公路工程中的預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)及檢測要點(diǎn)

時美超

（廊坊市廊滄高速公路廊坊事務(wù)中心，河北 廊坊 065000）

1 工程概況

某公路工程中的第一合同段，路線全長11.562km，樁號K3+240—K3+325.5段為軟土地基，以粉土和粉質(zhì)黏土為主，結(jié)合軟土的性質(zhì)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選后，最終決定采用預(yù)應(yīng)力管樁對該軟土地段加以處理，提高承載力，滿足路基施工需要。下面重點(diǎn)對該公路中的預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)及檢測要點(diǎn)展開分析。

2 公路工程中預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)及檢測要點(diǎn)

2.1 預(yù)應(yīng)力管樁施工

2.1.1 前期準(zhǔn)備

（1）為加快施工速度，在指定的工廠對預(yù)應(yīng)力管樁預(yù)制加工，依據(jù)運(yùn)輸條件、打設(shè)深度，對每一段的樁長合理確定。制作好的預(yù)應(yīng)力管樁在出廠時，必須三證齊全，并附有質(zhì)檢報(bào)告等資料。

（2）在施工現(xiàn)場修建臨時便道，為材料運(yùn)輸提供便利條件；選取堅(jiān)實(shí)、平整的場地，堆放預(yù)應(yīng)力管樁，到場的管樁要按照規(guī)定要求整齊堆碼；配備靜力壓樁機(jī)1臺，使用前要檢查樁機(jī)的性能，看是否完好，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否滿足施工需要，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，避免帶病作業(yè)。

（3）由工程技術(shù)人員以書面的形式，向參與施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底，包括崗位分工、施工順序、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量要求等內(nèi)容。

2.1.2 確定技術(shù)參數(shù)

軟土深度超過8.0m的路段較為適合預(yù)應(yīng)力管樁，平面上，可以采用四邊形布置，樁間距控制在2.5m左右，過渡段的樁間距可適當(dāng)增加，最大不宜超過3.0m。對于管樁長度超過20m的過渡段，可以采用變樁長的方法處理，每排遞減1.0m[1]。打入樁可以選用直徑為0.4m的薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，壁厚為6.0cm，樁身采用強(qiáng)度等級為C60的混凝土，技術(shù)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)與招標(biāo)文件及設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定要求相符。樁帽采用強(qiáng)度等級為C30的混凝土，以現(xiàn)場澆筑的方法一次成型，尺寸與技術(shù)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)要求相符。

2.1.3 施工要點(diǎn)

（1）當(dāng)預(yù)應(yīng)力管樁的混凝土高度全部達(dá)到100%后，且質(zhì)量檢查合格，便可出廠。由專用的車輛將管樁運(yùn)至施工現(xiàn)場后，采用吊裝的方法裝車，為確保吊裝過程中管樁平穩(wěn)，可以選擇兩支點(diǎn)法，或是兩端鉤吊法。本工程中選用的是兩支點(diǎn)法，兩個吊點(diǎn)與樁端的距離控制在0.21L（L代表管樁的長度）為宜，繩索與管樁樁身的水平交角應(yīng)達(dá)到45°以上[2]。

（2）在起吊、裝卸及運(yùn)輸管樁的過程中，要確保平穩(wěn)，避免碰撞；運(yùn)輸堆放時，支點(diǎn)位置與樁的兩端應(yīng)保持0.21L。采用汽車運(yùn)輸管樁時，應(yīng)按照規(guī)定要求堆放，總層數(shù)不得超過3層，使用鋼纜和鉤繩將管樁支點(diǎn)附近封閉，避免運(yùn)輸途中車輛顛簸導(dǎo)致管樁滾動。堆放管樁的場地要堅(jiān)實(shí)、平整、無積水，不得存在不均勻沉陷的現(xiàn)象，管樁地層二面外側(cè)用楔形擋板支擋，避免滾落。

（3）管樁混凝土的強(qiáng)度達(dá)到100%，并經(jīng)過蒸汽養(yǎng)護(hù)后，在常溫條件下靜置7d便可施工。本工程中，采用靜壓沉樁的方法施工預(yù)應(yīng)力管樁，要確保樁架平穩(wěn)、牢固，樁身垂直，插入時垂直度的最大允許偏差為0.5%，可在距離樁機(jī)20m左右的位置處布設(shè)一臺經(jīng)緯儀，據(jù)此對導(dǎo)桿和樁身的垂直度加以測定[3]。靜壓沉樁的樁架要按照穩(wěn)定并有重量配置壓重，確保壓樁機(jī)在打樁時的機(jī)械性能良好。按設(shè)計(jì)要求沉樁，先打路中，然后隔行跳打，防止出現(xiàn)擠土現(xiàn)象。單樁一次性沉至控制標(biāo)高，中途不宜停歇過長時間，以免影響沉樁效果。

