关键词： X型桩、表面积增大、惯性矩、振动沉桩、活瓣桩靴、工艺简单、节省材料、适应范围广
摘要：本文介绍了现浇X形混凝土桩成桩技术，指出了其在使用相同数量材料的基础上通过增大表面积来增大桩侧摩阻力和通过增大惯性矩来增加桩基抗弯和抗折能力的优点，分析了活瓣桩靴的原理，总结了现浇X形混凝土桩的一般施工工艺。是一篇介绍X型混凝土桩原理和应用的通俗文章。 Keywords: X-type piles, surface area increases, the moment of inertia, vibration pile valve pile shoe, simple process, save material, to adapt to a wide range of
Abstract: This article describes the situ X-shaped concrete piles into the pile of technology, pointed out that use the same number of materials on the basis of by increasing the surface area to increase the pile shaft resistance and by increasing the moment of inertia to increase the pile bending and flexural capacity of the advantages of the principle of the valve pile shoe,
summed up the situ X-shaped concrete piles of the general construction process. Is an introduction X-type concrete piles principles and application of popular articles.
一、工程概况
南京四桥S1标项目地处江苏南京市郊，项目范围内水系综横荷塘众多，存在着许多复杂的软土地基，在这些地质条件下修建高质量的公路及建筑物都要进行软基处理，以增加地基的稳定性及减少沉降。软基处理方法的选择对工程质量、工期和经济效益均有重要的影响。本着加快施工进度、减少施工成本的考虑，本项目省道312拓宽段软基处理采用了先进的X型混凝土桩处理方式。 二、X型混凝土桩介绍
桩基础是处理软土地基中普遍采用的一种形式，其原理是将上部的变形荷载传递传递给坚实土层，以满足上部结构对基础承载力的要求。桩基础根据项目所在地的水文地质情况、场地施工条件、设备、材料进场条件等要求综合选择。由于四桥项目工期紧要求高又要求尽量节约成本，因此选用既能提供较高承载力又节省材料的“异性”空心桩。
河海大学岩土工程研究所研制的X 型混凝土桩就是一种新形式的异型桩，其属于一种沉管灌注桩，即利用一种截面如字母X 形的钢模代替传统的沉管灌注桩圆形钢模，振动沉模成孔后，在现场浇注混凝土成桩。根据设计要求可以在浇灌混凝土前在桩顶预插钢筋，待桩体达到一定强度后，可浇注桩帽。目前该技术已经申报国家专利（专利号：2007100203063）。 X 型混凝土桩充分利用了等截面非圆型桩侧表面积增加会加大桩侧摩阻力与惯性距的特性，具有明显的技术、经济优点，其承载性能在工程界已形成统一明确的认识，已在工程实践中推广使用。
三、现浇X型混凝土桩施工设备
1．现浇X形混凝土桩是处理软土地基的一种有效桩基形式。其机械设备（见图1）主要包括： 钢管滑动底盘，卷扬机，控制台，龙门架，振动锤和桩身模板。能源由一台220kw的柴油发电机提供。底盘由型钢焊接而成，具有整体刚度大，稳定性好等特点，整体放置在圆形钢管桩上，其滑动原理为由液压千斤顶提供动力在涂满润滑油的钢管桩上运动。卷扬机为整个机械的重要组件，不仅在移动桩机时提供动力来源，并且在上拔桩身模板时提供上拔力。振动锤可依靠自身重量大的特点直接将桩身模板打到指定标高。如遇到坚硬土层其接通能源 后产生较大激振力，将气穿过。控制台为人员操作平台，主要用于控制各部分协调工作。龙门架是整个设备的重要组成部分，是振动锤以及桩身模板的运行平台。桩身模板是整个机械的核心。
图1 图2
