PHC管樁地基處理技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

隋 乾 馬鴻健 董昭君

(1.青島市市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，山東 青島 266061； 2.青島市城陽區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 青島 266109)

1 概述

1.1 PHC管樁定義

預(yù)應(yīng)力管樁有兩種型號：一是先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁代號為PC，其混凝土強(qiáng)度不得低于C60；二是先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁代號為PHC，PHC樁的混凝土強(qiáng)度等級不得低于C80。本文主要對PHC管樁在道路工程中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

當(dāng)軟土路基厚度較小時(≤4 m)，因換填法、強(qiáng)夯、拋石擠淤等路基處理方式具有施工工期短、造價低等優(yōu)點，因此PHC管樁法不具備明顯的優(yōu)勢，但當(dāng)軟基厚度不小于6 m時，采用管樁法能夠充分發(fā)揮其作用，因此常在濱海等軟基較厚時使用。

對比碎石樁、沙樁等路基處理方法：根據(jù)GB/T 50783—2012復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范，采用的是摩擦樁，屬于復(fù)合地基，也能夠滿足道路路基承載力要求，因此也較為合適，但由于工期較緊張，因此在施工工期較短時，依然推薦采用PHC管樁。

為避免道路不均勻沉降，一般PHC管樁聯(lián)合土工格柵進(jìn)行路基處理。根據(jù)JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范，管樁為樁基礎(chǔ)，深入泥巖后能夠達(dá)到路基強(qiáng)度要求，滿足沖擊荷載；采用1.2 m×1.2 m樁帽，并設(shè)置土工格柵及褥墊層，能夠有效保證樁間土的不均勻沉降，從而滿足地基承載力要求。

1.2 作用原理

當(dāng)軟土深度在7 m以內(nèi)時，往往需將管樁打至持力層(入巖深度≥1 m)，以作為端承樁使用，并按照貫入度控制其入持力層深度；當(dāng)軟土深度不小于7 m時，一般作為摩擦樁使用，無需打入持力層，但需經(jīng)過計算確定樁長。無論是端承樁還是摩擦樁，最終管樁需與周邊土形成復(fù)合地基，共同承受荷載，因此檢測時需滿足復(fù)合地基承載力要求。

1.3 管樁選擇

1)適用條件：預(yù)應(yīng)力管樁適應(yīng)于設(shè)防烈度在8度以下的軟土路基不小于4 m厚時使用。道路路基中，因道路路基允許整體沉降，往往選擇直徑較小的管樁，一般選擇直徑為300 mm～500 mm外徑管樁。其編號為管樁類別代號-外徑-型號-壁厚-樁長，例如青島本工程實例為PHC-300-A-70-L。

2)管樁型號選擇：根據(jù)L14G407預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集，建議采用型號在AB型以上的管樁：抗震設(shè)防烈度不小于7度、工程地質(zhì)條件較復(fù)雜、設(shè)計等級為甲級、腐蝕環(huán)境下等，因為此圖集主要針對房屋建筑等，在道路路基中僅供參考，因此建議道路路基仍采用A型300 mm外徑的管樁。

2 工程實例

2.1 地質(zhì)情況

道路路段樁號K0+000～K0+800段，素填土厚約2 m，下層為厚約2 m～6 m的淤泥質(zhì)黏土，底層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖。樁號K0+800～K1+800段，素填土厚約2 m，下層為厚約2 m～4 m的淤泥質(zhì)黏土，底層為6 m以上深度的黏土。

結(jié)合地質(zhì)情況，本次實施全線采用管樁施工工藝，樁號K0+000～K0+800路段按照端承樁控制，樁長4 m～8 m；樁號K0+800～K1+800路段按照摩擦樁控制，樁長按11 m控制逐步加長。

