探究公路管樁地基處理施工技術(shù)

余君霞

摘要：文章結(jié)合某工程實例，從預應力高強度混凝土管樁技術(shù)（PHC管樁技術(shù)）的管樁性能、應用原理、施工勘察、施工技術(shù)設計、施工技術(shù)工藝，以及管樁施工技術(shù)中的計算方法、注意事項等進行詳細介紹，充分體現(xiàn)預應力高強度混凝土管樁技術(shù)（PHC管樁技術(shù)）的工程質(zhì)量、施工效率等優(yōu)勢，也為其他相關(guān)的工程施工提供參考和借鑒價值。

Abstract： Based on a project example， this paper introduces the pipe pile performance， application principles， construction survey， construction technology design， construction technology process of PHC pipe pile technology， and calculation methods and precautions in the construction technology in detail， which fully reflects the engineering quality and construction efficiency of prestressed high-strength concrete pipe pile technology （PHC pipe pile technology）， and also provides reference value for other related engineering construction.

關(guān)鍵詞：預應力高強度混凝土管樁技術(shù);PHC管樁;管樁計算;公路管樁技術(shù)

1? 預應力高強度混凝土管樁技術(shù)（PHC管樁技術(shù)）概述

1.1 PHC管樁定義

PHC管樁為Pre-stressed high-strength concrete（預應力高強度混凝土管樁）的簡稱縮寫，在技術(shù)工藝上使用的預應力離心成型技術(shù)手段，采用超過10個大氣壓（1.0MPA左右），以及高達180℃的蒸汽養(yǎng)護作用技術(shù)，制作成混凝土預制構(gòu)件，該混凝土預制構(gòu)件為空心圓柱狀。一般標準為10m/節(jié)的長度，空心圓柱的直徑在300mm-800mm，同時混凝土強度等級達到≥C80。PHC管樁有三種分類方法，根據(jù)管樁的混凝土的有效預應力數(shù)值可以分為：A型、B型、C型和AB型。如果按照混凝土強度來劃分等級則可以分為：PC（一般強度的預應力混凝土管樁）和PHC（高強度的預應力混凝土管樁）。最后一種分類方法則是按照管樁的外部直徑大?。╩m）區(qū)分：一般有300-1200mm等不同的規(guī)格。而本文主要是對預應力高強度混凝土即強度等級≥C80的PHC管樁（高強度的預應力混凝土管樁）在公路的樁基施工項目中進行詳細的研究和闡述。

PHC管樁應用之一：在軟土地帶，當公路的路基不足4m時，就不能使用PHC高強度預應力混凝土管樁，一方面造價不劃算，另一方面PHC管樁的承載力不能有效的發(fā)揮出來從而資源浪費，這個時候采用換填法、拋石擠淤、強夯等常規(guī)處理技術(shù)，不光造價低而且工期較短。只有當公路軟基的厚度大于6m的時候，PHC管樁的優(yōu)勢才會發(fā)揮出來。

PHC管樁應用之二：對于早期的碎石樁以及沙樁等公路路基的處理時，根據(jù)國家標準復合地基技術(shù)文件規(guī)范（GB/T50783-2012），根據(jù)公路的承載力需求，可以采用摩擦樁，但當工期較短時，也可以臨時采用預應力高強度混凝土管樁方案。

PHC管樁應用之三：在有些地帶，公路的沉降無法均勻處理，根據(jù)國家標準JGJ79-2012技術(shù)規(guī)范標準，必須使用管樁，而且要觸達到泥巖的位置，確保公路路基的強度和承載能力。這種情況一般處理方案為預應力高強度混凝土管樁配合土工格柵來處理公路路基，從而既能保障承載能力的要求，又可以通過格柵調(diào)節(jié)路基不均勻沉降的問題。

1.2 PHC管樁的作用原理

當公路路基軟土的厚度小于7m的時候，就需要將管樁打入泥巖的厚度要大于等于1m（打入到持力層即可），從而作為端承樁來使用，而且要根據(jù)貫入度來靈活控制PHC管樁進入持力層的深度。當公路路基軟土厚度大于7m的時候，此刻管樁則要作為摩擦樁的效用使用，根據(jù)實際工程測算管樁的實際使用長度，不一定需要打入到持力層。PHC管樁無論是作為摩擦樁使用，還是作為端承樁使用，都要符合復合地基的承載能力要求，與周邊的土質(zhì)共同來分擔承載力。

