PTC桩软基处理技术在商开高速公路中的应用

2013-08-05李堂能

黑龙江交通科技 2013年5期

李堂能

(贵州省毕节公路管理局)

PTC 桩亦即预应力混凝土管桩技术。近年来，在我国高速公路建设的软基处理中，大量应用预应力混凝土薄壁管桩(PTC)技术，特别是在高速公路深层软基处理和改扩建工程软基处理中，该技术具有很强的优势，其经济效益和社会效益日益明显。

1 商开高速路段基本情况

商开高速是河南省境内的一条高速公路。该高速公路总长度为163.627 km，其中，软土分布路段达14.6 km。该软土路段有五大特性:一是软土强度低，二是软土灵敏度高，三是软土透水性差，四是软土压缩性大，五是软土变形稳定时间长。这样的软土工程特性是商开高速建设面临着一系列难题。

2 商开高速工程软土地基处理原则

商开高速工程对软土地基处理的基本原则是:针对路段软土的分布特点、路基高度等因素，工程分别运用PTC 桩法软基处理、换填法软基处理、粉喷桩软基处理、塑料排水板预压软基处理等多方法进行处理。其中，对于埋深在12 ～30 m 的软土，采用PTC 桩进行处理。本文着重阐述PTC 桩处理设计方案和施工技术。

3 商开高速PTC 桩设计方案和施工技术

3.1 PTC 桩设计方案

PTC 桩的桩身设计参数，见表1。

表1 PTC 桩设计参数

3.2 PTC 桩施工技术

(1)选择施工设备

用柴油打桩机打桩的“锤击法”和用静力压桩机压桩的“静压法”是PTC 桩施工的两个方法。使用锤击法的优点是:机械小，速度快，费用低;缺点是:噪声大，锤击振动对基底土的扰动大。静使用的优点是:噪声小，对基底土扰动小，对周围建筑物及环境影响小。其缺点是:机器笨重，施工速度较慢，施工费用较高。因商开高速工程项目地质复杂地区，为避免对基底土的扰动大，施工中选用费用较高的静压法施工。该项目工程静压法施工设计压桩力为610 kN，静力压桩机的压桩力要求为4 100 kN 之上，一次压桩行程处于1.4 ～2.0 m 之间，压桩速度保持在≥1 m/min。

(2)软土地基处理PTC 桩施工流程

商开高速工程软土地基处理共分为21 个步骤:原地面整平并且夯实→填筑30cm 左右的碎石土混合物→将碎石土整理平坦并进行压实至90%的程度→确定桩位→静压机准备就绪→严格调整好经纬仪的垂直度→压入第一节桩→吊上第二节桩→将第一节桩和第二节桩进行电焊接桩→勘验第一节桩和第二节桩的焊接质量和垂直度→压入第二节桩→依次重复前面的电焊接桩和压桩施工至设计标高→检查桩的质量→按设计的尺寸开挖桩帽的土体，形成土模→扎好桩帽钢筋网、现浇混凝土及开展桩帽养护→填筑桩帽的第一层碎石土混合物垫层并予以整平压实→施工钢塑格栅→铺筑第二层碎石土混合物垫层并予以整平压实→施工第二层钢塑格栅→铺筑碎石土混合物垫层至设计厚度→报验。

(3)软土地基处理PTC 桩施工方法

①PTC 桩施工顺序。由于PTC 桩属于挤土桩，施工中会常出现先压入的桩倾斜、偏位，后压入的桩沉桩困难甚至不到位的情况。为有效解决“挤桩”问题，商开高速工程软土地基处理中，PTC 桩设计要求压桩顺序采用了“S”型路线。

②压桩速度的把握。压桩时如果压桩速度过快，就会产生侧向力和向上推力，在侧向力和向上推力这两股力的不同作用下，PTC 桩就会出现倾斜偏位的情况，更为严重的是还会导致PTC 桩的上下桩节头部位的断裂。因此，在压桩的过程中，必须有效处理压桩速度这个问题。一般情况下，压桩速度最好控制在1 ～2 m/min 之间比较合适。当然，不同的工程要根据情况具体分析。这里，必须把握一个原则:就是对施工适时进行原位监测，其主要监测项目就是超静孔隙水的压力，当前一根桩压入时产生的超静孔隙水的压力削退到70%左右以后，这时才能再进行下一根桩的施工。

③保持沉桩的连续性。在沉桩过程中，必须尽量保持沉桩的连续性，避免中途停歇。这是因为当桩沉入软土层中时，软土中的超静孔隙水压力迅速上升，压力增大，而这时软土的抗剪强度大为降低，这对连续沉桩极为有利，桩身很容易下沉。从商开高速工程的具体实践来看，沉桩时靠近桩壁处出现的超静孔隙水压力在沉桩过后很快就会消退，也就是说，在超静孔隙水压力迅速消退后，沉桩扰动土很快就会固结，而且固结强度恢复也快。在这样的情况下，沉桩过程中如有停歇，在扰动土很快固结、强度很快恢复后，就会使桩侧土体的摩阻力增加，从而给继续沉桩带来相当大的难度，特别是在较厚的粘土层中沉桩时，如果出现这种情况，沉桩几乎无法继续下去。

④确定PTC 桩终压标准。终压标准主要根据工程的设计要求、桩身强度的大小以及地形地质条件等进行综合分析来加以确定。通常情况下，采取试桩的方法来确定终压标准。终压标准一般为:按设计的压桩力的1.3 倍到1.5 倍之间的力量送桩，当PTC 桩达到项目设计的高程以后，再进行持荷(正常压力)方面的测试，当持荷(正常压力)10 min 时并且桩的沉降量不超过2 mm/min 以后，就可以结束送桩了。

(4)PTC 桩的施工质量标准及检测要求

施工PTC 桩必须严格控制质量，以达到预期的目的，而要保证质量，必须在施工中严格开展项目检测和监测工作。