（4）采用焊接的方法接樁時，應(yīng)當(dāng)確保焊接鋼板表面潔凈，樁端與地面之間的距離控制在1.0m左右。接樁的過程中，可以用定位板將上下樁接直，施焊前，使用楔形鐵片將上下樁的間隙填塞密實(shí)，隨后牢固焊接。要保證上下樁的中心線偏差在允許范圍內(nèi)，即不大于5.0mm，焊接過程中，要采取有效的措施，避免焊接變形，焊縫應(yīng)飽滿且連續(xù)，焊接完畢后，要將焊渣全部消除，并對焊縫加以檢查，看飽滿度是否達(dá)標(biāo)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以免影響接樁質(zhì)量。需要注意的是，當(dāng)沉樁遇到難以穿透的土層時，接樁應(yīng)在樁尖穿過該層后施焊。

（5）當(dāng)管樁沉至控制標(biāo)高后，若是不需要截樁，則可與樁帽相連接，具體做法如下：用樁帽的連接筋與鋼板牢固焊接，隨后將樁頂插入樁帽即可。需要截樁的管樁，可在截?cái)嗪螅瑢|塊下入管內(nèi)，再下放鋼筋籠，最后使用與樁帽標(biāo)號相同的混凝土灌注。

2.1.4 技術(shù)措施

（1）為確保用于施工的管樁質(zhì)量合格，應(yīng)在管樁進(jìn)場前，采取隨機(jī)的方式抽檢，確認(rèn)合格后，方可進(jìn)場并在施工中使用，所有進(jìn)場管樁均應(yīng)填寫進(jìn)場使用臺賬。以設(shè)計(jì)文件中給出的樁基深度作為主要依據(jù)，確定管樁的節(jié)段，即24m的樁基，以3節(jié)段為宜；12m的樁基，可采用1節(jié)段管樁[4]。施工時，根據(jù)長樁在下、短樁在上的原則，確保樁身的穩(wěn)定性。

（2）壓樁作業(yè)開始前，先用鋼絲繩將樁身綁好，緩慢移入樁機(jī)，隨后將樁機(jī)調(diào)平，利用經(jīng)緯儀檢測垂直度，確認(rèn)達(dá)標(biāo)后，便可壓樁。第一節(jié)管樁壓入土中50cm左右后，要對樁身的垂直度加以檢查，發(fā)現(xiàn)偏差及時校正，隨后開啟壓樁設(shè)備，對壓樁時間準(zhǔn)確記錄，要保證壓樁連續(xù)不間斷，速度控制在1.0～2.0m/min[5]。

（3）管樁接樁的過程中，要使樁頭略高于地面，并在下節(jié)樁的樁端加裝定位板，再將上節(jié)樁吊放至下節(jié)樁端板上，借助定位板使上下節(jié)樁連接順直，最大允許偏差為5.0mm。當(dāng)上下樁存在間隙時，要在填塞后牢固焊接。在對管樁施焊前，應(yīng)將待焊接的部位清理干凈，露出金屬光澤，采用分層的方法施焊，利用點(diǎn)焊對坡口四周對稱焊接，以4點(diǎn)為宜，可由兩名焊工同時操作，確保焊接層數(shù)不少于2層，焊接時，要將層間的焊皮清理干凈，以免影響焊接質(zhì)量。焊好的樁接頭在自然冷卻后，涂刷防銹漆。

（4）使用高精度水準(zhǔn)儀對地面標(biāo)高加以確定，并在送樁桿上做好標(biāo)記，施工時全程跟蹤，隨時對送樁深度加以檢查。在送樁器的下端位置處加設(shè)樁墊，要確保厚度適宜，并與樁頂全斷面接觸。根據(jù)設(shè)計(jì)壓樁力的1.5倍送樁，達(dá)到高程后，持荷10min，當(dāng)沉降量低于2.0mm/min時，便可結(jié)束送樁[6]。

2.2 檢測要點(diǎn)

