高速公路施工中预应力管桩软基处理技术

马帅华

（河北光太路桥工程集团有限公司，河北 邯郸 056000）

0 引言

预应力管桩施工技术由于具有抗弯性强、施工简便的优势，在公路工程软基处理中得到了广泛的应用，有效地利用预应力管桩处理软基不仅可以延长公路的使用寿命，还能使工程整体质量得到进一步提高。本文结合实例，对高速公路施工中预应力管桩软基处理技术进行研究。

1 工程概况

某高速公路工程路线全长26.7km，包含大小桥梁共5 座，隧道一处，工程施工前经检测得知地基存在软基问题，其软基土质主要为黏土、亚黏土以及淤泥，深度在10～20m 之间，软基含水率可达42%，孔隙比在1.0～1.2 之间，压缩系数为0.6MPa，如不经处理直接施工，易造成路基失稳，因此，经研究决定采用预应力管桩施工技术开展软基处理。

2 预应力管桩软基处理技术

2.1 施工准备

2.1.1 场地准备

预应力管桩施工前，需对场地周围的建筑、管线开展调查，对施工可能影响的构筑物采取措施及时规避，避免因施工而遭到损坏。对施工场地进行通水、通电、通路，并检测地基的承载力，如地基承载力过低，则难以满足施工机械的入场，针对软基承载力过低的位置需铺设土工格栅或砂垫层，增加地基承载力，使其承载力不低于100MPa。检查路面的平整度，平整度检查范围为施工场地外4～6m，地面的坡度控制在1%以内。

2.1.2 桩位放样

场地满足基本施工条件后，开展桩位放样作业。本工程桩位放样利用全站仪精确测量出各个桩位的位置，然后根据桩位的位置利用钢尺定位中桩，并在桩位中心点设置长度30cm 的钢筋，钢筋的外露长度为5～8cm。由于中心点定位容易产生误差，因此，还需要利用白灰在地基上画出放样管桩的直径、位置等辅助定位，管桩放样工作中各桩位均采用点位图编号表示，以避免产生遗漏问题[1]。

2.1.3 试桩

正式开始预应力管桩施工前，选取5～10 根管桩开展试桩作业，以明确管桩施工方案的合理性，确定施工中的一些注意事项及相关参数，试桩作业的所有参数均按照设计的施工方案进行。试桩作业后，检查桩体长度、质量等，如均满足要求，则正式施工中严格按照试桩流程开展作业，如存在偏差，则应针对产生的问题及时调整施工方案，确保预应力管桩的施工质量满足要求为止。

2.2 吊桩

（1）试桩合格后结合施工方案及试桩的相关参数开始吊桩作业，首先根据桩位放样的位置和打桩的顺序安装桩机，安装前要检查桩机的零部件及电压，确定运行正常后安装，安装后桩机的位置偏差不得超过5cm，验收合格后开始吊桩作业。

（2）管桩起吊时将桩端1/4 的位置套牢于吊机上，并根据规定方向起吊至具体桩位，起吊方向需与吊机中心线一致。待吊桩移动至具体桩位的夹桩器正上方后，垂直向下将管桩缓慢放入夹桩器中，放入夹桩器后调整夹桩力度为压桩施工的75%，再拆除管桩与吊机的固定装置。为保证施工安全，吊桩过程中吊机20m范围内严禁行人[2]。

2.3 压桩

（1）管桩吊放至桩位之中后，在压桩作业前对管桩进行检查验收，管桩的垂直度偏差应控制在0.5%以内，检查时需结合水平和垂直两个方向检查。管桩的桩身、桩帽、桩锤的施工位置需保持1 条直线。验收合格后的管桩要利用J2经纬仪和边桩控制桩开展放样作业，以便压桩时精确记录管桩的入土深度及每米的锤击次数。

（2）本工程压桩采用打桩的施工方式，打桩的总次数在2 000次以内，最后1m管桩的锤击数为200次，打桩施工中为避免桩身遭受破坏，在打击位置设置锤垫，选用的锤垫为纹木垫，其厚度在15cm。打桩过程中要定期检查并更换，每根桩的打桩施工宜一次完成。桩体压入设计高度后，停止打桩作业，并检查管桩在地面的外露长度。过长的管桩可利用截桩器分割开，使外露高度满足设计要求。

