高强预应力管桩（PHC）在某高速公路的应用

2015-01-12蔺争艳

山西交通科技 2015年4期

关键词：托板试桩管桩

蔺争艳

（山西省交通建设工程监理总公司，山西太原 030012）

近年来PHC预应力管桩在高速公路软基处理中得到了大面积的推广应用，其特点具有混凝土强度高、单桩竖向承载力高、施工进度快等优点，在某高速公路预应力管桩（PHC）得到大面积的应用。

1 工程概况及地质水文气候条件

1.1 工程概况

某高速公路合同段软基采用预制管桩+等载预压方法进行处置。预应力管桩采用预制预应力PHC桩，外径为30 cm，壁厚不小于7 cm，管桩离心混凝土强度为C80。桩顶托板采用C25钢筋混凝土，尺寸为长×宽×厚（1.2 m×1.2 m×0.35 m）。管桩沿线路方向矩形布置，间距为2.2 m和1.8 m两种，管桩桩长为15～25 m（最终桩长由试桩确定）。桩间距为1.8 m的管桩，桩间均须打设袋装砂井做为竖向排水体，砂井设置在4根桩形成的矩形中心处。预制管桩顶面铺设一层0.35 m厚砂垫层和一层0.3 m厚碎石垫层。

1.2 工程地质水文、气候条件

线路处于东南沿海丘陵区，以丘陵为主，局部为平原。低山-丘陵区主要分布于线路两端，两端较陡；平原区地形平坦、开阔，农田密布，河网及地表水系较为密集，第四系覆盖层相对较厚。段内属南亚热带季风气候，为华南沿海台风区。年平均气温在21.1℃～21.8℃；年平均降雨量1 350.9～2 143.8 mm。

2 施工工艺及质量控制措施

软基处理方式为高强预应力PHC管桩。大规模施工前进行工艺试桩及实打。管桩机选用三点支撑滚筒自行式柴油打桩机，选择60号筒式柴油锤，采用锤击法施工，管桩施工时由中线向路基外侧隔桩跳打。

2.1 工艺试桩以确定桩长，验证机械适宜性2.1.1 试桩要点

a）试桩按不少于工程总量1%且不少于3根实施；每20 m一个断面，每个断面2～3个点（纵、横向）。利用工程桩进行试桩，至少有一孔在控制性勘探孔附近。试桩桩长按地质勘察资料预估桩长再加2～3 m作为配桩长度。

b）记录每米沉桩锤击数，最后不足1 m的桩长记录具体长度的沉桩锤击数。

c）桩尖进入硬土层不少于2～3 m。

d）在沉桩过程中观测桩周围4 m内地表隆起量。

2.1.2 桩长确定

桩端满足设计进入持力层；指定桩端持力层的管桩，应以收锤标准控制桩长。

2.1.3 收锤标准

收锤标准结合工程地质条件、桩承载性状、桩尖进入持力层深度等因素综合考虑。收锤标准采取双控原则，以进入桩端持力层3 m、最后贯入度小于80 cm/10击为准，打至设计桩长满足收锤标准并满足单桩承载力和复合地基承载力要求。打桩的贯入度量测应在下列条件下进行。

a）桩头和桩身完好。

b）柴油锤油门设在1～2挡且跳动正常；液压锤落距为80 cm且跳动正常。

c）桩锤、桩帽、桩身及送桩器中心线重合。

d）桩帽及送桩器套筒内衬垫厚度符合规范规定。

e）打桩结束前即刻测定，不得间隔较长时间后再量测。

2.1.4 管桩大规模施工依据

通过记录各试桩入土深度、每米锤击数、最后三阵（每十击为一阵）贯入度和桩锤落距等确定相关参数及桩长、机械适宜性，做好试桩总结报告，作为管桩大规模施工的依据。

2.2 通过实践得出管桩施工重点控制

a）建立完善的质量检验体系，做好图纸会审和技术交底工作，并做到分工合理、责任明确。

b）从源头抓起。预制管桩进场经检查合格后方可使用，严禁使用已经损坏或存在质量问题的管桩；管桩堆放场地要平整坚实且具有一定的承载能力；管桩叠层堆放时，在两端设置垫木；避免管桩在运输及吊装过程中产生裂缝或破损。

c）施工场地平整密实，排水通畅，坡度不大于1%，地面承压能力满足打桩机稳定的要求。

d）打桩机选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，桩架稳定并与所挂柴油锤相匹配。柴油锤选用筒式柴油锤，锤重选择2.5 t，冲程1～1.5 m。

e）施工前有地质钻孔的位置进行“试桩试验”，检查单桩承载力和复合地基承载力，确定收锤标准，试桩按5～8根桩实施；根据试打结果提供的打入深度，定购合适的管节节长组合，尽量减少接头、避免浪费；按照试桩成果组织大面积施工，特别要确保施工时管桩落到持力层。