2.2 施工工藝

1)樁號K0+000～K0+800段管樁處理施工工藝。

此段道路管樁采用端承樁，根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范中，當(dāng)樁端達(dá)到風(fēng)化巖時，應(yīng)以貫入度控制為主，樁端標(biāo)高為輔，樁的控制貫入度在2 cm/10擊～3 cm/10擊。因地勘報告按規(guī)范每隔50 m做探孔，地下土質(zhì)可能具有突變性，或按照樁長控制時未打入巖層一定深度，具體樁長必須通過靜載試驗及復(fù)合地基承載力試驗檢測。先結(jié)合現(xiàn)場實際進(jìn)行試樁，保證控制最后3次10擊在3 cm以內(nèi)，以0.5 m數(shù)量級增加樁長。通過試樁及靜載試驗滿足后，確定此段道路樁長，并按貫入度控制樁底標(biāo)高進(jìn)行大范圍打樁。局部樁頂過高的需進(jìn)行截樁，使管樁頂面標(biāo)高一致，避免道路路基沉降。

2)樁號K0+800～K1+800段管樁處理施工工藝。

此段道路管樁為摩擦樁，按樁長控制，預(yù)先打入11 m樁進(jìn)行靜載試驗，試驗未通過時，按0.5 m數(shù)量級增加樁長，直至通過靜載試驗，確定樁長后，大范圍實施。

3)管樁布置一般采用梅花形布置，間距約2.5 m，不建議采用正方形布置，因梅花形比正方形管樁密度大，相當(dāng)于每10根約增加1根管樁。

4)在已完成管樁的樁位，設(shè)置樁帽，鋪設(shè)土工格柵、30 cm級配碎石+砂礫土找平層，形成20×20 m見方的試驗段，進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測，復(fù)合地基承載力須不小于150 kPa。

2.3 注意事項

1)遇到現(xiàn)狀道路采用其他路基處理方式無法采用管樁施工時(如拋石擠淤工藝，管樁無法打入軟土路基)，需結(jié)合現(xiàn)狀取消管樁設(shè)置，另行采用其他路基搭接處理。

2)管樁位于雨水口處的，將雨水口移動至無管樁位置。

3)管樁位于檢查井處的，結(jié)合管線位置圖實際確定管樁長度，使管樁位于檢查井以下。

4)在管樁間的管線施工時，須注意施工安全，防止管樁因周邊土層破壞導(dǎo)致倒塌。

5)對于市政道路，局部位置車行道下存在管線，當(dāng)存在管線時，可結(jié)合具體管線位置布置樁位，設(shè)置管樁平面圖以指導(dǎo)施工，可以在此位置處設(shè)置正方形布置，但間距宜適當(dāng)縮小，以本工程為例，管樁布置間距控制在2 m～3 m之間。若管樁與管線平面及豎向存在沖突，可適當(dāng)調(diào)整管線平面位置，若管線位置不可調(diào)整，應(yīng)保證管線平面及豎向，適當(dāng)調(diào)整管樁平面位置。

6)車行道處管樁布置中心間距大于3 m時，需路面結(jié)構(gòu)層以下?lián)Q填2 m砂礫土。

2.4 管樁計算

管樁樁長計算與軟土路基土質(zhì)的側(cè)阻力及深度有關(guān)，主要參考規(guī)范為JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范。計算并驗收時需驗收單樁豎向承載力及復(fù)合地基承載力，對于道路工程，可不計算單樁豎向承載力。以本工程為例：

單樁豎向承載力=樁周長×(素填土厚度×樁側(cè)承載力特征值+淤泥厚度+樁側(cè)承載力特征值)+樁端承載力特征值×樁面積。

面積置換率=樁直徑×樁直徑/(1.05×樁間距)/(1.05×樁間距)。

復(fù)合地基承載力=0.9×面積置換率×單樁豎向承載力/樁面積+0.95×(1-面積置換率)×處理后樁間土承載力特征值(按照60 kPa考慮)。

3 結(jié)語

管樁路基處理目前需借助建筑等地基處理規(guī)范進(jìn)行路基計算，但用于道路路基效果較好，對于較重要的工程效果顯著，具有施工工期快、軟基沉降小等特點，但由于投資較高，可進(jìn)行多方案比選，最終選用較合理方案。