預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在高速公路擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

邢宗銳

（臨西縣交通運(yùn)輸局，河北 邢臺(tái) 054900）

1 工程概況

某高速公路工程與2011年建成并投入使用，伴隨當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路每日的車流量越來越大，其中貨車的占比可達(dá)到62.4%。為避免公路超載而引發(fā)病害，現(xiàn)需要對該公路兩側(cè)擴(kuò)建施工，將原公路路基寬度由22.6m擴(kuò)寬至28.4m，在改擴(kuò)建施工時(shí)為保證公路路基的穩(wěn)定性。決定采用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)，采用的管樁長度為19m。

2 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

本次改擴(kuò)建工程預(yù)應(yīng)力管樁施工前，施工單位應(yīng)先組織施工隊(duì)伍，明確施工組長，同時(shí)設(shè)置多個(gè)職能部門負(fù)責(zé)施工中的監(jiān)督、管理；其次安排施工人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的勘探，勘探過程中應(yīng)充分了解工程地周圍的氣候環(huán)境、地質(zhì)條件、周圍構(gòu)筑物情況、地下管線情況，所有的勘查數(shù)據(jù)繪制成詳細(xì)的勘查報(bào)告；最后勘探結(jié)束后根據(jù)勘查報(bào)告以及原公路的調(diào)查資料，編制詳細(xì)的施工方案，方案中明確施工組織計(jì)劃、設(shè)備需求計(jì)劃、施工流程、施工圖紙等多項(xiàng)內(nèi)容，編制后的方案經(jīng)審批后組織技術(shù)交底。

2.1.2 材料機(jī)械準(zhǔn)備

（1）施工中使用的預(yù)應(yīng)力管樁由工廠加工制造后，統(tǒng)一運(yùn)送至施工現(xiàn)場，采用的管樁其樁徑為400mm，管樁壁厚70mm。管樁在入場前需要出具其質(zhì)量檢驗(yàn)單、合格證、出廠證等文件，所有文件經(jīng)監(jiān)理工程師檢查批準(zhǔn)后入場。管樁入場后存放于場地的存料區(qū)內(nèi)，因管樁自重大、長細(xì)比大，在管樁運(yùn)輸時(shí)采用長掛車，運(yùn)送至場地后利用吊運(yùn)法進(jìn)行移動(dòng)存儲(chǔ)，整個(gè)吊運(yùn)施工由監(jiān)理全程監(jiān)督，并設(shè)置安全員組織實(shí)施。起吊時(shí)采取兩頭起吊的方式，吊裝中要做到輕拿輕放，吊運(yùn)至存料區(qū)后的管樁分層存放，存放時(shí)應(yīng)注意在場地上方設(shè)置墊木，場地內(nèi)的最高堆放高度不得超過5層[1]。

（2）預(yù)應(yīng)力管樁施工采用的機(jī)械種類較多，其中最重要的機(jī)械為壓樁機(jī)。本次施工采用靜壓的方式，故壓樁機(jī)選擇靜壓壓樁機(jī)。選擇的壓樁機(jī)設(shè)計(jì)壓樁力應(yīng)達(dá)到60t，實(shí)際壓樁力應(yīng)達(dá)到100t，壓樁時(shí)的速度可控制在1m/min，每次壓樁深度控制在1.5～2.0m。壓樁機(jī)入場后安排人員負(fù)責(zé)定期調(diào)試保養(yǎng)，調(diào)試主要是對壓樁機(jī)自帶的壓力表進(jìn)行標(biāo)定。除壓樁機(jī)外，采用的機(jī)械設(shè)備還包括起重機(jī)、水準(zhǔn)儀、長掛車、直尺等。所有的機(jī)械設(shè)備均安排人員定期保養(yǎng)與檢測，正式施工前還要聯(lián)合進(jìn)行試機(jī)工作，確保機(jī)械的性能正常。

2.1.3 場地準(zhǔn)備

（1）機(jī)械材料入場后施工單位應(yīng)布置施工場地，為管樁的施工做準(zhǔn)備。準(zhǔn)備場地時(shí)先將加寬路段區(qū)域內(nèi)的雜草、根系植物、土壤等全部清除，同時(shí)將地表初步整平；其次在路基的外側(cè)設(shè)置臨時(shí)的排水溝，以便于施工中積水可以及時(shí)排出；最后將初步整平的地表向下松土25cm的深度，并向土中摻加適量的石灰后再度整平碾壓，經(jīng)壓實(shí)整平后的地基其壓實(shí)度應(yīng)不小于90%，且具有2%坡度的外向橫坡[2]。