2.2.1 檢測項(xiàng)目

預(yù)應(yīng)力管樁檢測是一項(xiàng)較為系統(tǒng)的工作，為確保檢測工作的有序開展，要明確具體的檢測項(xiàng)目，包括混凝土的抗壓強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力管樁的外觀質(zhì)量、尺寸偏差以及坑裂性能等。不同的檢測項(xiàng)目適用不同的標(biāo)準(zhǔn)，其中抗壓強(qiáng)度檢測的執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50107—2010）；管樁外觀質(zhì)量檢測，以連續(xù)生產(chǎn)3 000m為一個批次，采取隨機(jī)抽檢的方法，抽檢數(shù)量為10根，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是《先張法預(yù)應(yīng)力管樁》（GB13476—2009）；管樁的抗裂性能和抗彎性能檢測，全部執(zhí)行GB13476—2009標(biāo)準(zhǔn)，其中抗裂性能檢驗(yàn)應(yīng)在外觀質(zhì)量檢驗(yàn)合格的管樁中，以隨機(jī)的方法抽取2根作為檢測對象。

2.2.2 檢測方法

管樁檢測常用的方法有兩種，一種是靜載試驗(yàn)法，另一種是動測試驗(yàn)法。在公路工程軟基處理中，為確保預(yù)應(yīng)力管樁的整體質(zhì)量，必須保證單樁豎向抗壓承載力達(dá)標(biāo)，所以，本工程中選取靜載試驗(yàn)法檢測管樁。

2.2.3 檢測設(shè)備

預(yù)應(yīng)力管樁檢測中，單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)是重要項(xiàng)目，在該試驗(yàn)檢測的主要設(shè)備為千斤頂，其加載反力裝置如下：

（1）錨樁橫梁反力裝置。該裝置由以下幾個部分組成：錨樁、梁（主梁和次梁）、千斤頂、測量儀表等。要求錨樁與反力梁提供的反力不小于最大試驗(yàn)荷載的1.5倍。

（2）壓重平臺反力裝置。該裝置由以下幾個部分組成：支墩、橫梁、千斤頂、鋼錠、測量儀表等。要求壓重量不少于試樁破壞荷載的1.2倍，并在試驗(yàn)檢測開始前，一次性施加壓重，使其均勻、穩(wěn)固置于平臺上。

2.2.4 確定單樁承載力

預(yù)應(yīng)力管樁豎向承載力是按照樁身的額定強(qiáng)度予以確定，可以通過經(jīng)驗(yàn)公式估算，并以現(xiàn)場靜荷載試驗(yàn)的方法確定。由于管樁的外徑、壁厚有所差別，加之混凝土的強(qiáng)度等級不同，從而使得管樁的承載力也不相同。對于管樁樁身的額定強(qiáng)度，采用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）中國際通用的計(jì)算公式驗(yàn)算，具體如式（1）：

式中：σ為樁身的垂直壓力；R為試塊的極限抗壓強(qiáng)度；σpc為樁身截面上混凝土的有效預(yù)應(yīng)力[7]。

2.2.5 檢測結(jié)果

（1）采用隨機(jī)的方法，抽取不少于管樁總數(shù)20%的樁作為試驗(yàn)檢測對象，通過低應(yīng)變動力檢測發(fā)射波法檢測管樁，主要目的如下：借助動力檢測對樁基的質(zhì)量加以檢查，具體包括樁身完整性、混凝土品質(zhì)、單樁承載力等。本次檢測所得的結(jié)果為縱波的波形曲線呈現(xiàn)出良好的規(guī)律性，樁間為出現(xiàn)明顯的反射波，所有檢測的管樁均可觀測到樁底反射波信號，由此說明檢測的管樁樁身完整，節(jié)段之間連接完好，無質(zhì)量缺陷，經(jīng)推算單樁混凝土的抗壓強(qiáng)度及承載力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）采用工程樁開展靜荷載試驗(yàn)檢測，并在綜合考慮各方面的影響因素后，如動測結(jié)果、施工狀況以及管樁在現(xiàn)場的分布情況等，選取3根樁做測試，它們的靜載均為施加荷載至2.0倍承載力特征值時停止載入，以靜力加壓的方式，獲取試樁的荷載與沉降關(guān)系曲線，據(jù)此評定管樁的承載力。3根試樁在各荷載作用下，樁身周圍的摩阻及樁端承載力均發(fā)揮正常，表明樁身的質(zhì)量優(yōu)良，樁頂沉降小，P-S曲線平穩(wěn)，實(shí)際承載力超過設(shè)計(jì)要求的承載力特征值。