2．桩身模板主要由以下几部分组成（见图2）：法兰盘，加强肋，进料口，内部加强板和活瓣桩靴。法兰盘主要起连接作用，通过法兰盘使得X形桩模与上部的振动锤形成一个整体。为了加强法兰盘与下部模板的链接强度，避免发生疲劳破坏在法兰盘与下部模板之间设置加强肋以增强其整体刚度。通过进料口可以将混凝土等填充料添加进桩身模板内部。由于新工艺采用了活瓣桩靴，与已有工艺相比，整个施工过程的得到了很大的改善。
3．活瓣桩靴的结构组成
现浇X形混凝土桩活瓣桩靴主要由以下几部分组成曲面三角形钢板，加强勒，连接铰，倒梯形段和连接段。
曲面三角形钢板如图 3.1中1所示：现浇X形混凝土桩活瓣桩靴一共有四个曲面三角形钢板，四个曲面三角形钢板闭合时刚好形成一个圆锥，曲面三角形在张开与闭合时所形成的角度在20-30度之间，主要取决于设计时所考虑的穿透能力。
加强勒如图 3.2中2所示：曲面三角形的加强勒整体成楔形，与曲面三角形通过焊接形成一个整体。上部通过连接铰与倒梯形段相连，加强勒可以有效增加曲面三角形的整体刚度。倒梯形段，下部通过连接铰连接着加强肋及曲面三角形钢板。倒梯形内部为圆形空腔，是填充料的下落通道。正是由于倒梯形段的存在，保证了加强勒与曲面三角形钢板在自重作用下打开后，曲面三角形钢板与加强勒在水平面的投影位于上部桩身模板在水平面的投影内部。这样就保证了在内部填充料下落时，活瓣桩靴不会影响上部桩身模板所形成的空腔的形状。 连接段如图 3.2中5所示，下面与倒梯形段焊接形成一个整体，上部与桩身模板连接，可以将活瓣桩靴固定到桩身模板上面，使活瓣桩靴可以随上部模板一起移动。
图3.1 桩靴正面闭合图图3.2 桩靴正面开启图 图4桩靴实物图
四、现浇X形混凝土桩的施工工艺
为了保证成桩质量，要在施工前做好材料的验收工作，在施工工程中要严格控制施工顺序，严格按照设计要求执行，成桩后要通过高应变，低，静载荷试验检验成桩质量。
1、施工工艺
现场施工时要严格按照设计要求进行施工，对于软土地区，在进行大面积施工之前，要在典型区域进行成桩试验，以及检验承载力的静载荷试验，并通过试验确定各个施工参数，如混凝土的塌落度，振动锤的频率，拔管速度等。对于有夹层的地区，在大面积施工之前要进行成桩工艺试验，以检验能否穿越夹层试验，通过小应变试验检验桩身完整性。并通过静载荷试验检验所成桩的承载力。根据现场经验总结施工工艺如下，可根据具体工况进行调整：
(1) 现浇X形混凝土桩打设前应先进行三通一平，通水、通电、通路，平整场地，然后进行放线布置桩位。
(2) 桩机就位，放松卷扬机钢丝绳，左右前后调整桩机位置使活瓣桩靴位于桩位上方，使活瓣桩靴闭合，利用桩机和桩身模板自重，将活瓣桩靴竖直的压入地基一定深度。
(3) 为避免泥沙进入桩身模板内部，应先通过进料口向桩身模板内部灌入一定量的填充料，
以对底部进行密封。
(4) 开动卷扬机，利用桩机及桩身模板自重，将桩身模板压入地基土中。如遇到硬土层，则开动振动锤，利用偏心锤产生的激震力将桩身模板穿过硬土层，直至打到设计深度。
(5) 待桩身模板打到设计标高后，如需放置钢筋笼则通过偏心锤中间的圆孔利用卷扬机将钢筋笼放至设计标高。
(6) 用上料斗或直接由混凝土泵车向桩身模板内灌注混凝土填充料，当混凝土灌注量满足设计要求时，再次开动卷扬机和振动锤，边拔管边振动，在拔管过程中要向桩管内继续加灌混凝土填充料，以满足混凝土充盈系数的要求；
(7) 重复以上步骤完成场地内桩基的施工。
图6现浇X形混凝土桩的施工框图
五、 现浇X形混凝土桩质量检测
X形桩质量检测主要包括成桩过程中的桩位，桩径、垂直度偏差、桩顶标高和振动拔管速度，充盈系数、填充料的计量及质量，成桩后桩身完整性及承载力检测等。
表 X形桩质量检验标准
六、总结
现浇X形混凝土桩技术是以X形桩模代替普通圆截面桩模，通过沉模，放置钢筋笼浇注混凝土拔管养护成形等工序后所形成的现浇混凝土桩。X桩桩靴选用了先进的活瓣桩靴，无需专人进行定位。有效地降低了成本。避免了预制桩靴养护、运输、定位等工序。桩基的施工设备简单、工艺成熟，成桩质量容易控制。
总体来说X型混凝土桩具有技术先进、工艺简单、节约材料、成桩质量可靠等优点，可广泛应用于高速公路，铁路、市政道路，堤防工程的软基处理，及小高层的地基加固。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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