高速公路施工中預(yù)應(yīng)力管樁軟基處理技術(shù)

馬帥華

（河北光太路橋工程集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)由于具有抗彎性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，在公路工程軟基處理中得到了廣泛的應(yīng)用，有效地利用預(yù)應(yīng)力管樁處理軟基不僅可以延長(zhǎng)公路的使用壽命，還能使工程整體質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)高速公路施工中預(yù)應(yīng)力管樁軟基處理技術(shù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

某高速公路工程路線全長(zhǎng)26.7km，包含大小橋梁共5 座，隧道一處，工程施工前經(jīng)檢測(cè)得知地基存在軟基問(wèn)題，其軟基土質(zhì)主要為黏土、亞黏土以及淤泥，深度在10～20m 之間，軟基含水率可達(dá)42%，孔隙比在1.0～1.2 之間，壓縮系數(shù)為0.6MPa，如不經(jīng)處理直接施工，易造成路基失穩(wěn)，因此，經(jīng)研究決定采用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)開展軟基處理。

2 預(yù)應(yīng)力管樁軟基處理技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

預(yù)應(yīng)力管樁施工前，需對(duì)場(chǎng)地周圍的建筑、管線開展調(diào)查，對(duì)施工可能影響的構(gòu)筑物采取措施及時(shí)規(guī)避，避免因施工而遭到損壞。對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行通水、通電、通路，并檢測(cè)地基的承載力，如地基承載力過(guò)低，則難以滿足施工機(jī)械的入場(chǎng)，針對(duì)軟基承載力過(guò)低的位置需鋪設(shè)土工格柵或砂墊層，增加地基承載力，使其承載力不低于100MPa。檢查路面的平整度，平整度檢查范圍為施工場(chǎng)地外4～6m，地面的坡度控制在1%以內(nèi)。

2.1.2 樁位放樣

場(chǎng)地滿足基本施工條件后，開展樁位放樣作業(yè)。本工程樁位放樣利用全站儀精確測(cè)量出各個(gè)樁位的位置，然后根據(jù)樁位的位置利用鋼尺定位中樁，并在樁位中心點(diǎn)設(shè)置長(zhǎng)度30cm 的鋼筋，鋼筋的外露長(zhǎng)度為5～8cm。由于中心點(diǎn)定位容易產(chǎn)生誤差，因此，還需要利用白灰在地基上畫出放樣管樁的直徑、位置等輔助定位，管樁放樣工作中各樁位均采用點(diǎn)位圖編號(hào)表示，以避免產(chǎn)生遺漏問(wèn)題[1]。

2.1.3 試樁

正式開始預(yù)應(yīng)力管樁施工前，選取5～10 根管樁開展試樁作業(yè)，以明確管樁施工方案的合理性，確定施工中的一些注意事項(xiàng)及相關(guān)參數(shù)，試樁作業(yè)的所有參數(shù)均按照設(shè)計(jì)的施工方案進(jìn)行。試樁作業(yè)后，檢查樁體長(zhǎng)度、質(zhì)量等，如均滿足要求，則正式施工中嚴(yán)格按照試樁流程開展作業(yè)，如存在偏差，則應(yīng)針對(duì)產(chǎn)生的問(wèn)題及時(shí)調(diào)整施工方案，確保預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量滿足要求為止。

2.2 吊樁

（1）試樁合格后結(jié)合施工方案及試樁的相關(guān)參數(shù)開始吊樁作業(yè)，首先根據(jù)樁位放樣的位置和打樁的順序安裝樁機(jī)，安裝前要檢查樁機(jī)的零部件及電壓，確定運(yùn)行正常后安裝，安裝后樁機(jī)的位置偏差不得超過(guò)5cm，驗(yàn)收合格后開始吊樁作業(yè)。

（2）管樁起吊時(shí)將樁端1/4 的位置套牢于吊機(jī)上，并根據(jù)規(guī)定方向起吊至具體樁位，起吊方向需與吊機(jī)中心線一致。待吊樁移動(dòng)至具體樁位的夾樁器正上方后，垂直向下將管樁緩慢放入夾樁器中，放入夾樁器后調(diào)整夾樁力度為壓樁施工的75%，再拆除管樁與吊機(jī)的固定裝置。為保證施工安全，吊樁過(guò)程中吊機(jī)20m范圍內(nèi)嚴(yán)禁行人[2]。

