高速公路路基工程PHC预应力管桩施工技术

侯德宝

（河北交投路桥建设开发有限公司，石家庄050011）

1 引言

高速公路工程的建设极大地加强了各区域之间的联动和交流，满足了人们的出行需求，并推动了国家交通运输事业的快速发展[1]。 高速公路建设项目往往具备工程量大、施工难度高、工期长等特点。 路基工程占据重要地位，路基的施工质量直接决定着公路的整体质量和安全。 公路软土地基尤应重点关注，因其承载力低、沉降变形快等特点，在实际应用中需对软土地基进行必要的加固处理[2]。目前，常用的有换填法、灰土挤密桩法、水泥搅拌桩法、强夯法等，各有优缺点，而预应力管桩法因其施工方便、取材便利、效果显著、经济高效等优势，在高速公路施工中应用较为广泛[3-4]。 本文以高速公路路基工程PHC 预应力管桩施工技术为主要内容，对其工程特性、施工方案以及技术要点进行研究。

2 工程概况

某高速公路建设项目全线共长149.887 km， 双向4 车道设计标准，路基宽度为27 m，设计行车速度为120 km/h，沥青混凝土路面，全线桥隧比为43.9%。 该高速公路第4 标段里程桩号为K45+497.319～K60+996.915，里程共计15.5 km，据地质勘探可知，该标段内存在较大面积的软土地基，其路基工程施工内容主要包括石灰粉煤灰土结构层以下的所有路基土石方工程及特殊地基处理、路基防护、路基排水、挡土墙、涵洞等。 为有效解决软土地基的不均匀沉降变形现象，施工单位拟采用PHC 预应力管桩施工技术进行地基处理。 据统计，该标段用到的PHC 管桩共计51 088 根，桩长分别为22 m 和24 m，合计1 122 773 m。

3 PHC预应力管桩工程特性

本项目中选用的PHC 预应力混凝土管桩的性能应满足使用要求，其主要为一种混凝土构件，结合预应力原理采用高强度混凝土制得。 通常情况下PHC 预应力混凝土管桩为厂家提前制备，对钢筋进行张拉法加工，再利用蒸汽高压技术加工为等截面的空心圆筒构件。 整体管桩加工完成后统一运输到施工现场， 经现场检验合格后结合高吨位压桩设备将其静压至指定位置，使其满足结构物基础部分标准。PHC 预应力混凝土管桩的基本尺寸见表1。

表1 PHC预应力混凝土管桩尺寸规格

4 PHC预应力管桩施工技术要点

4.1 施工准备

静力压桩机正式施工之前， 现场技术人员应提前对施工范围地下所有的构造物予以系统性排查，如管线、电网、排水渠等，避免在压桩过程中破坏现有结构， 提前联系相关部门予以报备，采取妥善保护措施，尽可能地减少不必要的经济财产损失。

本项目选用PHC400（95）AB 型设计管桩，管桩施工的安全距离应设定为距离堤涵结构3 m 以上。 PHC 预应力管桩施工前需将路基高度填筑至指定标准， 紧接着选用30 cm 石灰土填筑，高度需略高于桩顶高程，并持续压实养护，强度需达标，再开展反开槽作业。

4.2 桩位放样

提前根据施工图将现场各个控制点、 水准点坐标进行反复核准，再制定施工区域质量控制网格。 妥善保护且稳固各水准点和控制点，降低施工偏差。 上述工作完毕后再在指定位置打入钢筋，并在各处准确标记，结合设定顺序持续、均匀地进行打桩作业，不得出现漏打或偏位现象[5]。用画圈的方式标记出各施工点位，现场施工放样如图1 所示，桩位放样如图2 所示。

图1 施工放样

图2 桩位放样

4.3 管桩存放

管桩的堆放位置应与桩基前进方向保持一致，这样能方便后续的施工正常展开，现场布置要求一次性就位，不得在施工现场进行二次倒运。 在施工区域选取适当位置用作存放场地，并提前对场地进行硬化、平整、加固。 现场技术人员应结合相关要求对存放的管桩进行质量检查，严格确保其性能要求满足施工要求。 进行管桩码放、起吊以及位移等工序作业时要妥善处理，尽量避免管桩之间的碰撞，同时，管桩堆放时的层数不得高于3 层， 堆放完毕后还需进行加固处理，避免产生滑落[6]。

4.4 管桩吊装

本项目施工所用的管桩型号分为两种，长度分别为12 m、10 m，吊装施工选用两点吊法进行展开，要求于两侧的0.21L（L 为桩长）位置设置吊头，具体如图3、图4 所示。 压桩顺序需进行详细设计，综合考虑桩距、土层情况、场地要求等条件，压桩顺序选定为先中部后两侧，严禁从外到内进行沉桩施工，以免中部的土体结构密实度过高而导致后续施工难度增大。 PHC 预应力管桩吊装过程中需严格注意防止断裂，同时详细记录静压机压力值变化情况，以此确定最佳压桩功率和速度。

图3 15 m以下桩吊点位置

图4 15～30 m长桩吊点位置

沉桩施工中，其结构整体需保持垂直，并控制其偏差值不高于0.5%，其中，首节沉桩压降至地下后垂直度误差值需控制在0.3%以内。 施工人员提前在桩机两侧各放置经纬仪一台，用于在施工中准确、快速对桩身长度进行测量。 每个工序应确保连续，非必要情况下不得存在中断、停歇[7-8]。

4.5 接桩

先于下节桩头处设置定位板， 确保断板处的平整度和清洁度，且可露出金属光泽时即可进行焊接施工。本项目选用2台电焊机进行对称焊接处理，保证上下桩节错位偏差低于2 mm，当中间存在空隙时，需进行再次焊接牢固。 分2 层逐层、对称焊接处理，各焊缝应保持饱和，具体如图5 所示。

图5 焊缝状况

4.6 终压

结合施工图和设计要求确定终压标准， 结合静载荷试验确定沉柱工艺、压动阻力、桩端持力层情况等。

4.7 施工质量检测

在试验路段上的PHC 预应力管桩施工完毕后， 采用钢尺、吊绳等进行预应力管桩施工质量检测，检测结果见表2。并采用环刀取样的方式取得夯实土样进行室内载荷试验， 以评价桩体的湿陷和承载能力，检测结果见表3。结合试验检测，得到PHC 预应力管桩的承载能力良好，无明显沉降变形，证实了施工质量良好。

表2 管桩质量检测结果

表3 PHC预应力管桩静载荷检测结果

5 结语

本文就高速公路路基工程PHC 预应力管桩施工技术进行研究，结合实际高速公路路基工程项目，围绕PHC 预应力管桩工程特性、施工技术要点进行展开，并及时对其施工质量进行检测。 本文研究结果表明，采用PHC 预应力管桩施工技术可有效改善软土路基沉降变形问题， 提高路基承载能力和结构强度，且施工工艺简单，成本较低，提高施工质量的同时有效延长公路使用寿命。