1.3 PHC管樁的使用條件

①使用條件：PHC預應力高強度混凝土管樁一般應用在設防烈度8度以內(nèi)，而且公路的軟土路基大于4m的時候。公路路基中允許整理均勻沉降，所以一般選擇PHC管樁直徑在300-500mm范圍內(nèi)的較小的管樁即可。另外，PHC管樁有著標準的編號規(guī)則：PHC-外徑-型號-壁厚-樁長。

②管樁的型號選擇：如果根據(jù)標準L14G407圖集即預應力混凝土管樁圖集，那么在本項目施工中應該選擇AB型以上的PHC管樁，AB型及其以上主要特點為：應用于地質(zhì)條件復雜，抗腐蝕，而且設計的等級為甲級抗震的設防烈度不低于7度，適合房屋建筑物施工，但在公路道路施工中只具備參考價值，所以綜合考量后任然使用A型管樁，外部直徑在300mm左右。

2? 某工程施工實例

2.1 某工程概況

該項目工地屬于山地地貌，底層結(jié)構(gòu)屬于第四系填土層、沖積層、泥盆系灰?guī)r構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)場鉆探技術(shù)的勘察，該地區(qū)地貌結(jié)構(gòu)從上到下依次為：

①人工堆積層：厚度 0.85-1.45m;②沖洪積層：粉質(zhì)的黏土，軟塑性質(zhì)，中壓縮性，低強度，灰褐色，厚度4.30-5.30m;③更新統(tǒng)沖洪積層黏土：淺灰色，低強度高壓縮性，軟塑～可塑，厚度5.40-5.75m;④粉質(zhì)黏土： 低強度高壓縮性，黃色中帶有黃褐色，軟塑～可塑，層厚大于 5.90-6.45m;⑤礫砂：密度飽和，顏色灰褐，石英質(zhì)砂伴有少量鵝卵石，厚度6.50-7.10m;⑥泥盆系灰?guī)r： 熔巖發(fā)育狀態(tài)，隱晶質(zhì)塊狀結(jié)構(gòu)，巖體較完整。作為主要壓縮層的②、③、④，其物理力學指標見表 1詳細數(shù)據(jù)。

2.2 巖溶軟土地質(zhì)勘察

巖溶軟土的地質(zhì)環(huán)境整體呈現(xiàn)較為復雜的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，因此在施工方案制定中需要嚴密的進行地質(zhì)勘察，常用的勘察方法例如：靜力觸探、物探、鉆探、室內(nèi)試驗等等，通過以上方法逐步摸索清楚地質(zhì)環(huán)境的整體一手數(shù)據(jù)和情況，例如：軟土性質(zhì)和厚度、持力層的性質(zhì)和厚度，以及巖土交接位置的巖溶發(fā)育情況等等。

物探、鉆探和靜力觸探作用各不一樣，鉆探最為直接，能夠簡單粗暴的直接獲取該地區(qū)的真實土層樣本，對土層樣本就行觀察分析、化學實驗以及物理實驗等，就能迅速掌握一手數(shù)據(jù)和參數(shù);而物探則是弄清楚巖溶分布情況的最好辦法，還能查清楚巖溶的發(fā)育狀態(tài)和埋藏的深度;最后使用的是靜力觸探孔，依據(jù)鉆探物探，布置針對性的靜力觸探孔，從而搞清楚各個土層的承載能力，為后續(xù)的PHC施工方案打下堅實的科學基礎(chǔ)。

2.3 巖溶軟基處治設計方案

2.3.1 方案選擇

公路軟基的處治，需要嚴謹和全面的考慮，從大處看它關(guān)乎著公路的生命周期以及使用運行車輛的安全，從施工工程項目本身來看，又與造價、工期、技術(shù)的可靠度、處治的效果，以及對周邊環(huán)境的影響。而該項目本身的各項條件基本符合PHC管樁施工處治方案。

