段沉降监测数据如图1所示，经TC桩加固处理后，路基沉降得到有效控制，总沉降量不大，能满足设计及施工要求，说明TC处理软基加固效果较好。预压期结束后，在采用TC 桩处理的桥头路段、桥头过渡段和一般路段月沉降速率均满足5mm/月的要求。通过这个改进，从而提高了水泥搅拌桩复合地基的承载力和有效减少了路堤沉降。

图1 TC 桩处理路段某断面荷载沉降曲线

参考文献

[1] 钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

[2] 桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。