2.3 壓樁

（1）管樁吊放至樁位之中后，在壓樁作業(yè)前對(duì)管樁進(jìn)行檢查驗(yàn)收，管樁的垂直度偏差應(yīng)控制在0.5%以內(nèi)，檢查時(shí)需結(jié)合水平和垂直兩個(gè)方向檢查。管樁的樁身、樁帽、樁錘的施工位置需保持1 條直線。驗(yàn)收合格后的管樁要利用J2經(jīng)緯儀和邊樁控制樁開展放樣作業(yè)，以便壓樁時(shí)精確記錄管樁的入土深度及每米的錘擊次數(shù)。

（2）本工程壓樁采用打樁的施工方式，打樁的總次數(shù)在2 000次以內(nèi)，最后1m管樁的錘擊數(shù)為200次，打樁施工中為避免樁身遭受破壞，在打擊位置設(shè)置錘墊，選用的錘墊為紋木墊，其厚度在15cm。打樁過(guò)程中要定期檢查并更換，每根樁的打樁施工宜一次完成。樁體壓入設(shè)計(jì)高度后，停止打樁作業(yè)，并檢查管樁在地面的外露長(zhǎng)度。過(guò)長(zhǎng)的管樁可利用截樁器分割開，使外露高度滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 接樁

（1）本工程每根管樁的長(zhǎng)度為12m，但軟基的深度在10～20m 之間，因此，深度大于12m 的軟基中，采用1 根管樁難以滿足施工要求，需要采用2 根管樁作業(yè)，此時(shí)就會(huì)涉及接樁問(wèn)題。接樁時(shí)，最佳的接樁位置為上節(jié)樁身的0.7m 處，接樁后的樁長(zhǎng)宜大不宜小，接樁方式采用端板焊接法。

（2）管樁焊接施工前，將下節(jié)樁的端頭清理干凈，并將上、下兩節(jié)樁對(duì)齊，端板相互錯(cuò)位2cm。焊接時(shí)采用分層對(duì)稱焊接方式，焊接過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，每層焊接完成后焊縫要求飽滿，每層的焊縫接頭相互錯(cuò)開，避免形成通縫。焊接完成后，不得立即開展壓樁作業(yè)，需自然冷卻8min，冷卻完成且焊接質(zhì)量驗(yàn)收合格后繼續(xù)壓樁。

2.5 樁帽施工

（1）本工程預(yù)應(yīng)力管樁施工完成后，由監(jiān)理單位驗(yàn)收，驗(yàn)收完成才能進(jìn)行樁帽澆筑。樁帽位于管樁樁頭位置，施工前結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求開挖土體，并制作安裝鋼筋和模板。安裝完成后澆筑混凝土，樁帽采用的混凝土標(biāo)號(hào)為C45，坍落度為180～200mm，混凝土澆筑過(guò)程中要做好振搗作業(yè)，澆筑完成后灑水養(yǎng)護(hù)7～14d[3]。

（2）樁帽混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，在樁帽上方鋪設(shè)20cm厚的墊層。墊層上方設(shè)置第1層土工格柵，然后鋪設(shè)30cm厚的墊層，并設(shè)置第2層土工格柵，以增加地基的承載力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的保護(hù)。土工格柵鋪設(shè)時(shí)每幅搭接施工，土工格柵的搭接接頭相互錯(cuò)開，且利用綁扎鋼絲連接牢固。

2.6 注意事項(xiàng)