2.3.2 基本參數(shù)的選擇

①PHC管樁直徑：公路工程項目中，軟基的處治方案采用的高強度混凝土預制管直徑一般在300mm-400mm，但是由于300mm預制管在實際施工經(jīng)驗中，屬于穩(wěn)定性較差，斷樁率較高的風險，但如果混凝土預制管直徑過大，又會使得無法充分利用其承載力，這樣造成過度浪費。綜合考慮后本項目施工使用的是400mm直徑的混凝土預制管，填土的荷載在6.5-11.5m，剛好適合上部荷載較大的情況。

②PHC管樁樁距：PHC管樁樁距的確定需要科學的判斷，判斷依據(jù)為單樁的承載能力，周邊基土的性質(zhì)，以及填土的荷載情況等來確定PHC管樁的距離。管樁距離過小，那么不利于管樁之間的擠土，而且單樁的承載力可能浪費較多，相鄰的兩個PHC管樁的中心距離需要控制在5d范圍內(nèi);管樁距離過大，那么單個的管樁的承載力要求就更高。根據(jù)上面提到的鉆探、物探和靜力觸探，以及荷載、填土高度等多方面綜合因素評估，最終PHC管樁之間的距離控制在1.90-2.45m。

③PHC管樁樁長度：PHC管樁的樁長度，需要根據(jù)靜力觸探給出的各土層側(cè)阻力參數(shù)及樁端持力層端阻力參數(shù)按 JGJ 94- 2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》計算確定。

2.4 PHC管樁的試樁操作

2.4.1 PHC 管樁試樁目的

PHC管樁試樁的操作有著很重要的意義，試樁的內(nèi)容為：復核地質(zhì)數(shù)據(jù)材料，檢查設備、技術(shù)工藝，以及施工的順序是否正確，核查錘重、落距值、收錘標準等施工的項目參數(shù)，從而有序開展預應力管樁的施工流程。

2.4.2 PHC管樁的靜載試驗

預應力混凝土管樁在試樁測試荷載能力的時候，采用液壓千斤頂逐步進行增加負載，千斤頂需要的反作用力可以使用較多的沙袋堆重平臺承擔。測試增加承載能力的方式為快速維持荷載分級加載法，每次荷載加載量為最大試驗荷載量的1/10，在每一級荷載作用下，管樁頂部沉降量到達相對穩(wěn)定后，再操作下一級荷載增加。最大測試荷載加到實驗荷載的100%即可。

3? PHC管樁技術(shù)施工注意事項

①遇到實際施工的公路路基無法使用管樁方式處理時（如拋石擠淤工藝，管樁無法打入軟土路基），需要結(jié)合實際取消管樁設置，另外采取其他公路路基搭接處理。②管樁不能位于雨水口的位置，如果位置重合，那么需要重新開新的雨水口，錯開樁基，以確保管樁的長期承載效用和穩(wěn)定安全。③管樁與檢查井處位置重合時，需要結(jié)合管線位置圖實際確定管樁長度，使管樁位于檢查井的下面。④在管樁之間施工的時候需要注意安全，防止因為施工破壞了間隔之間的土層導致承載力失衡從而管樁倒塌的風險。

4? 結(jié)論

①PHC管樁技術(shù)在實際施工中具有承載強度高、質(zhì)量可靠、施工效率快速等顯著優(yōu)勢，在公路管樁樁基的項目施工中可以作為優(yōu)先處治方案。②在實際施工的現(xiàn)場勘查中，一定要采用綜合的勘查方案，不能單一結(jié)論，比如鉆探、物探、靜力觸探等需要聯(lián)合使用，綜合得出可靠數(shù)據(jù)參數(shù)，管樁的長度以及管樁之間的距離均需要依靠可靠的一手勘查數(shù)據(jù)。③單樁承載力應現(xiàn)場單樁靜載試驗確定;靜力觸探力學參數(shù)可用于確定單樁承載力，且準確度較高。④同一場地宜統(tǒng)一單樁承載力特征值，地質(zhì)差異較大的區(qū)域，應分區(qū)試樁，分區(qū)確定收錘標準。

參考文獻：

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