探究公路管桩地基处理施工技术

余君霞

摘要：文章结合某工程实例，从预应力高强度混凝土管桩技术（PHC管桩技术）的管桩性能、应用原理、施工勘察、施工技术设计、施工技术工艺，以及管桩施工技术中的计算方法、注意事项等进行详细介绍，充分体现预应力高强度混凝土管桩技术（PHC管桩技术）的工程质量、施工效率等优势，也为其他相关的工程施工提供参考和借鉴价值。

Abstract： Based on a project example， this paper introduces the pipe pile performance， application principles， construction survey， construction technology design， construction technology process of PHC pipe pile technology， and calculation methods and precautions in the construction technology in detail， which fully reflects the engineering quality and construction efficiency of prestressed high-strength concrete pipe pile technology （PHC pipe pile technology）， and also provides reference value for other related engineering construction.

關键词：预应力高强度混凝土管桩技术;PHC管桩;管桩计算;公路管桩技术

1  预应力高强度混凝土管桩技术（PHC管桩技术）概述

1.1 PHC管桩定义

PHC管桩为Pre-stressed high-strength concrete（预应力高强度混凝土管桩）的简称缩写，在技术工艺上使用的预应力离心成型技术手段，采用超过10个大气压（1.0MPA左右），以及高达180℃的蒸汽养护作用技术，制作成混凝土预制构件，该混凝土预制构件为空心圆柱状。一般标准为10m/节的长度，空心圆柱的直径在300mm-800mm，同时混凝土强度等级达到≥C80。PHC管桩有三种分类方法，根据管桩的混凝土的有效预应力数值可以分为：A型、B型、C型和AB型。如果按照混凝土强度来划分等级则可以分为：PC（一般强度的预应力混凝土管桩）和PHC（高强度的预应力混凝土管桩）。最后一种分类方法则是按照管桩的外部直径大小（mm）区分：一般有300-1200mm等不同的规格。而本文主要是对预应力高强度混凝土即强度等级≥C80的PHC管桩（高强度的预应力混凝土管桩）在公路的桩基施工项目中进行详细的研究和阐述。

PHC管桩应用之一：在软土地带，当公路的路基不足4m时，就不能使用PHC高强度预应力混凝土管桩，一方面造价不划算，另一方面PHC管桩的承载力不能有效的发挥出来从而资源浪费，这个时候采用换填法、抛石挤淤、强夯等常规处理技术，不光造价低而且工期较短。只有当公路软基的厚度大于6m的时候，PHC管桩的优势才会发挥出来。

PHC管桩应用之二：对于早期的碎石桩以及沙桩等公路路基的处理时，根据国家标准复合地基技术文件规范（GB/T50783-2012），根据公路的承载力需求，可以采用摩擦桩，但当工期较短时，也可以临时采用预应力高强度混凝土管桩方案。

PHC管桩应用之三：在有些地带，公路的沉降无法均匀处理，根据国家标准JGJ79-2012技术规范标准，必须使用管桩，而且要触达到泥岩的位置，确保公路路基的强度和承载能力。这种情况一般处理方案为预应力高强度混凝土管桩配合土工格栅来处理公路路基，从而既能保障承载能力的要求，又可以通过格栅调节路基不均匀沉降的问题。

1.2 PHC管桩的作用原理

当公路路基软土的厚度小于7m的时候，就需要将管桩打入泥岩的厚度要大于等于1m（打入到持力层即可），从而作为端承桩来使用，而且要根据贯入度来灵活控制PHC管桩进入持力层的深度。当公路路基软土厚度大于7m的时候，此刻管桩则要作为摩擦桩的效用使用，根据实际工程测算管桩的实际使用长度，不一定需要打入到持力层。PHC管桩无论是作为摩擦桩使用，还是作为端承桩使用，都要符合复合地基的承载能力要求，与周边的土质共同来分担承载力。

1.3 PHC管桩的使用条件

①使用条件：PHC预应力高强度混凝土管桩一般应用在设防烈度8度以内，而且公路的软土路基大于4m的时候。公路路基中允许整理均匀沉降，所以一般选择PHC管桩直径在300-500mm范围内的较小的管桩即可。另外，PHC管桩有着标准的编号规则：PHC-外径-型号-壁厚-桩长。

②管桩的型号选择：如果根据标准L14G407图集即预应力混凝土管桩图集，那么在本项目施工中应该选择AB型以上的PHC管桩，AB型及其以上主要特点为：应用于地质条件复杂，抗腐蚀，而且设计的等级为甲级抗震的设防烈度不低于7度，适合房屋建筑物施工，但在公路道路施工中只具备参考价值，所以综合考量后任然使用A型管桩，外部直径在300mm左右。

2  某工程施工实例

2.1 某工程概况

该项目工地属于山地地貌，底层结构属于第四系填土层、冲积层、泥盆系灰岩构成。根据现场钻探技术的勘察，该地区地貌结构从上到下依次为：

①人工堆积层：厚度 0.85-1.45m;②冲洪积层：粉质的黏土，软塑性质，中压缩性，低强度，灰褐色，厚度4.30-5.30m;③更新统冲洪积层黏土：浅灰色，低强度高压缩性，软塑～可塑，厚度5.40-5.75m;④粉质黏土： 低强度高压缩性，黄色中带有黄褐色，软塑～可塑，层厚大于 5.90-6.45m;⑤砾砂：密度饱和，颜色灰褐，石英质砂伴有少量鹅卵石，厚度6.50-7.10m;⑥泥盆系灰岩： 熔岩发育状态，隐晶质块状结构，岩体较完整。作为主要压缩层的②、③、④，其物理力学指标见表 1详细数据。

