混凝土桩在实际工程中的应用

夏晨 庄璐

摘 要：本研究从塑料管灌注桩、塑料管现浇混凝土桩、钻孔灌注桩等方面对混凝土相关内容进行分析，以更进一步了解其在实际工程中的应用。

关键词：混凝土;桩;工程;应用

1.塑料管灌注桩的现场研究

塑料管灌注桩主要是一种用于地基处理的新型桩法塑料管灌注桩的组成、技术原理和施工设备。分析了不同桩靴形式的单桩及其复合地基的静载试验结果。根据埋地应变仪的测量结果，研究了轴向力、轴摩擦和趾阻力的分布规律。从工程应用来看，该桩具有质量控制方便、承载力高、质量可靠等优点，比其他地基处理方法具有更高的合理性、先进性和适用性。该桩可适当地代替普通的地基处理方法，取得较大的经济效益和社会效益[1]。

2.塑料管现浇混凝土桩支护路堤现场试验研究

小直径塑料管灌注混凝土桩（TC桩）是由预制的灌注混凝土塑料管组成。以软土地基上TC桩加固路堤为例，根据TC桩加固路堤系统的监测数据，分析了该系统的处理效果和加固特点。现场监测结果表明，路堤临界高度约为桩网间距的1.1倍，小间距布置的TC桩可应用于低路堤工程;荷载分担率能较好、稳定地反映土拱度，监测期末荷载分担率超过70%[2]。

3.考虑空腔收缩的塑料管现浇混凝土桩设计方法及其验证

通过承载力计算方法和现场静载试验（SLT）程序，有学者研究了我国东南地区越来越多地用于路堤支护的单根塑料管现浇混凝土桩的承载特性。根据圆柱形空腔收缩和水平固结理论，建立了考虑桩设置的承载力计算方法（即设置计算方法）。应用一系列不同日期的单桩试验研究了管桩的承载性状，验证了所建立的沉降计算方法的有效性。在管桩安装过程中，由于钢套管的拔出，圆柱形体积收缩约45%。理论和实验结果表明，考虑圆柱腔收缩的计算结果与实测结果吻合良好。它们之间的差值不超过12%。另一方面，如果忽略圆柱形空腔收缩，则TC桩的计算承载力被高估了160-300%。TC桩的设置主要是由于桩身阻力随着时间的推移而增加[3]。

4.软土地区公路工程中的混凝土灌注桩性能

有研究介绍了一种软粘土路堤地基处理技术——X形现浇混凝土桩（简称XCC桩），包括其打桩设备、加固原理和施工工艺。为研究XCC桩安装过程中的土体响应，以及单个XCC桩和XCC桩筏的承载力，开展了大型仪器化XCC桩路堤现场试验。XCC桩安装过程中的试验结果表明，当XCC桩向封闭端圆形桩提供相同体积的位移土时，其位移变化较大;测量的表面径向位移明显低于R的预测值，尽管X截面的周长大于半径为R的圆的周长;XCC桩的凸部和凸部在同一水平上对归一化总应力影响不大。单个XCC桩和桩筏的荷载沉降表明，XCC桩似乎比柔性或半刚性柱提供了相当大的增强作用。最后，描述了XCC桩在软土地基桩承路堤中的有效应用，阐明了XCC桩技术在控制侧向变形和加固路堤方面的有效性和稳定性。

5.钻孔灌注桩

对于钻孔灌注桩，必须进行仔细的清洁工作，以最大限度地减少钻孔中截留的碎屑;否则，碎片的存在会导致软趾效应，影响轴向阻力。缺乏对钻孔灌注桩的系统研究。相关研究调查通过进行一系列模型规模的实验室试验填补了空白，在这些试验中，碎片用泡沫橡胶模拟，以评估单桩、桩复合地基和群桩的性能。然后利用测得的桩响应校准数值模型。数值模拟还与破坏性现场试验进行了比较，以解释碎屑对钻孔灌注桩的影响。研究发现，碎片的存在导致载荷沉降曲线呈阶梯状。最初，表面摩擦主导桩的阻力，载荷传递随着碎片的压缩而移动桩尖阻力。带有碎屑的钻孔灌注桩不应直接丢弃;相反，与没有碎片的桩相比，预加载桩以压缩碎片有助于恢复轴向阻力。

6.扩底混凝土桩

有研究为了研究人工开挖大直径扩底混凝土桩（LDBCPs）的垂直承载性能，对总共16个LDBCPs进行了现场载荷试验，基础直径从0.8米到3.5米，埋置長度从6.1米到18.0米。最终持力层是砂和砾石。提出并讨论了桩的尺寸（即扩大基础尺寸、埋置长度和长径比）对扩底桩竖向承载性能的影响。还对扩底桩和传统直桩在其他类似条件下的竖向承载性能进行了比较。结果表明：1）扩底桩的竖向承载力明显大于常规直桩，前提是扩底桩底部的杂物被适当清除;2）扩底桩超过65%的竖向承载力归因于桩端阻力（QE）;3）与桩长L的贡献相比，增大扩底D是提高扩底桩竖向极限承载力的更有效途径;4）扩底桩达到最大竖向承载力的最佳长径比约为3.2。

7.施工过程中的质量控制要点

严格把控材料。在灌注桩材料进入施工现场的时候，一定要按照规定检查相关材料，对于不合格的材料一律不允许进入工地。灌注桩浇筑的过程中，对材料进行定期抽检也是重要的关键步骤，相关部门要严格制定和落实相关的抽检方法以及检验方法，对于抽检人员要进行专业的知识培训，使其能够对材料的抽检能够专业化，对人员要进行责任制，出现不合格但是进入工地的抽检人员要进行严惩。在抽查的过程中，如果发现质量存在问题要第一时间进行处理，对材料要及时进行跟换，对相关责任人要进行责任落实制度，让进入施工现场的材料必须是合格的材料。

加强混凝土材料的科学配比。传统的混凝土浇筑模式是采用导管进行浇筑的，采用导管浇筑避免不了由于拌和材料之间的粘聚力不足而造成的集料下沉现象。因此，为了避免这种现象，从原材料的科学配比上着手，是一个很好的对策。在对混凝土材料进行配比前，必须熟络每一种材料的特点和有关参数。

加强对混凝土搅拌时间以及坍落度的控制。断桩、堵管在混凝土浇筑过程中尤为常见，对混凝土的搅拌时间以及对混凝土混凝土坍落度的控制是影响到混凝土的强度的关键步骤，能否对混凝土进行良好的搅拌以及对搅拌时间的控制是增强混凝土强度的关键。

参考文献：

[1]Xuanming Ding，Lubao Luan，Hanlong Liu，Changjie Zheng，Hang Zhou，Hongyu Qin. Performance of X-section cast-in-place concrete piles for highway constructions over soft clays[J]. Transportation Geotechnics，2020，22.

[2]Zhi-hui Wan，Guo-liang Dai，Wei-ming Gong. Field study on post-grouting effects of cast-in-place bored piles in extra-thick fine sand layers[J]. Acta Geotechnica，2019，14（5）.

[3]Sun-Kyu Park，Sungnam Hong. Integrity Assessment of Marine Piles for Onshore Bridges based on On-site Inspection[J]. Journal of Coastal Research，2019，SI（91）.