预应力管桩施工技术在高速公路路基加固中的实践分析

刘正春

（贵州省公路工程集团有限公司第七工程公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

预应力管桩施工技术属于高速公路施工过程中一项较为常见的技术类别，应用这一技术，可以提升高速公路路基的承载能力，进而保证各项参数设计符合工程施工的实际标准。高速公路预应力管桩施工技术的关键在于控制施工参数，保证各项施工参数合理与完善。因此，针对预应力管桩施工技术的内涵与特点，结合高速公路发展的实际情况进行分析，希望可以起到参考的作用。

1 预应力管桩施工技术的优点

预应力管桩施工技术是指使用离心法成型的混凝土灌装技术，根据混凝土的等级，可以将其划分不同强度的管桩类别，如预应力混凝土管桩与预应力高强混凝土管桩。在施工中，应用预应力管桩施工技术可以使混凝土凝结度较高，同时受力形式更加适合路面，因此这一技术被广泛应用于各种类型的高速公路施工中。相比较于其他的钻孔灌注桩技术，预应力管桩施工技术具有以下优点[1]。

其一，预应力管桩施工技术的承载能力比较强。预应力管桩的强度比较高，在实际应用的过程中，可以将管桩打入密实度较高的风化层。在土层彼此剧烈的挤压下，桩尖持力层的土层承载力也将会快速提升。因此，预应力管桩的承载能力相比较一般的直径沉管和钻孔灌注桩施工技术要高。

其二，应用预应力管桩施工技术的抗弯度性能较高。预应力管桩施工技术在施工过程中，除了使用混凝土浇筑之外，内部使用钢筋作为主筋，因此具有一定的抗弯能力。

其三，预应力管桩整体质量达标。预应力管桩需要在工厂中提前浇筑，出厂之前经过严密的测试与仔细的检查，因此可以充分保证预应力管桩的整体施工质量达标。

其四，预应力管桩施工技术的应用范围较为广泛。预应力管桩技术的应用方向比较多，根据预应力管桩的承载力不同而有完全不同的应用方向。高速公路的不同位置可以使用不同的预应力管桩，因此需要针对实际使用需求，进行合理的筛选与划分[2]。

其五，应用预应力管桩施工技术施工较为方便快捷。预应力管桩一般在工厂生产，在机械化技术的帮助下，无论是浇筑还是成型的速度，都超过在工程实地进行浇筑，因此整体施工简单方便，直接购买运输即可。

2 预应力管桩施工技术的应用范围与设计要求

预应力管桩施工技术的适用范围较为广泛，应用在各个领域。因此，在实际应用的过程中，相关施工人员必须结合设计要求、当地的地质条件、沉降施工状态等相关数据进行合理的分析，选择预应力管桩施工技术。预应力管桩施工技术还包括多种不同的技术类型，如中掘法、半中掘法、钻孔插桩等。尤其是将预应力管桩施工技术应用到高速公路施工中，为高速公路施工质量提供关键的支持与帮助，同时为后续高速公路配套工程的建设提供支持，如建设铁路、港口、水利、市政等工程。应用预应力管桩施工技术，可以更加全面地保证高速公路地基的稳定性，避免发生变形，同时维护周边土质的强度[3]。在高速公路建设的过程中，可能遇到各种各样复杂的地质结构，尤其是强风化积土层，是高速公路地基中最不稳定的一种地质结构。应用预应力管桩技术，可以有效避免这一情况。

在应用预应力管桩施工技术的过程中，必须对施工特点进行详细研究分析。结合以往的经验，预应力管桩施工技术关注的重点在于竖向荷载，但是忽略了横向荷载的影响。在实际应用中，虽然横向荷载低于竖向荷载，但是并非完全不存在。在实际应用的过程中，需要针对这一问题进行详细的研究分析，考虑材料使用的尺寸、强度、深度等相关数据。由于预应力管桩的长径较大，因此横向荷载往往出现弹性受力较长的特征，因此，相关人员需要针对水平荷载进行反复试验，测算地基的反力系数，从而明确高速公路地基单桩承担的横向荷载[4]。