2.2 岩溶软土地质勘察

岩溶软土的地质环境整体呈现较为复杂的结构和状态，因此在施工方案制定中需要严密的进行地质勘察，常用的勘察方法例如：静力触探、物探、钻探、室内试验等等，通过以上方法逐步摸索清楚地质环境的整体一手数据和情况，例如：软土性质和厚度、持力层的性质和厚度，以及岩土交接位置的岩溶发育情况等等。

物探、钻探和静力触探作用各不一样，钻探最为直接，能够简单粗暴的直接获取该地区的真实土层样本，对土层样本就行观察分析、化学实验以及物理实验等，就能迅速掌握一手数据和参数;而物探则是弄清楚岩溶分布情况的最好办法，还能查清楚岩溶的发育状态和埋藏的深度;最后使用的是静力触探孔，依据钻探物探，布置针对性的静力触探孔，从而搞清楚各個土层的承载能力，为后续的PHC施工方案打下坚实的科学基础。

2.3 岩溶软基处治设计方案

2.3.1 方案选择

公路软基的处治，需要严谨和全面的考虑，从大处看它关乎着公路的生命周期以及使用运行车辆的安全，从施工工程项目本身来看，又与造价、工期、技术的可靠度、处治的效果，以及对周边环境的影响。而该项目本身的各项条件基本符合PHC管桩施工处治方案。

2.3.2 基本参数的选择

①PHC管桩直径：公路工程项目中，软基的处治方案采用的高强度混凝土预制管直径一般在300mm-400mm，但是由于300mm预制管在实际施工经验中，属于稳定性较差，断桩率较高的风险，但如果混凝土预制管直径过大，又会使得无法充分利用其承载力，这样造成过度浪费。综合考虑后本项目施工使用的是400mm直径的混凝土预制管，填土的荷载在6.5-11.5m，刚好适合上部荷载较大的情况。

②PHC管桩桩距：PHC管桩桩距的确定需要科学的判断，判断依据为单桩的承载能力，周边基土的性质，以及填土的荷载情况等来确定PHC管桩的距离。管桩距离过小，那么不利于管桩之间的挤土，而且单桩的承载力可能浪费较多，相邻的两个PHC管桩的中心距离需要控制在5d范围内;管桩距离过大，那么单个的管桩的承载力要求就更高。根据上面提到的钻探、物探和静力触探，以及荷载、填土高度等多方面综合因素评估，最终PHC管桩之间的距离控制在1.90-2.45m。

③PHC管桩桩长度：PHC管桩的桩长度，需要根据静力触探给出的各土层侧阻力参数及桩端持力层端阻力参数按 JGJ 94- 2008《建筑桩基技术规范》计算确定。

2.4 PHC管桩的试桩操作

2.4.1 PHC 管桩试桩目的

PHC管桩试桩的操作有着很重要的意义，试桩的内容为：复核地质数据材料，检查设备、技术工艺，以及施工的顺序是否正确，核查锤重、落距值、收锤标准等施工的项目参数，从而有序开展预应力管桩的施工流程。

2.4.2 PHC管桩的静载试验

预应力混凝土管桩在试桩测试荷载能力的时候，采用液压千斤顶逐步进行增加负载，千斤顶需要的反作用力可以使用较多的沙袋堆重平台承担。测试增加承载能力的方式为快速维持荷载分级加载法，每次荷载加载量为最大试验荷载量的1/10，在每一级荷载作用下，管桩顶部沉降量到达相对稳定后，再操作下一级荷载增加。最大测试荷载加到实验荷载的100%即可。

3  PHC管桩技术施工注意事项

①遇到实际施工的公路路基无法使用管桩方式处理时（如抛石挤淤工艺，管桩无法打入软土路基），需要结合实际取消管桩设置，另外采取其他公路路基搭接处理。②管桩不能位于雨水口的位置，如果位置重合，那么需要重新开新的雨水口，错开桩基，以确保管桩的长期承载效用和稳定安全。③管桩与检查井处位置重合时，需要结合管线位置图实际确定管桩长度，使管桩位于检查井的下面。④在管桩之间施工的时候需要注意安全，防止因为施工破坏了间隔之间的土层导致承载力失衡从而管桩倒塌的风险。

4  结论

①PHC管桩技术在实际施工中具有承载强度高、质量可靠、施工效率快速等显著优势，在公路管桩桩基的项目施工中可以作为优先处治方案。②在实际施工的现场勘查中，一定要采用综合的勘查方案，不能单一结论，比如钻探、物探、静力触探等需要联合使用，综合得出可靠数据参数，管桩的长度以及管桩之间的距离均需要依靠可靠的一手勘查数据。③单桩承载力应现场单桩静载试验确定;静力触探力学参数可用于确定单桩承载力，且准确度较高。④同一场地宜统一单桩承载力特征值，地质差异较大的区域，应分区试桩，分区确定收锤标准。

参考文献：

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