静压预应力管桩在路基工程中的施工质量控制

何军美

(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概况

宁波绕城高速公路东段5A标软土路基工程采用先张法预应力管桩进行加固处理，处理深度为30 m～35 m，采用PTC 400(60)AB型管桩，桩位采用正三角形(梅花形)布置，桩中心间距为3.0 m ～3.5 m，总计:6 240根，203 492 m。因本软土路基工程紧邻居民区，为减小噪声，缩短建设工期，采用静压法施工。根据施工工期安排，采用2台YZY-200(顶压式)全液压式静力压桩机。

2 静压预应力管桩施工步骤及方法

2.1 场地整理

进场后首先进行施工场地的整理，清理表层淤泥换填宕渣，整平并碾压结实。

2.2 桩位测设

根据设计图纸绘制桩位平面布置图，测量放线在实地定出桩位中心点，设立明显的标志，标出桩位编号。在压桩时，管桩中心须与所定桩位中心点吻合，确保桩位准确。

2.3 试压桩

静压法压桩宜做试压桩，在有代表性的地基位置，先施工2根～3根桩。本工程在F匝道路基(软土地基)上进行试压桩5根，F匝道路基管桩设计:单桩长30 m，设计压力值为400 kN，桩端进入持力层。试压桩桩长按2 m一级增加控制，分别为:30 m，32 m，34 m，34 m，34 m，其试压结果相对应的压力值为:298 kN，356 kN，408 kN，426 kN，418 kN。为满足施工质量要求，即确定F匝道路基(软土地基)管桩按试压桩桩长34 m，压力值不小于400 kN进行施工质量控制。

2.4 压桩

管桩施工前应逐根检查混凝土桩有无外观缺陷，对管桩两端应清理干净，施焊面上有油漆、杂物等污染时，应用钢丝刷清刷干净。

当桩尖插入桩位，扣好桩帽后，微微启动压桩油缸，当桩入土50 cm时，再次校正桩的垂直度和平台的水平度，保证桩的纵横双向垂直偏差不得超过0.5%。然后启动压桩油缸，把桩缓慢下压，控制压桩速度，一般不宜超过2 m/min。

压桩的顺序要根据地质及地形桩基的设计布置密度进行，在亚粘土及粘土地基施工，应尽量避免沿单一方向进行，以避免其向一边挤压造成压入深度不一，地基挤密程度不均，以免管桩受弯，造成桩身破坏。

2.5 接桩

管桩接桩采用桩端板焊接法，焊条选用J422焊条。管桩接长时，其入土部分桩身的桩头高出地面1.0 m，接桩前先将下节桩的接头清理干净，接桩采用的焊接材料按设计要求。焊缝连续饱满，其外观质量应符合二级焊缝的要求。施焊完成的桩接头应自然冷却后才能连续压桩，接桩处的焊缝自然冷却10 min～15 min后，不得用水冷却和焊好即沉。对外露的铁件刷防腐漆后，继续压入土中。

接桩一般在距地面1 m左右进行。上下桩的中心线偏差应小于5 mm，节点弯曲矢高不得大于0.1%桩长。

2.6 截桩

管桩一般不宜截桩，如遇特殊情况需要截桩时，应采取有效措施确保截桩后的管桩质量。截桩采用锯桩器，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。

3 静压预应力管桩施工中常见质量问题分析与处理

在整个施工过程中，虽严格按照施工方案精心组织施工，但仍然出现一些问题。经现场研究并参阅相关资料，均将出现的问题圆满解决。经总结，有以下五点施工经验。

3.1 挤土效应和振动影响

预应力管桩在沉桩过程中，桩周四面土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，即产生挤土效应。使周边建筑物遭到破坏，如房屋倾斜，道路起拱。本路基工程场地狭长，临近建筑物，为避免此类问题发生，采取了调整打桩顺序、降低沉桩速度、间隔跳打、开挖土沟等方法，有效的控制了挤土效应对邻边建筑物破坏的现象。

合理选择打桩顺序，先里后外，先中心后两边。先打临近乡村道路和居民房屋的桩，后打远离此建筑的桩，先打路基中心带的桩，后打路基边缘带的桩。

严格控制沉桩速率，一般控制在1 m/min左右，并根据桩长桩位，宜先长后短、先高后低。

间隔跳打就是依照桩位平面布置图选择以单桩或单排间隔压桩(即先打①，③，⑤，⑦，后打②，④，⑥，⑧)的施工方法。

在路基边缘带，开挖地面排土沟，排解土层内应力，消除挤土效应。

3.2 沉桩时遇到障碍无法继续沉桩

主要是由于压桩过程中遇到地下障碍物、孤石和斜岩等。在沉桩前应仔细查看施工图纸并且进行实际的探桩，要进行严格的沉桩观测，遇到问题，应立即停桩，分析原因查找问题，不得盲目强行压入，以免造成不必要的断桩和质量问题。