（2）施工區(qū)域場地整平后在其表面開展測量放樣工作。測量時(shí)先復(fù)測施工圖紙中各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)位的位置，復(fù)測時(shí)采用全站儀完成。如經(jīng)復(fù)測發(fā)現(xiàn)實(shí)際導(dǎo)線點(diǎn)位置與圖紙中的位置存在偏差，施工單位要校正導(dǎo)線點(diǎn)，待復(fù)測結(jié)束后依據(jù)各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)位放樣施工。放樣時(shí)先將小竹片樁插入每個(gè)樁位的中心點(diǎn)，小竹片樁的長度在30～40cm，待插入后再利用紅色油漆標(biāo)記其中線點(diǎn)位，最后依據(jù)各樁位的中點(diǎn)位置放出樁位軸線，為成樁施工做指導(dǎo)。

2.2 施工工藝

2.2.1 吊樁及壓樁

（1）準(zhǔn)備工作結(jié)束后依據(jù)放樣的位置安裝壓樁機(jī)，待壓樁機(jī)就位且安裝位置驗(yàn)收合格后，安排施工人員利用吊車將預(yù)應(yīng)力鋼管樁吊起。起吊時(shí)采用鋼絲繩綁住樁身后單點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)的位置宜設(shè)置在距離樁頭0.28～0.32L處。起吊后將移動(dòng)吊機(jī)將管樁緩慢插入壓樁機(jī)的夾持箱內(nèi)，此時(shí)壓樁機(jī)的操作人員需配合打開機(jī)械夾持箱的夾口，并在指揮人員的指令下將管樁送入夾持箱。當(dāng)管樁進(jìn)入夾持箱后利用壓樁機(jī)的線錘調(diào)整其垂直度，然后啟動(dòng)壓樁機(jī)將管樁對準(zhǔn)樁位后緩慢下放，待管樁下放至地面10cm的位置后將管樁夾緊，并松開吊機(jī)的吊鉤，此時(shí)夾持箱的夾力宜控制在5MPa以內(nèi)[3]。

（2）當(dāng)管樁下放至地面10cm位置后，施工單位要對樁身進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，調(diào)整的目的是保持樁身的垂直度，經(jīng)調(diào)整后樁體的垂直度偏差宜控制在5%以內(nèi)。然后在樁的周圍設(shè)置標(biāo)尺后開啟壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁施工，整個(gè)壓樁過程連續(xù)進(jìn)行，壓樁速度控制在1m/min左右。壓樁過程中安排人員對壓樁的壓力、深度及其他參數(shù)實(shí)施檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常問題應(yīng)及時(shí)關(guān)閉壓樁機(jī)，并查明原因及時(shí)處理，待事故解決之后再重新根據(jù)設(shè)計(jì)的壓樁壓力及速度進(jìn)行壓樁，直至壓樁至接樁位置后進(jìn)行下一步施工[4]。

2.2.2 接樁及焊接

（1）第一節(jié)管樁壓至設(shè)計(jì)位置后要進(jìn)行接樁操作，以延長樁體的長度。本次接樁施工采用鋼斷板焊接的方式，為便于接樁施工，第一節(jié)樁的端頭宜高出地面0.5～1.0m的高度。接樁時(shí)先在第一節(jié)管樁的樁頭設(shè)置導(dǎo)向箍，然后利用吊機(jī)將第2節(jié)管樁吊起就位，在兩節(jié)樁相互連接時(shí)利用經(jīng)緯儀進(jìn)行雙向檢測。相互連接后兩節(jié)管樁之間的錯(cuò)位偏差宜控制在2mm以內(nèi)，且管樁的中心線保持一致，此時(shí)再實(shí)施焊接使兩節(jié)管樁緊密連接。

