基于公路工程預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

劉伶利

摘 要：文章結(jié)合工程案例詳細(xì)總結(jié)了預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)施工前的準(zhǔn)備工作，并對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，為提升公路施工效率提供理論參考。

關(guān)鍵詞：公路工程；預(yù)應(yīng)力管樁；施工技術(shù)；路基

引言

近年來(lái)， 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)具有施工質(zhì)量可靠、施工工期短、承載力高以及工程造價(jià)低等特點(diǎn)，在高速公路軟土路基處理中的應(yīng)用可以有效的提高天然地基的承載力。將其應(yīng)用到軟基工程處理中，可有效延長(zhǎng)公路工程的使用壽命，提升工程建設(shè)整體質(zhì)量。

1工程案例

廣東新臺(tái)高速公路南延伸線(xiàn)工程T合同段位于臺(tái)山市斗山鎮(zhèn)，起點(diǎn)樁號(hào)K60+110，終點(diǎn)樁號(hào)K65+827.504，路線(xiàn)全長(zhǎng)5.717公里，主要施工內(nèi)容為軟土路基約3.45公里，大橋410米/2座，中橋504.8米/8座，涵洞23道，斗山、中和（樞紐）互通式立交2處，瀝青混凝土路面工程等。全線(xiàn)采用設(shè)計(jì)時(shí)速100公里/小時(shí)的雙向四車(chē)道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度24.5米。橋梁與路基同寬。

本項(xiàng)目路線(xiàn)經(jīng)過(guò)水田、魚(yú)塘等，軟基分布范圍廣；軟基處理為淺層換填，換填段落多，數(shù)量大；且軟基路段對(duì)主線(xiàn)便道拉通影響較大。為了有效的減小路基的沉降差，需要采用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)對(duì)軟土路基進(jìn)行處理。

2公路工程施工中預(yù)應(yīng)力管樁的施工準(zhǔn)備

在公路工程快速發(fā)展的同時(shí)，還存在諸多病害問(wèn)題，如軟土地基等。為有效避免該現(xiàn)象的出現(xiàn)，施工單位必須重視軟基加固技術(shù)的選擇，預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)作為軟基處理的重要技術(shù)之一，其施工技術(shù)水平的高低將直接影響到公路工程的整體質(zhì)量，為此施工企業(yè)必須做好施工準(zhǔn)備工作，提升公路工程施工質(zhì)量，推動(dòng)公路工程事業(yè)的快速發(fā)展。

2.1樁錘選擇

確保樁承載力能夠?qū)υO(shè)計(jì)需求進(jìn)行最大限度地滿(mǎn)足，必須將其貫入度控制在20一40mm/10擊，在1%以下控制打樁破損率。每根樁總錘擊數(shù)量必須控制在2000擊以下。

2.2確定施工技術(shù)方案

按照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地形地貌情況、水文情況、氣候情況、區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等，進(jìn)行行之有效的施工技術(shù)方案的確定。在壓樁施工前，可根據(jù)施工情況，進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)、施工技術(shù)方案的修改與完善，隨后進(jìn)行開(kāi)工報(bào)告的提交。按照打樁施工范圍的地質(zhì)情況、基礎(chǔ)現(xiàn)狀等，進(jìn)行打樁順序的合理確定，并選取科學(xué)有效的預(yù)防措施對(duì)附近建筑物加以保護(hù)。同時(shí)按照樁基施工圖規(guī)定測(cè)定樁位。通常管樁應(yīng)進(jìn)行2個(gè)支點(diǎn)設(shè)計(jì)，其吊點(diǎn)必須與位置需求相符?？蛇x取軟墊、木墊堆放管樁，避免振動(dòng)、沖撞管樁現(xiàn)象出現(xiàn)在起吊運(yùn)輸過(guò)程中。

3公路工程施工中預(yù)應(yīng)力管樁的施工工藝

隨著公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軟土地基問(wèn)題也更加凸顯。如何做好公路工程軟基處理工作，對(duì)提升工程建設(shè)質(zhì)量至關(guān)重要。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)作為公路工程軟基處理的重要方式，能夠有效提升施工效果。為此，施工單位在做好施工準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，應(yīng)規(guī)范施工工藝，為公路工程事業(yè)的高速發(fā)展提供技術(shù)保障。

本項(xiàng)目軟基處理主要采取換填、塑料排水板和預(yù)應(yīng)力管樁處理。

本項(xiàng)目軟土地基施工于2013年11月4日至2014年3月31日完成。施工前先對(duì)水田進(jìn)行排水處理，排水采用排水溝引流的方法，將水田中的水排至路基施工范圍外的農(nóng)田灌溉渠道或旁邊小河。本項(xiàng)目軟土主要分布在農(nóng)田、魚(yú)塘等路段，軟土分布較集中且埋深淺、厚度小。為了不遺漏可能存在的軟土盲區(qū)，進(jìn)場(chǎng)平整場(chǎng)地后在詳勘的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充勘察，以探明軟土層的空間分布情況。

