PHC樁在海相軟土地基處理中的應(yīng)用

蒙誠

摘要：蘭州至海口高速公路欽州至防城港段工程項目施工區(qū)域為廣西地區(qū)典型的海相軟土分布區(qū)，軟土性質(zhì)差、分布多、厚度小，部分路段出現(xiàn)厚度較大淤泥層，可采用PHC管樁進行軟基處理。文章結(jié)合該工程實例，根據(jù)相關(guān)參數(shù)計算，對平面設(shè)計及樁型設(shè)計進行了細化，并提出了PHC管樁施工的控制標(biāo)準(zhǔn)及施工重難點注意事項。施工后通過承載力檢測，滿足設(shè)計要求，證明PHC樁在海相軟土地基處理中具備較好的應(yīng)用效果，值得推廣。

關(guān)鍵詞：PHC樁;海相軟土;地基處理

中圖分類號：U416.1文獻標(biāo)識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.013

文章編號：1673-4874（2021）01-0048-03

0引言

近年來，隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的速度和體量也逐步加快。21世紀前，公路項目多向內(nèi)陸發(fā)展，其利在于民;而21世紀后，公路覆蓋面逐漸擴展到沿海地區(qū)，其利在于運。而在沿海地區(qū)，最常見的公路施工難題便是軟基處理。由于特殊的環(huán)境及地質(zhì)情況，海相軟土具備高含水量、高壓縮性、結(jié)構(gòu)強度差等特性，若直接作為路基，則會引起路面沉降極大、車輛運行期間陷落等嚴重事故問題，因而針對沿海公路，軟基處理在技術(shù)及造價上，都占比極大。近年來，多用于房建基礎(chǔ)的預(yù)制管樁逐漸在市政公路行業(yè)上嶄露頭角，尤其是PHC管樁，以其強度高、施工便利等特性成為沿海公路軟基處理方法中的佼佼者。本文即以蘭州至?？诟咚俟窔J州至防城港段工程為例，闡述PHC管樁在其中的應(yīng)用。

1工程概況

1.1工程簡介

蘭州至?？诟咚俟窂V西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴建工程是廣西公路網(wǎng)主骨架縱向干線桂海高速公路的重要路段，也是廣西壯族自治區(qū)“六橫七縱八支線”高速公路網(wǎng)中“縱6”線南丹至東興高速公路的主要構(gòu)成路段。本項目為五期工程，即欽州至防城港段，全長30.02km。

根據(jù)該項目的使用功能、路網(wǎng)規(guī)劃、交通量預(yù)測結(jié)果，并充分考慮項目所在地區(qū)的綜合運輸體系、遠期發(fā)展等，經(jīng)論證蘭州至?？诟咚俟窂V西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴建工程擬采用設(shè)計速度V=120km/h的高速公路標(biāo)準(zhǔn)，雙向八車道，路基寬42m;汽車荷載等級為公路-I級;設(shè)計洪水頻率：特大橋為1/300，一般橋涵及路基為1/100。其余技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）。

1.2工程地質(zhì)概況

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)繪及鉆探揭示，勘察區(qū)段內(nèi)地層主要由第四系人工堆積層（Qme）、沖洪積層（Qal+pl）、第四系殘坡積層（Qel+dl）、志留系上統(tǒng)防城群（S3fn）、志留系下統(tǒng)連灘群（S1ln）組成。其中第四系沖洪積層（Qal+pl）中的）第2層（QAL+pl-2）為淤泥質(zhì)黏土，局部為淤泥，灰黑、淺灰色，軟～可塑狀為主，土質(zhì)軟硬不均，局部混細砂或富含有機質(zhì)，具腥臭味，局部已完成自重固結(jié)。該層主要分布于山間溝谷、山間洼地及河流階地地中下部，于K3+225通道的ZK2、K6+574通道的ZK1、K24+664通道的ZK1有揭示，厚度為1.05～3.30m。此層土為典型的海相軟土，工程性質(zhì)較差，為確保沉降及承載力滿足公路基數(shù)相關(guān)指標(biāo)，需針對其進行特殊地基處理設(shè)計及施工。

2軟土地基處理方案

2.1海相軟土特征

本項目所經(jīng)區(qū)域欽州一防城港一線位于我國大陸南端海岸線側(cè)，為典型的廣西海相軟土分布地區(qū)。海相軟土除具備一般軟土所存在的高含水量、高壓縮性、結(jié)構(gòu)強度差等性質(zhì)外，還存在含砂量大，保水呈流塑～軟塑狀態(tài)等特性。根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究可知，本區(qū)域海相軟土除上述特征外，還存在廣西地區(qū)特殊的成因特性，主要表現(xiàn)在以下幾點：（1）廣西沿海地區(qū)自古以來水生動植物種類繁多，為我國南端最為著名的水生植物聚集區(qū)，因而動植物死亡腐爛后，軟土內(nèi)多含腐殖質(zhì)成分，腐臭味較重;（2）欽州-防城港地區(qū)軟土沉積歷史較短，隨著海水運動變化而帶來整體軟土層的厚度不均，且在大尺寸上多呈點斑狀分布，整體處理難度較大，對工程勘察提出了較大的考驗;（3）廣西地區(qū)海相軟土對超載預(yù)壓極其敏感，超載的作用時間直接影響整體軟土的次固結(jié)變形效果與速率。

2.2軟土地基原處理方案

根據(jù)第一節(jié)的地質(zhì)分析可知，表層填土層厚度不均，厚度在0.10～11.00m變化;淤泥層厚度較薄，在1.05～3.30m間變化。根據(jù)本工程區(qū)域軟土地質(zhì)特性，考慮其點斑狀分布的特點，大范圍處理顯然是較為浪費的，故針對需要處理部位，設(shè)計采用換填及強夯等施工便利的處理手段。主要原則如下：（1）場地填土厚度大，承載力低，作強夯處理;（2）流塑～軟塑狀黏土（QAL+pl-2）土質(zhì)軟弱，作換填處理。