（2）管樁焊接前要對預(yù)埋件進(jìn)行清理，同時(shí)利用鐵片將兩節(jié)管樁之間墊實(shí)并焊接牢固。本次管樁焊接施工采用對稱焊接的方式，焊接遍數(shù)控制在3遍及以上，焊接層數(shù)保持2層及以上。焊接后焊縫位置應(yīng)連續(xù)飽滿且焊縫保持平整。待焊接施工完成后自然冷卻8～10min，冷卻過程中不得通過其他方式加速冷卻，冷卻后安排人員檢查焊縫的質(zhì)量，檢查方式為抽樣檢測，每個(gè)焊接工人的焊縫均要抽樣，焊縫要求不得存在質(zhì)量問題。如發(fā)現(xiàn)不合格的焊縫需及時(shí)補(bǔ)焊處理，若經(jīng)檢測合格后在接樁位置涂刷防腐油漆，并進(jìn)行送樁施工[5]。

2.2.3 送樁及截樁

送樁施工主要由送樁器完成。送裝器安裝于管節(jié)上端，且與管樁相連接的位置設(shè)置樁墊。送樁時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)的壓樁機(jī)施工，整個(gè)送樁過程安排人員跟蹤檢查實(shí)際情況，如發(fā)現(xiàn)送樁時(shí)出現(xiàn)問題及時(shí)停止施工采取處理措施。送樁至設(shè)計(jì)深度后持續(xù)送樁壓力10min，待管樁每分鐘的沉降量控制在2mm后停止送樁，并及時(shí)截?cái)喔叱龅孛娴墓軜?。接樁前先利用鋼箍對無需截?cái)嗟奈恢眠M(jìn)行保護(hù)，然后沿著鋼箍位置打穿管樁，最后采用氣割法切斷鋼筋完成截樁。

2.2.4 樁帽施工

本工程預(yù)應(yīng)力鋼管樁壓樁施工結(jié)束后由監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收，經(jīng)驗(yàn)收其質(zhì)量合格后在管樁頂部施加樁帽。樁帽采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在施工現(xiàn)場澆筑施工，施工前先依據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸在管樁樁頭位安裝模板，并綁扎鋼筋，然后采用澆筑樁帽混凝土，澆筑后養(yǎng)護(hù)28d左右，直至混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。樁帽施工結(jié)束后樁帽的軸線偏差應(yīng)控制在15mm以內(nèi)，尺寸偏差宜控制在30mm以內(nèi)，標(biāo)高偏差宜控制在20mm以內(nèi)[6]。

2.2.5 墊層及加筋網(wǎng)施工

（1）樁帽施工結(jié)束后鋪設(shè)碎石墊層及鋼筋網(wǎng)片。本次施工采用的碎石材料為軋制碎石，碎石內(nèi)部保持干凈，最大粒徑不超過50mm，碎石的強(qiáng)度和級(jí)配均滿足施工要求。鋪筑時(shí)采用分層鋪筑的方式，先在施工區(qū)域放樣明確碎石材料的堆放位置，然后將碎石材料卸放至放樣位置后利用推土機(jī)整平，接著利用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓密實(shí)。碾壓時(shí)先穩(wěn)壓1～2遍，再振壓3～4遍，碾壓中壓路機(jī)的激振力宜控制在200kN，每層碾壓后均要檢測其壓實(shí)度。

（2）鋼筋網(wǎng)片處于第一層碎石墊層表面，其主要目的是增加墊層的強(qiáng)度。鋼筋網(wǎng)片施工時(shí)各個(gè)網(wǎng)片之間的連接采用點(diǎn)焊的方式，焊接的位置與數(shù)量應(yīng)與設(shè)計(jì)要求保持一致，焊接完成后對鋼筋網(wǎng)片采取必要的防銹措施，并保持網(wǎng)片碎石墊層緊密貼合。待鋼筋網(wǎng)片施工后再依據(jù)上述第一層碎石墊層施工要求開展第二層碎石墊層施工[7]。

2.3 施工注意事項(xiàng)

2.3.1 注意壓樁施工

（1）在壓樁施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)管樁壓樁難的問題，產(chǎn)生此問題的主要原因有2種：①由于本工程為改擴(kuò)建工程，在原公路路基施工時(shí)可能在路基兩側(cè)設(shè)置有反壓護(hù)道，且護(hù)道的填筑高度較高，護(hù)道的填筑材料粒徑較大、強(qiáng)度高，在壓樁時(shí)管樁遇到反壓護(hù)道導(dǎo)致難以向下壓入；②在預(yù)應(yīng)力管樁施工前，施工單位對場地的調(diào)查工作不到位，導(dǎo)致在管樁壓樁施工過程中遭遇巖石、夾層等地質(zhì)情況，導(dǎo)致難以壓樁。