（1）斷樁現(xiàn)象：壓樁施工中可能會(huì)產(chǎn)生樁身斷裂的問(wèn)題，該現(xiàn)象主要發(fā)生在管樁穿越硬土層過(guò)程中。由于本工程壓樁采用錘擊法作業(yè)，如樁身質(zhì)量較差，或采用的管樁為薄壁管樁時(shí)，利用錘擊法施工極易在穿越硬土層時(shí)發(fā)生斷樁問(wèn)題。為避免此類問(wèn)題的發(fā)生，施工單位在施工前應(yīng)注意做好對(duì)穿越土層類型的調(diào)查，穿越硬土層時(shí)要注意對(duì)管樁的保護(hù)，避免強(qiáng)力夯擊施工，以杜絕出現(xiàn)斷樁問(wèn)題。

（2）樁身傾斜：樁身傾斜是預(yù)應(yīng)力管樁中的常見現(xiàn)象，產(chǎn)生此類問(wèn)題的原因很多，如樁身吊裝時(shí)的垂直偏差過(guò)大；施工場(chǎng)地本身存在一定的坡度；樁機(jī)安裝時(shí)傾斜嚴(yán)重；壓樁過(guò)程中樁帽、樁身、裝錘未處于同一直線等。為避免此類問(wèn)題的發(fā)生，在施工過(guò)程中應(yīng)注意保持場(chǎng)地的平整，坡度控制在1%以內(nèi)，樁機(jī)、樁身的安裝要保持垂直狀態(tài)，偏差控制在0.5%以內(nèi)。壓樁時(shí)要確保三點(diǎn)一線施工，避免樁身的傾斜度超過(guò)設(shè)計(jì)要求的1%。

（3）樁頂位移：預(yù)應(yīng)力管樁壓樁作業(yè)中，注意鄰樁出現(xiàn)位移的問(wèn)題，產(chǎn)生此類問(wèn)題的原因可能是管樁數(shù)量設(shè)置過(guò)多、樁間距過(guò)小，從而導(dǎo)致壓樁施工中軟基的土體被擠壓至過(guò)分密實(shí)，土體之間向上的相互作用力使管樁出現(xiàn)位移。為避免此問(wèn)題的發(fā)生，施工單位在設(shè)計(jì)管樁數(shù)量及間距時(shí)，應(yīng)綜合考慮場(chǎng)地的軟基情況，壓樁施工時(shí)要注意控制壓樁速度，并加強(qiáng)土體的排水措施，降低土體之間的壓力[4]。

2.7 質(zhì)量檢測(cè)

2.7.1 樁體檢測(cè)

本工程預(yù)應(yīng)力管樁施工完成后，為保證管樁的施工質(zhì)量，委托檢測(cè)單位對(duì)管樁的質(zhì)量開展檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量為管樁總數(shù)的5%，檢測(cè)項(xiàng)目包括管樁的長(zhǎng)度、豎直度、承載力、樁距、樁帽位置、高度、長(zhǎng)度等，檢測(cè)結(jié)果如表1。

表1 管樁質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

由表1 檢測(cè)結(jié)果可知：本工程管樁的尺寸、位置均滿足設(shè)計(jì)要求，且管樁的承載力良好，性能全部合格，表明本工程管樁質(zhì)量良好。

2.7.2 位移和沉降觀測(cè)

為保證軟基的處理效果，在施工場(chǎng)地設(shè)置有沉降觀測(cè)點(diǎn)和位移觀測(cè)點(diǎn)，其中位移觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在路基坡腳的外側(cè)，每間隔20m 設(shè)置一處，沉降觀測(cè)點(diǎn)每間隔25m 設(shè)置一處，每個(gè)斷面設(shè)置3 個(gè)。通過(guò)對(duì)這些觀測(cè)點(diǎn)5 個(gè)月的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，得出軟基處理效果。由數(shù)據(jù)分析得知，本工程軟基每個(gè)月的沉降速度在2mm以內(nèi)，且位移變形小，表明軟基處理效果良好，可以開展后續(xù)施工。

3 結(jié)語(yǔ)

在交通行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，施工所面臨的問(wèn)題也越來(lái)越多，其中最為常見的就是軟土地基。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)作為軟基處理的重要技術(shù)之一，為保證其處理水平，施工單位要在施工過(guò)程中做好施工準(zhǔn)備工作，規(guī)范施工工藝，以提高軟基處理效果，保證公路工程的整體建設(shè)質(zhì)量。