f）根据设计要求确定每根桩位（与桥台桩基位置发生冲突时调整管桩位置），插上标记，并绘制桩位编号图。图中要注明打设深度及打设顺序。

g）管桩施工时重点合理安排打桩顺序、严格控制管桩的垂直度、节段联接质量、最后锤击数及停打标准的确定等技术指标。打设顺序从中间向四周、从近及远、间隔跳打。第一节管桩起吊就位插入地面时垂直度偏差不得大于0.5%，打入过程中不超过1%，严禁采用强行回扳的方法纠偏。

h）桩的焊接采用导向箍定位，点焊固定后再分层施焊，焊接层数不得少于两层，自然冷却8 min后再打入；桩头的截除采用锯桩器截割，严禁采用横向敲击或强行扳拉等破坏桩头的方法进行截桩。

i）每根桩的总锤击数不超过2 000，最后1 m锤击数不超过250。

j）设有袋装砂井地段，在完成消除土体内超孔隙水压力的砂井后再打设预应力管桩。

2.3 桩顶托板

所有管桩现场质量验收后进行桩顶托板施工。托板采用C25现浇钢筋混凝土，尺寸为1.2 m×1.2 m×0.35 m，管桩顶深入托板5 cm。钢筋网片准确与管桩焊接牢固，采用定型木模板，混凝土振捣密实，托板顶面收面平整，24 h后拆模覆盖土工布洒水养护不少于7 d。

2.4 垫层

桩顶托板完成后，铺设0.35 m厚砂垫层和0.3 m厚碎石垫层。砂垫层质量验收合格后，一次铺设完成30 cm碎石垫层。采用级配碎石，含泥量不大于5%，碎石垫层作为复合地基的褥垫层，对砂垫层起到保护和隔离的作用，保证砂垫层的排水功能。摊铺及碾压过程中严禁采用大于12 t压路机进行碾压，在路基两侧设置50 cm厚包边黏土，包边土底部设置φ10 cm PVC透水软管，间距5 m。

2.5 土工格栅

土工格栅具有质量轻、整体连续性好、抗拉强度较好，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好、施工方便等优点。

a）全线管桩桩顶铺设两层质量合格的双向钢塑土工格栅，上下接缝应交替错开，错开距离不小于0.5 m。

b）土工格栅沿路堤横向整幅铺设，沿路堤纵向搭接长度不小于0.1 m，用高强塑料扎扣扎牢，之后沿搭接方向每隔4 m设置一个门钉压入土中30 cm。

c）土工合成材料铺设前，备有足够的上层填料，保证铺设完成后在24 h内全部覆盖。

d）用短钎将土工格栅固定在地上，特别是端头和连接处要固定牢固，避免碾压时土工格栅移动。禁止机械直接碾压土工格栅，其上层料人工或采用形成的车辙量不大于8 cm的轻型推土机、轻型前置式装载机运料进场，散铺整平，待上覆0.2 m填土后才能用轻型压路机沿路堤轴线方向从两边开始循序向中间进行压实。当土工格栅上层填料厚度大于0.6 m后才能用重型压实机械。

2.6 成品预制桩的验收

2.6.1 内业资料

混凝土试块强度报告、成品桩的质量合格证明单、质监站的质量督查报告等。

2.6.2 外观检查

根据质量标准逐根或抽样检查，本项目管桩的直径及管壁厚度均不采用负公差，内容如下：

a）钢筋混凝土桩的收缩裂缝宽度不得超过0.2 mm，深度不得超过20 mm；裂缝长度不得超过1/2桩宽。

b）桩身不得有裂缝，桩表面无蜂窝、麻面。若因特殊情况出现表面蜂窝时，蜂窝深度不得超过5 mm，每面蜂窝面积不得超过该面总面积的0.5%。

c）坚决不能使用有弧度的桩。

表1 静压管桩施工质量标准及允许偏差[1]

2.7 质量保证措施

a）加强管桩隐蔽工程质量检查。管桩施打按照设计收锤标准终打，并满足桩端进入持力层不少于3 m；锤重选择2.5t，冲程1～1.5m最后80～100mm/10击。每根桩施工完成后要有完整施工记录。桩顶托板混凝土浇筑外观质量及强度满足设计要求。

b）控制中粗砂、管桩、钢筋、水泥质量等原材料。严把材料关，钢筋、水泥采用大厂产品，对进场的钢筋水泥进行抽验，遵守“先试验，后使用”的原则。

c）混凝土采用拌合站生产，混凝土运输车运输，运输防止过度颠簸造成骨料离析，送料高差不应大于2 m。

3 试验检测

对处理后的路段进行沉降观测，根据观测结果进行推算，从而评估其工后沉降量是否达到设计目的。设计要求该软基段管桩施工完成后进行土方填筑并等载预压6个月，沉降值在35～56 mm范围，即达到预期的处治效果。另外随着路基土层填筑高度的增加，土层深度沉降不断增加，且存在一个稳定深度，在填土稳定深度以上，土体沉降速度快；在稳定土体以下，沉降速度较慢。