（2）如壓樁施工中遇到上述問題，施工單位應(yīng)注意做好處理，以避免影響預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量。其中針對反壓護(hù)道問題，施工單位在壓樁施工前可以先將原路基邊坡按照1∶1.2的坡率刷坡，同時(shí)向邊坡內(nèi)開挖1m寬的臺(tái)階，然后再沿著原路基坡腳位置搭設(shè)一排預(yù)應(yīng)力管樁，以避免反壓護(hù)坡的影響；針對地質(zhì)情況問題，施工單位施工前應(yīng)嚴(yán)格控制勘查過程，如施工中遭遇此問題，則施工單位可以安排挖掘機(jī)將堅(jiān)硬土質(zhì)挖除，若難以挖除則應(yīng)考慮更換管樁位置[8]。

2.3.2 注意承載力

預(yù)應(yīng)力管樁施工的主要目的是增加地基的承載力，保證改擴(kuò)建公路路基的穩(wěn)定性，而在預(yù)應(yīng)力管樁施工完成后有時(shí)會(huì)出現(xiàn)管樁承載力不足的問題，導(dǎo)致此問題的主要原因有2種：①在預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)，管樁接頭位置的焊接質(zhì)量差，導(dǎo)致管樁接頭處出現(xiàn)滑移，最終影響管樁承載力；②在管樁壓樁過程中的貫入度過小，從而導(dǎo)致樁身與下方土層之間的空隙增大，管樁樁尖破損，最終影響管樁的承載力。因此，為保證其承載力滿足設(shè)計(jì)要求，在預(yù)應(yīng)力管樁施工中，施工單位應(yīng)注意做好施工質(zhì)量的檢測與控制，避免出現(xiàn)以上問題。

2.3.3 注意舊路裂縫

壓樁施工過程中原路基經(jīng)常出現(xiàn)縱向裂縫的問題，從而嚴(yán)重威脅原公路路基結(jié)構(gòu)的安全。導(dǎo)致此問題的主要原因是地表下方的粉質(zhì)土，經(jīng)振動(dòng)后發(fā)生液化、流動(dòng)的問題。流動(dòng)后對原路基結(jié)構(gòu)造成侵蝕，導(dǎo)致路基表面產(chǎn)生縱向裂縫，嚴(yán)重威脅原路基結(jié)構(gòu)的安全。針對此類問題，施工單位在施工中應(yīng)注意減少對粉質(zhì)土的振動(dòng)，當(dāng)樁體需要通過粉質(zhì)土?xí)r，可以更換為錘擊的壓樁方式。此外，如原路基已經(jīng)發(fā)生縱向裂縫問題時(shí)，施工單位要及時(shí)進(jìn)行灌縫處理，以避免雨水的侵入，必要時(shí)對原路基采取加固措施[9]。

2.3.4 注意擠土效應(yīng)

預(yù)應(yīng)力管樁施工中容易發(fā)生擠土效應(yīng)，其主要是指壓樁時(shí)管樁的下降速度過快，或密度過大從而對周圍土體造成干擾，并使土體之間排水增加、間隙變小、體積壓縮。當(dāng)土體發(fā)生擠土效應(yīng)后，管樁周圍的摩擦力會(huì)增大，若施工單位持續(xù)壓樁，甚至可能造成斷樁的問題。因此，在本工程施工中應(yīng)做好樁間距的設(shè)置，避免樁間距過小，并在壓樁施工時(shí)注意控制壓樁速度、壓力等參數(shù)，避免造成擠土效應(yīng)。

3 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)作為改擴(kuò)建公路常用的技術(shù)之一，其施工質(zhì)量對改擴(kuò)建公路的質(zhì)量影響巨大。為有效保證高速公路改擴(kuò)建施工的質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)對預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的控制，施工時(shí)施工單位必須掌握預(yù)應(yīng)力管樁施工的原則，同時(shí)規(guī)范施工流程，做好質(zhì)量控制，以提高改擴(kuò)建公路建設(shè)的整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。