施工过程中严格控制停歇时间，时常检修设备，避免因设备故障或其他特殊原因，致使压桩过程突然中断，延长停歇时间，从而使摩阻力增大造成沉桩困难。同时避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接接长管桩，应制定合理的桩长组合。

选用的桩机能量大小要与桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重必须符合施工要求。

3.3 桩倾斜

管桩初压即有较大幅度的桩端走位和倾斜。碰到此种情况，很可能在地面下不远处有障碍物或两节桩不同心、土体密度不匀。处理的措施主要是在压桩施工前先进行探路，将地面下旧建筑物老基础、块石等障碍物彻底清理干净，此方法一般适用于地表下3 m以内查探。为防止桩机不均匀下陷而造成桩身倾斜，需对施工场地进行平整密实，以达到静压桩施工要求。

桩身垂直度不得超过桩长的0.5%，如施工中桩出现较大偏斜，深度超过3 m的必须拔出重新对中调直或重新调整压桩顺序。

3.4 桩端(尖)达不到设计深度

地质资料不明确致使设计选择桩长有误，有可能导致桩端达不到设计深度。发生此类情况时，应立即停止压桩，冷静思考理性分析，地质详探，正确选择持力层或标高，找出对策后方可继续施工，切不要盲目加大压桩力强行压桩。

3.5 桩身上浮

当管桩较短或管桩较密集时容易发生桩身上浮的情况，此时采取复压是一种比较有效的补救措施，其收效明显。所谓复压是指已经压好(桩身上浮)的桩再用送桩器进行静压顶送的一种措施。为了避免工后桩身上浮，在管桩施工过程中可预先采取如下方法:

1)控制压桩速率过快，对最后一节桩的压桩速度放慢，压至接近或达到设计桩顶标高时，在原位保持压力(以不进尺为限，若保持压力下仍进尺则适当卸荷撤压)持续2 min～3 min，以抵消或削减持力土层因上部突然撤力的即时反弹。

2)减少日进尺量，单机日进尺量控制在500 m为宜。

3)间隔压桩，宜跳打或隔日进尺。

4)对桩位特别密集的，可在桩周边适当布设应力释放孔，以排解深层土较大内应力。

4 成桩质量检查

4.1 桩长、桩身竖直度及桩身质量的检查

管桩桩长采用吊绳量测，并且不小于设计桩长。管桩桩身的竖直度用吊垂线法来量测，竖直度应小于设计桩长的0.5%。对于配置闭口型桩尖的管桩，桩身质量的检查可以直观检查，即将低压电灯泡沉入管桩内腔检查(正常情况下，管桩内腔无土、无水)。如果管桩内腔完整干燥，说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩尖无损坏，这种情形下可以不另行检查;反之，则采取其他方法另行检查。

4.2 桩顶标高及偏位情况的检查

在基坑开挖完成后，应对桩顶标高以及桩的偏位情况进行测量。对于桩顶标高高于设计标高的管桩，应用锯桩器法均匀地截去多余的桩段，严禁采用大锤横向敲击截桩。对于桩位偏差大于设计要求的，应记录好数据报设计单位，由设计单位提出针对性方案。

4.3 单桩竖向承载力的检测

目前主要采用静荷载试验的方法来检测成桩的单桩竖向承载力(检查桩数不应少于总成桩数的1%，且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根)。首先保证现场的“三通一平”工作，试验场地要求平整，试验桩头要求挖开并凿平，露出地面100 mm。其次从成桩到开始试验的间歇时间，不少于28 d，最后按照检测程序上报相关部门，并由第三方有资质的检测机构进行检测。

5 结语

静压预应力管桩在宁波绕城高速公路东段5A标的软基典型地质应用是成功的，不仅增强了地基承载力，也对路基长期稳定提供了良好保证。在整个工程施工过程中该标段在质量、安全、进度方面得到业主、设计、监理等单位的一致好评。同时宁波绕城高速公路于2011年12月27日全线顺利通车运营。

［1］DB 33/1016-2004，先张法预应力混凝土管桩基础技术规程［S］.

［2］GB 50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.

［3］JTG F10-2006，公路路基施工技术规范［S］.