2.3軟土地基變更處理方案

施工單位進場施工至K12+350～K12+410段時發(fā)現(xiàn)，左幅軟基開挖至設(shè)計深度1.5m后，經(jīng)觸探檢測深度約5.1m、5.4m才能滿足150kPa的設(shè)計承載力要求。根據(jù)設(shè)計要求軟基深度超過2.5m，不適用換填法進行軟基處理?？紤]到素混凝土樁施工時間長、投入人工機械較多，故不采用。結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況及觸探試驗，可以滿足特殊路基設(shè)計圖中的設(shè)計要求，為盡快完成此段加寬路基填筑，經(jīng)四方現(xiàn)場一致決定：

（1）對K12+350～K12+410段左幅軟基進行錘打預(yù)制樁施工，預(yù)制樁平均長8.0m，施工完成后樁頂蓋上管帽。

（2）K12+350～K12+410段左幅長60m，平均寬度為13.5m，按樁距1.5m施工預(yù)制樁360根，加蓋管帽360個。

（3）預(yù)制樁頂面增加長約60m，平均寬度為13.5m，一層50cm厚的砂礫墊層，砂礫墊層頂部和底部各設(shè)一層土工格室，變更工程量以現(xiàn)場實際收方為準(zhǔn)。

3PHC樁設(shè)計及施工標(biāo)準(zhǔn)

3.1PHC樁詳細設(shè)計方案

圖1中B為軟基處理寬度，S為PHC樁間距，本次設(shè)計為1.5m。樁頂需設(shè)置砂礫墊層50cm，頂?shù)撞扛鞣胖靡粚油凉じ袷摇|層設(shè)置到坡腳外1m的位置，并采用厚30cm的黏土進行封層，坡腳位置處的泄水管入水口設(shè)置土工布包裹碎石的反濾層。土工布采用SNG-PP-300-3型聚丙烯針刺非織造土工布，其單位面積質(zhì)量為300g/m²，厚度≥2.4mm，幅寬≥3m，縱橫向斷裂強度≥9.5kN/m，縱橫向斷裂伸長率≤50%，垂直滲透系數(shù)≥5×10^-2cm/s，縱橫向撕破強度≥0.24kN，CBR頂破強度≥1.5kN。PHC樁采用PHC-300-70A樁型，外直徑為30cm，壁厚≥7cm，樁身混凝土強度為C80，樁帽采用C30鋼筋混凝土預(yù)制樁帽，如下頁圖2、圖3所示。

3.2設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

PHC樁樁體規(guī)格容許偏差如表1所示。

PHC樁樁體工后表觀檢測偏差如表2所示。

4PHC樁施工要點

（1）PHC樁施工可采用振動錘擊法或靜壓法施工，由于海相軟土本身強度較低，采用自由落錘打樁機易造成樁周軟土四散，導(dǎo)致表面不均，故宜選用三點支撐履帶式自行式柴油打樁機。如施工現(xiàn)場附近有房屋或錘擊法受限制的地方，則改為靜壓法施工，可有效控制振動影響，確保施工安全。

（2）根據(jù)本文2.1節(jié)海相軟土特征分析，廣西地區(qū)海相軟土對超載預(yù)壓極其敏感，超載的作用時間直接影響整體軟土的次固結(jié)變形效果與速率，故大規(guī)模施工前，需選在有地質(zhì)鉆孔的位置進行試打，根據(jù)試驗段結(jié)果確定整體施工的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，確保施工期間軟土性質(zhì)不受擾動而變化較大。

（3）當(dāng)樁頂填土高度<0.5m時，嚴禁用大型壓路機進行碾壓施工。

（4）如錘擊或靜壓過程中，軟土從樁側(cè)流出或擠出，影響PHC樁施工時，可采用壓送空氣、水或水泥漿的方法進行平衡，避免施工期間整體地面沉降較大，造成對周邊建筑等的不良影響。

（5）PHC樁施工到位后，若樁身仍有不穩(wěn)狀態(tài)出現(xiàn)，則應(yīng)立即從樁側(cè)進行注漿，確保樁底地層穩(wěn)固牢靠，樁底土層承載力增加，保證PHC落底穩(wěn)定。

（6）施工完成后，需進行單樁承載力檢測及復(fù)合地基承載力檢測，需滿足單樁承載力特征值≥350kN，復(fù)合地基承載力≥150kPa的設(shè)計要求。若無法滿足承載力要求，需考慮樁周加固或變更設(shè)計等。

5結(jié)語

（1）海相軟土除具備一般軟土所存在的高含水量、高壓縮性、結(jié)構(gòu)強度差等性質(zhì)外，還存在含砂量大，保水呈流塑～軟塑狀態(tài)等特性。廣西地區(qū)海相軟土對超載預(yù)壓極其敏感，超載的作用時間直接影響整體軟土的次固結(jié)變形效果與速率。因而考慮施工時間因素，根據(jù)淤泥的厚度分別采用換填及PHC樁處理是合理的，既能提高施工速度，又可以控制造價。

（2）PHC樁施工前宜先選取有代表性的試驗段進行施工，根據(jù)試驗段反饋的施工結(jié)果動態(tài)調(diào)整設(shè)計參數(shù)及施工參數(shù)，能有效提高施工效率，避免施工中的浪費。

（3）根據(jù)施工后承載力檢測試驗可知，工后承載力滿足設(shè)計要求，能確保路基整體穩(wěn)定，保障公路行車安全，證明PHC樁在海相軟土處理中具備較好的處理效果，值得在類似項目中推廣。

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