2.3 質(zhì)量缺陷的處理

在預(yù)應(yīng)力管樁施工中，受到一些因素的影響，常常會出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷，如斷樁、沉樁不到位、樁頂位移、樁身傾斜等。

2.3.1 斷樁的處理

預(yù)應(yīng)力管樁沉樁過程中，樁身突然發(fā)生錯位的現(xiàn)象，樁端土質(zhì)無變化，貫入度增大時，樁身回彈，由此可能造成斷樁，究其根本原因如下：在施工階段，樁身發(fā)生彎曲且幅度較大，受到集中荷載的影響，使得樁身無法承受抗彎度，當(dāng)壓應(yīng)力超過混凝土的極限抗壓強(qiáng)度時，混凝土便會破碎，進(jìn)而引起樁身斷裂；用于管樁預(yù)制的水泥標(biāo)號過低，砂石骨料中含泥量超標(biāo)、石子中含大量的碎屑，會導(dǎo)致樁身的強(qiáng)度不足，施工中便會斷裂。針對斷樁問題，可以采取如下措施加以防治：預(yù)應(yīng)力管樁施工前，將現(xiàn)場一定深度范圍內(nèi)的障礙物清除干凈，沉樁時，發(fā)現(xiàn)樁身垂直度偏差過大，要及時糾偏，當(dāng)樁身打入一定深度后出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象時，不要移動樁架糾偏[8]。上下樁接樁時，要確保在同一軸線上，嚴(yán)格按照規(guī)定要求操作。普通的預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，經(jīng)過一段時間的養(yǎng)護(hù)，提高樁身的強(qiáng)度，以有效防止斷樁的情況發(fā)生。施工階段發(fā)生斷樁事故后，應(yīng)與設(shè)計(jì)人員共同研究處治方案，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，采取補(bǔ)樁的方法處理。

2.3.2 沉樁不到位的處理

公路軟基處理中，預(yù)應(yīng)力管樁在設(shè)計(jì)時，是以最終的貫入度及標(biāo)高作為施工控制依據(jù)。但在有些情況下，會出現(xiàn)沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象，具體原因如下：現(xiàn)場布設(shè)的勘探點(diǎn)位數(shù)量不夠，或是勘探資料不詳細(xì)，導(dǎo)致管樁設(shè)計(jì)時，在持力層選擇方面出現(xiàn)問題；樁機(jī)的配重不合理，致使管樁無法沉到或是超過控制標(biāo)高；打樁時將造成斷樁，無法繼續(xù)打入。此類情況可以采取如下措施預(yù)防：施工正式開始前，對現(xiàn)場做詳細(xì)勘探，如有必要，則應(yīng)補(bǔ)勘，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，正確選擇持力層，避免樁身斷裂，打樁過程中，對樁身的變化情況予以密切關(guān)注。

2.3.3 樁頂位移的處理

預(yù)應(yīng)力管樁沉樁過程中，鄰樁發(fā)生橫向位移或是上升的情況，導(dǎo)致該問題的具體原因如下：管樁的數(shù)量過多，樁間距過小；沉樁時，土被擠密而向上隆起，鄰樁隨之被涌起；軟基處理中，因沉樁引起一定的空隙壓力，這部分壓力將鄰樁推向一側(cè)；樁位測量放線的精確度不夠，偏差過大，樁位標(biāo)志在施工中丟失或是偏位，導(dǎo)致管樁錯位。對此可以采取如下措施加以預(yù)防：沉樁與基坑開挖錯開施工，在不影響工期的前提下，應(yīng)待沉樁完成后10d左右開挖基坑，在基坑開挖時，要做好排水措施，并留設(shè)邊坡，挖出的土方不得堆放在基坑邊緣。合理設(shè)置樁位，做好復(fù)查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

2.3.4 樁身傾斜的處理

樁身傾斜是預(yù)應(yīng)力管樁施工中較為常見的問題，具體是指樁身的垂直度偏差過大，導(dǎo)致該問題的主要原因如下：施工現(xiàn)場地面的平整度不夠，存在較大的坡度，樁機(jī)就位存在傾斜現(xiàn)象；送樁器與樁帽和樁身不在一條直線上。對此，可采取如下措施加以預(yù)防：平整場地，樁機(jī)就位后調(diào)平。

3 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力管樁在公路軟基處理中具有良好的效果，具體應(yīng)用時，應(yīng)熟練掌握管樁施工技術(shù)，并在管樁施工完畢后，加以檢測，以確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)，從而使管樁在軟基處理中的作用得以充分發(fā)揮。