3.1軟基換填

換填深度及換填材料按設(shè)計(jì)要求施工，換填采用機(jī)械振動(dòng)碾壓，換填材料采用水穩(wěn)性好的中粗砂進(jìn)行回填。換填徹底，不得留有軟土或軟弱土層，當(dāng)縱向上與其它處理區(qū)銜接時(shí)，應(yīng)設(shè)置過(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)先進(jìn)行打樁處理，然后進(jìn)行換填處理。換填區(qū)的地下水位較高時(shí)，必須用水泵將水排干。挖除的軟土和泥炭土將用于綠化用土和復(fù)耕，閑置時(shí)需棄于指定的臨時(shí)棄土場(chǎng)，并做好防護(hù)。

對(duì)于魚(yú)塘區(qū)施工，應(yīng)先在用地范圍內(nèi)修好臨時(shí)圍堰，并將圍堰內(nèi)的水抽干，清除表層淤泥并曬干后填土。臨時(shí)圍堰采用粘性土修筑。

3.1.1、換填施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）換填材料采用透水性、水穩(wěn)性好的材料。

（2）換填須分層壓實(shí)，每層壓實(shí)厚度為15cm～20cm。

（3）換填區(qū)的地下水位較高時(shí)，必須用水泵將水排干。

3.2塑料排水板

塑料排水板采用插板機(jī)打設(shè)，采用液壓法施工。放樣時(shí)按路線(xiàn)橫向S、縱向0.866S布置塑料排水板（S為砂井間距），并注意按等三角形布置。

（1）施工步驟：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機(jī)具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→打入至設(shè)計(jì)標(biāo)高→拔出套管→割斷塑料排水板（檢查、記錄驗(yàn)收合格后）→機(jī)具移位→攤鋪上層砂墊層。

（2）塑料排水板不可搭接。

3.2.1、塑料排水板施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）保證塑料排水板施工深度

1）機(jī)架直觀控制：在插板機(jī)機(jī)架上按打設(shè)深度綁紅布條等明顯、 醒目標(biāo)志。

2）板身刻度控制：及時(shí)按施工順序在外露板頭用記號(hào)筆編寫(xiě)流水號(hào)，專(zhuān)人記錄流水號(hào)及板頭刻度，根據(jù)前后流水號(hào)刻度計(jì)算板體長(zhǎng)度。

3）測(cè)深控制：及時(shí)用測(cè)深儀檢測(cè)打設(shè)深度。

（2）保證排水效果。

（3）保證可測(cè)深率。

（4）減少回帶。

（5）在打設(shè)過(guò)程中，要確保豎直度，應(yīng)用吊錘進(jìn)行檢測(cè)。

（6）加強(qiáng)總量控制：每日施工米數(shù)、施工前塑料排水板卷數(shù)、施工完成后剩余卷數(shù)、進(jìn)場(chǎng)卷數(shù)等應(yīng)予以記錄，并進(jìn)行總量校核。

塑料排水板實(shí)測(cè)項(xiàng)目

3.3預(yù)應(yīng)力管樁

（1）管樁施工采用錘擊法和靜壓法施工；

（2）施工順序原則：從中間向外側(cè)施打，在橋臺(tái)處時(shí)，由靠近橋臺(tái)的一側(cè)開(kāi)始由近及遠(yuǎn)的施打，間隔跳打。

（3）靜壓樁控制標(biāo)準(zhǔn)：采用終壓值和樁長(zhǎng)進(jìn)行雙控，以標(biāo)高控制為主，送樁壓力為輔。

（4）錘擊樁控制標(biāo)準(zhǔn)：采用終壓值和樁長(zhǎng)進(jìn)行雙控，以進(jìn)入樁端持力層2m，最后貫入度小于20mm/10擊為控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)貫入度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而樁底標(biāo)高已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，繼續(xù)送樁，直至貫入度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.3.1一般路基管樁軟基處理

a、樁頂設(shè)置碎石褥墊層，砂墊層采用潔凈的中粗砂，滲透系數(shù)不小于5×10-3cm/s，含泥量不應(yīng)大于5%，細(xì)度模數(shù)不小于2.7。

b、碎石墊層設(shè)置至坡腳外1m的位置，并用30cm厚的粘土封層，坡腳位置處的泄水管入水口設(shè)置土工布包裹碎石的反過(guò)濾層。反濾土工布采用聚丙烯針刺非織造土工布，單位面積質(zhì)量為300g/m，厚度不小于2.4mm，幅寬不小于3m?？v橫向斷裂強(qiáng)度不小于9.5kN/m，縱橫向斷裂伸長(zhǎng)率不超過(guò)50%，垂直滲透系數(shù)不小于5×10-2cm/s，縱橫向撕破強(qiáng)度不小于0.24kN，CBR頂破強(qiáng)度不小于1.5kN。