3 高速公路预应力管桩施工技术的处理工艺

3.1 施工准备

在高速公路预应力管桩施工前，必须在施工现场搭建张拉架，搭设重葫芦，随后使用锚垫板喇叭管。使用之前，需要将其内部残留的混凝土以及钢绞线上的泥浆进行及时的清理，配套搭建对应的工作锚板。在实际使用的过程中，可以根据实际情况，选择是否在锚板当中涂抹黄油。最后，可以在锚板的锥孔内部安装工作夹片，及时进行测算[5]。

3.2 施工工艺流程

3.2.1 底板清理

首先，需要清理地表的杂草、树根、耕植土等杂物，随后将施工区域上方、地上、地下的障碍物，按照顺序依次清除，最后对整个场地进行平整与压实。在实际处理的过程中，对深度为25cm 左右的地表土进行翻土，掺杂石灰之后整平压实，压实的厚度不低于20cm。使用压路机碾压，保证密实度。在碾压期间，可以遵循先轻后重、先稳后振、先慢后快的顺序，同时要求一次性碾压完成，避免中途走走停停。最终碾压完成之后，路基需要形成坡度不小于2°的外向横坡。在碾压完成之后，需要在路基外侧开挖排水边沟，不能与农田灌溉排水沟混合使用[6]。

3.2.2 测量放样

测量是指针对施工设计资料要求的施工点位进行重复审核，随后，按照施工要求对其进行有效控制。控制点可以选择在地势较高的位置，保证视野良好。选定控制点之后，按照一级导线的要求经过实测之后获得的平差，准确计算工程范围当中控制点的实际坐标。在这一过程中，对高程控制点需要按照对应的要求进行加密，水准点间距以测量高程不加转点作为主要的测量原则，同时保证不影响施工的正常开展。在施工的过程中，必须对其进行定期复核，一旦受到破坏与影响，需要及时进行引测，补充处理。

放样需要对控制点进行明确复测分析，从而保证测量的精准性与全面性。放样工作一般来说需要通过复核的控制点位，并且使用极坐标法进行桩位复核。每个桩位确定之后，监理方需要针对桩位的状态进行再次复核，应用定位技术，标记施工过程中的桩位位置。同时，在确定桩位位置之后，对其进行仔细保护，避免遭受破坏[7]。

3.2.3 管桩运输、起吊

由于预应力管桩长细比大、质量较大，因此在运输以及起吊的过程中，必须进行合理的管控与约束，避免管桩因此而产生损坏。在起吊的过程中，可以使用两端起吊的方式，保证不会单侧受力。在运输的过程中，悬臂高度不超过1.5m，并且分层叠放、错位布置，避免影响管桩的质量。

3.2.4 桩机就位及调平

在桩机就位的过程中，必须保证位置准确，并且维持垂直稳定，避免发生倾斜。为了保障桩基压入的垂直度与准确度，在压桩之前，需要将桩机机身调平，使用升降手柄，配合水平仪进行操控，直到机身完全水平，从而保证调节效果达标。

3.2.5 起吊及稳桩

先拴好起吊使用的钢丝绳以及索具，使用索具捆绑住桩上部约50cm 处，随使用机器吊起预制桩，将其稳定下放。等到桩基插入桩位一定深度之后，再检查预制桩是否处于垂直状态。一般来说，单桩可以使用经纬仪进行双向校正，插入之后，垂直度的偏差要求控制在0.5%以内。在桩侧设置标尺，方便施工期间随时进行观察与记录。

3.2.6 压桩

使用施工钢丝绳绑住桩身，进行单点起吊，将其缓慢移入桩机，随后调整桩机，利用两个相互垂直的经纬仪，检测垂直度是否达标。在第一节桩身进入土壤30～50cm 之后，及时检查垂直度，将其控制在0.5%范围内。随后使用压桩装置进行压桩，检测压桩时间以及压力表读数。压桩必须保持连续，同时控制压桩速度在1～2m/min，并且要求最大压桩力不得超过桩身的荷载力，否则可能损坏桩身。如果，在压桩过程中，发现桩身不垂直，需要及时进行纠正。等到桩身压入一定的深度，并且发生严重倾斜之后，可以进行重新压桩，不宜采用移架法进行纠正。第一节桩的垂直度是保证桩身质量达标的关键，因此必须严格控制定位以及垂直度。在压桩之前，对桩位四周进行合理的标记。如果在压桩的过程中，发生了较大的偏差，需要及时拔出并且重新校准。