2.4 接桩

（1）本工程每根管桩的长度为12m，但软基的深度在10～20m 之间，因此，深度大于12m 的软基中，采用1 根管桩难以满足施工要求，需要采用2 根管桩作业，此时就会涉及接桩问题。接桩时，最佳的接桩位置为上节桩身的0.7m 处，接桩后的桩长宜大不宜小，接桩方式采用端板焊接法。

（2）管桩焊接施工前，将下节桩的端头清理干净，并将上、下两节桩对齐，端板相互错位2cm。焊接时采用分层对称焊接方式，焊接过程连续进行，每层焊接完成后焊缝要求饱满，每层的焊缝接头相互错开，避免形成通缝。焊接完成后，不得立即开展压桩作业，需自然冷却8min，冷却完成且焊接质量验收合格后继续压桩。

2.5 桩帽施工

（1）本工程预应力管桩施工完成后，由监理单位验收，验收完成才能进行桩帽浇筑。桩帽位于管桩桩头位置，施工前结合设计尺寸要求开挖土体，并制作安装钢筋和模板。安装完成后浇筑混凝土，桩帽采用的混凝土标号为C45，坍落度为180～200mm，混凝土浇筑过程中要做好振捣作业，浇筑完成后洒水养护7～14d[3]。

（2）桩帽混凝土强度达到设计强度100%后，在桩帽上方铺设20cm厚的垫层。垫层上方设置第1层土工格栅，然后铺设30cm厚的垫层，并设置第2层土工格栅，以增加地基的承载力，同时实现对预应力管桩的保护。土工格栅铺设时每幅搭接施工，土工格栅的搭接接头相互错开，且利用绑扎钢丝连接牢固。

2.6 注意事项

（1）断桩现象：压桩施工中可能会产生桩身断裂的问题，该现象主要发生在管桩穿越硬土层过程中。由于本工程压桩采用锤击法作业，如桩身质量较差，或采用的管桩为薄壁管桩时，利用锤击法施工极易在穿越硬土层时发生断桩问题。为避免此类问题的发生，施工单位在施工前应注意做好对穿越土层类型的调查，穿越硬土层时要注意对管桩的保护，避免强力夯击施工，以杜绝出现断桩问题。

（2）桩身倾斜：桩身倾斜是预应力管桩中的常见现象，产生此类问题的原因很多，如桩身吊装时的垂直偏差过大；施工场地本身存在一定的坡度；桩机安装时倾斜严重；压桩过程中桩帽、桩身、装锤未处于同一直线等。为避免此类问题的发生，在施工过程中应注意保持场地的平整，坡度控制在1%以内，桩机、桩身的安装要保持垂直状态，偏差控制在0.5%以内。压桩时要确保三点一线施工，避免桩身的倾斜度超过设计要求的1%。

（3）桩顶位移：预应力管桩压桩作业中，注意邻桩出现位移的问题，产生此类问题的原因可能是管桩数量设置过多、桩间距过小，从而导致压桩施工中软基的土体被挤压至过分密实，土体之间向上的相互作用力使管桩出现位移。为避免此问题的发生，施工单位在设计管桩数量及间距时，应综合考虑场地的软基情况，压桩施工时要注意控制压桩速度，并加强土体的排水措施，降低土体之间的压力[4]。

2.7 质量检测

2.7.1 桩体检测

本工程预应力管桩施工完成后，为保证管桩的施工质量，委托检测单位对管桩的质量开展检测，检测数量为管桩总数的5%，检测项目包括管桩的长度、竖直度、承载力、桩距、桩帽位置、高度、长度等，检测结果如表1。

表1 管桩质量检测结果

由表1 检测结果可知：本工程管桩的尺寸、位置均满足设计要求，且管桩的承载力良好，性能全部合格，表明本工程管桩质量良好。

2.7.2 位移和沉降观测

为保证软基的处理效果，在施工场地设置有沉降观测点和位移观测点，其中位移观测点设置在路基坡脚的外侧，每间隔20m 设置一处，沉降观测点每间隔25m 设置一处，每个断面设置3 个。通过对这些观测点5 个月的观测数据分析，得出软基处理效果。由数据分析得知，本工程软基每个月的沉降速度在2mm以内，且位移变形小，表明软基处理效果良好，可以开展后续施工。

3 结语

在交通行业迅速发展的同时，施工所面临的问题也越来越多，其中最为常见的就是软土地基。预应力管桩技术作为软基处理的重要技术之一，为保证其处理水平，施工单位要在施工过程中做好施工准备工作，规范施工工艺，以提高软基处理效果，保证公路工程的整体建设质量。