c、預(yù)應(yīng)力砼管樁采用預(yù)應(yīng)力PHC樁，外直徑為30cm，壁厚不小于7cm，管樁離心砼強(qiáng)度為C70。樁頂托板采用C25鋼筋砼。

d、管樁一般情況下可采用錘擊法施工，當(dāng)施工場(chǎng)地臨近建筑物、錘擊法受限制的地方或舊路加寬路段則改為靜壓法施工。施打管樁的打樁機(jī)宜選用三點(diǎn)支撐履帶自行式柴油打樁機(jī)，柴油錘宜選用筒式柴油錘。

e、管樁對(duì)接時(shí)，應(yīng)采用法蘭盤(pán)連接或采用焊接連接。注意焊好的接頭應(yīng)自然冷卻后方可施打。焊接處的強(qiáng)度不應(yīng)低于出廠的強(qiáng)度。

f、管樁頂托板設(shè)碎石墊層，厚30cm；碎石墊層頂部和底部各鋪設(shè)一層雙向土工格柵。土工格柵幅寬不小于2m，搭接長(zhǎng)度不小于30cm，并用U形釘每隔2m按正方形將格柵拉緊固定。土工格柵采用一次拉伸成型的GSL50/PP雙向聚丙烯格柵，不得焊接無(wú)節(jié)點(diǎn)，每延米縱、橫向極限抗拉強(qiáng)度不小于50kN/m，縱、橫向標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度下的伸長(zhǎng)率不大于13%，縱、橫向2%伸長(zhǎng)率時(shí)拉伸力不小于17kN/m，5%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸力不小于34kN/m，光老化等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

g、管樁大規(guī)模施工前須選在有地質(zhì)鉆孔的位置進(jìn)行試打，并進(jìn)行單樁承載力和符合地基承載力檢測(cè)，以確定是否需要調(diào)整收錘標(biāo)準(zhǔn)。管樁施工完畢后，管樁樁頂高差應(yīng)控制在15cm以?xún)?nèi)。

h、當(dāng)改路或匝道路基位于跨線(xiàn)橋下時(shí)，需先施工改路或匝道路基軟基處理填筑后，再施工橋梁樁基。

i、填土應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制填筑速率，并加強(qiáng)路基的位移監(jiān)測(cè)。

3.3.2橋頭管樁軟基處理

橋頭路段需先進(jìn)行軟基處理填筑，待沉降滿(mǎn)足反開(kāi)挖標(biāo)準(zhǔn)后，再施工橋梁樁基。

3.3.3涵洞處的管樁處理

涵洞整個(gè)范圍的管樁高程在打設(shè)階段應(yīng)基本在同一水平，待施工涵洞時(shí)，再將涵底處的管樁截?cái)嘀梁谆A(chǔ)底高程。當(dāng)涵洞反開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)在路基頂壓至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行。

3.3.4擋墻段管樁處理

a.管樁按正方形布置，布置時(shí)擋墻基礎(chǔ)兩側(cè)各布置一排樁，且應(yīng)根據(jù)擋墻基礎(chǔ)寬度盡可能多的在擋墻基底下布置。

b、施工次序?yàn)闄M向從路中向兩側(cè)施工，縱向從構(gòu)造物中心向兩測(cè)施工，且需采用間隔跳打。

c、當(dāng)擋墻底標(biāo)高在地面以下時(shí)，樁頂標(biāo)高應(yīng)與擋墻下砂礫層底標(biāo)高齊平。

3.3.5預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）保證施工深度及承載力。

（2）樁架均應(yīng)平衡，樁身必須垂直。

（3）錘擊沉樁應(yīng)選用合適的樁錘。

（4）樁身、樁帽、送樁和錘擊的樁錘應(yīng)在同一中心線(xiàn)上。

（5）每根樁應(yīng)一次性連續(xù)沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，停歇時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

（6）樁尖與管樁連接必須緊密，防止淤泥進(jìn)入。

3.4樁帽施工

完成管樁施工后，需及時(shí)進(jìn)行樁帽作業(yè)。一般樁帽土體可開(kāi)挖于樁頭位置，開(kāi)挖長(zhǎng)度、寬度等應(yīng)符合樁帽施工規(guī)定，通過(guò)整修，可形成土模。根據(jù)施工規(guī)定進(jìn)行鋼筋綁扎，隨后進(jìn)行混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)，樁帽質(zhì)量要求與實(shí)測(cè)值如下表所示：

樁帽的質(zhì)量要求與實(shí)測(cè)值

4結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)的道路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)得以廣泛的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)作為公路工程軟基施工的重要內(nèi)容之一，其技術(shù)水平的高低將直接影響到工程的整體質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題具體分析，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善技術(shù)水平，保證施工工程質(zhì)量，為我國(guó)道路和橋梁建設(shè)發(fā)揮更大的作用。

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