3.2.7 接桩

在接桩的过程中，保证桩头高出地面1m 左右。在接桩之前，在下节桩的桩头上安装固定板，随后将上节桩吊放在下节桩的端板上，并且依靠定位板将上下两节桩接上，保证垂直度。在接桩的过程中，错位偏差控制在2mm 以内。如果上下节桩之间存在空隙，可以使用楔形铁片将其全部垫实，并且进行焊接，保证牢固性。在焊接之前，上下节桩表面需要使用铁刷进行全面清洁，直到坡口位置出现金属光泽。焊接的方式可以使用分层焊接法，一般可以先在坡口位置对称点焊。为了进一步保证受力均匀，需要由2 名焊工对称焊接，焊接层数要求不少于2 层。焊接完成之后，及时检查焊缝宽度、平整度、连续施焊效果。符合要求之后，再进行上节桩压桩，涂刷防腐漆，避免发生腐蚀或者锈蚀。

4 预应力管桩施工的常见问题与解决对策

4.1 打桩难度较高

在打桩的过程中，如果出现桩体难以打下的情况，可能主要原因在于以下几方面：首先，在原路基两侧或者单侧修建了反压护道，这一类反压护道整体填料的颗粒直径偏大，难以向下打桩，其主要原因可能是由于施工期间桩尖遇到了较大的颗粒物。其次，原路基坡脚向外一定范围内为原路基便道，无论是密实度还是填料的颗粒都比较大，难以顺利打入。最后，在施工范围内的地质条件较为复杂，一些局部位置可能存在较厚的夹层或者较硬的加厚层，最终导致贯入度较少，难以打入其中。

针对打桩难以打入的情况，可以在反压护道施工的过程中，先按照1∶1.2 的坡率进行刷坡，并且向内开挖1m 左右的台阶，紧贴原路边坡脚打下一排管桩。使用同样的方式，在反压护道边坡坡脚的位置向外，按照设计间距打下管桩，超出加宽路基坡脚的位置可以不打。在打桩的过程中，如果桩尖位置遇到了颗粒较大的块石等障碍物，需要及时清理，使用挖掘机挖掘出来，并且清理干净。对于有夹层的地质，在打设过程中，需要对桩的实际打设长度和设计值进行比较，如果两者相差过多，需要根据地质情况进行详细分析，并且采取合理的措施进行处理。

4.2 承载力小

导致预应力管桩承载力不达标的原因主要在于以下几点：首先，管桩在制作的过程中，并未达到设计的标高，导致承载力不足。其次，管桩在焊接的过程中焊接质量较差，导致接头滑移，最终影响承载力。最后，在管桩打入过程中，贯入度较少，导致桩身与软土层间隙较大，摩擦力较小，桩尖严重破损，最终超长刺入下沉，承载力因此受到影响。

针对这种情况，施工方可以通过钢筋勘探并结合检查施工原始记录，排除桩身长度问题。如果由于焊接质量而引发的下沉，可以在下沉的过程中，对打入下沉量进行缜密的分析与推算，对接头位置进行详细测量。如果现场地面并未发生明显的变化，同时钢筋也并未变形，那么表明接头并未发生异常弯曲，可以排除焊接不良引发的问题。

4.3 老路面基层出现纵向裂缝

老路面基层出现纵向裂缝的主要原因是，一些预应力管桩施工路段下方存在粉质土层，在受到振动之后，出现液化、流动等情况，最终导致施工路面开裂。针对这一现象与问题，如果已经出现了裂缝，可以使用充填的方式处理裂缝，避免边坡滑塌。同时，施工方需要针对路面以及路基加强观察，对于粉质土路段进行仔细勘测分析，提前进行处理。

5 结语

预应力管桩施工技术属于一门涉及工程设计、工程施工、工程结构、岩土工程理论等方面的综合技术，在应用这一技术的过程中，必须对预应力管桩施工技术进行科学合理的分析勘探，将勘察、设计、施工等三个环节进行紧密的分析与测量。同时，需要应用预应力管桩施工技术，针对不同的工程地质情况进行分析，选择最合适的施工方案。