PCC桩技术在高速公路地基处理中的应用

周晓明，裴　佩

(1.江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西　南昌　330000；2.江西省新余公路勘察设计院，江西　新余　338000)

PCC桩技术在高速公路地基处理中的应用

周晓明1，裴佩2

(1.江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西南昌330000；2.江西省新余公路勘察设计院，江西新余338000)

周晓明(1980—)，工程师，研究方向：公路与桥梁。

摘要：PCC桩具有施工成本低、施工速度快等特点，同时可以适当地调整成桩挤土方向，成桩质量稳定，桩体可以与桩周土形成刚性复合地基，能使地基土的稳定性得到提高。文章结合高速公路软土路基施工实例，探讨PCC桩技术在高速公路软土路基施工中的应用工艺，希望能对类似工程起到借鉴作用。

关键词：PCC桩技术；高速公路；软土路基；施工工艺；质量控制；应用

0引言

PCC桩是一种全新的软基处理方法。PCC桩能够避免使用预制钢筋混凝土桩头，这大大地节省了施工材料，具有施工成本低、施工速度快等特点，同时可以适当地调整成桩挤土方向。成桩质量稳定，沉桩深度较深，一般可以达到20~25 m之间。桩体可以与桩周土形成刚性复合地基，能使地基土的稳定性得到提高，同时复合地基的变形较小。PCC桩可以形成大直径管桩，与实心桩相比，这种桩体可以大幅度的提高桩体的摩擦力，并且可以大大节省混凝土的用量。本文将结合具体的高速公路路基处理工程实例，简要探讨PCC桩的具体施工过程。

1工程概况

本工程为某高速公路施工建设项目。该公路沿线的地面标高在2.8~4.1 m之间，地下水位较高，该公路所在的区域河流综合。根据地质勘察情况可以知道，该地区存在较厚的软土层。软土主要为淤泥和淤泥质土。软土灵敏度差，压缩性强，在扰动的情况下，强度会大幅度降低。当采用复合地基进行处理，由于复合地基自身的沉降量很小，易于控制，因此新路基的沉降可以得到比较准确的控制。但由于老路基边坡上方的部分填土荷载(原坡面和填土的主动土压力破裂线间的填土)还会引起老路基的附加沉降量，只要扩大复合地基的处理范围，可以充分消除附加沉降的发生或将其控制在允许的范围内。且复合地基可快速、有效地提高路基稳定性[1]。因此决定对软土路基问题进行处理。经过经济和技术的对比分析，决定采用PCC桩对软土路基问题进行处理。

在PCC桩设计方案中，桩长在16~19 m之间，桩径分别为2.9 m、3.2 m以及3.4 m。桩体按照正方形进行布置。垫层的厚度控制在50 cm，垫层材料采用碎石，并在其中铺设两层土工格栅，如图1所示。

图1　PCC桩示意图

2PCC桩的施工技术

PCC桩是一种全新的软土路基处理施工方法。与其他的桩体相比，在这种施工技术中，单方混凝土所提供的承载力较大，同时壁厚相对较薄，因此可以节省较多的混凝土用量。为了确保PCC桩的施工质量，应从施工过程的各个方面对其质量进行加强控制，其中主要包括材料进场、拔管移机等环节。

2.1　施工工艺流程

在本工程中进行PCC桩的施工，其具体的施工工艺流程为：施工前准备工作→场地准备→测量桩位→桩机就位→活瓣固定→沉管至桩底→搅拌混凝土→灌注混凝土至管顶→振动拔管→移机重复进行下一根桩的施工。

2.2　施工技术

(1)施工前期准备。在施工前期，应根据工程的具体情况组建项目班组，并组织相关的技术人员进行施工图纸的研究与会审，并对施工人员进行技术交底。对于施工材料应通过投标等方式确定材料供应商，组织材料进入施工现场。编制施工组织设计和施工记录。对于各种原材料和施工参数应进行试验复核，对于不满足要求的地方应及时适当作调整。

(2)场地准备。为了确保施工的顺利进行，在施工之前，应先对施工场地进行平整处理。将地面上的所有杂物清除干净。对于场地较为低洼的地方应采用回填素土的方式进行平整，回填材料不得采用杂填土。

(3)测量桩位。施工人员应配合相关的测量技术人员做好控制点的测量定位，并进行水准点引测交接工作。在控制点和水准点定位完成，在确认无误之后即可开始进行桩位的测量放样工作。桩位测量放样完成并经监理工程师检查确认无误之后，即可进行桩机的就位。

(4)桩机就位。将桩机移动到指定的桩位处，并进行对中。在桩机的精确对中时，应确保起吊设备保持水位，这样才能有效确保桩机的平整度和导向架的垂直度。表1所示为桩机的就位要求。通过就位调整，应严格确保管桩的桩尖对准桩位。当桩位精确对准之后，不得再对桩管和桩机造成移动。

表1　桩机的就位要求表

(5)活瓣固定。当桩机精确就位之后，即可对活瓣进行固定。采用铁丝进行活瓣的固定。本工程采用标准12号的铁丝。在铁丝固定时，应以活瓣不外张为标准进行松紧程度的控制，活瓣固定不宜过紧也不宜过送。当活瓣桩尖进入土中10 cm的深度之后，即可将固定活瓣的铁丝解除。

(6)沉管至桩底。利用沉管的自重将沉管压入到土中一定深度之后，即可开启振动锤进行沉管作业，直至将沉管振动至设计深度为止[2]。

(7)搅拌混凝土。进行混凝土的搅拌施工所采用的原材料包括水泥、砂、石。对于施工现场所采用的各种原材料应具备质量保证书和试验报告。在混凝土的搅拌施工时，应严格按照设计配合比进行拌制。根据相关要求，混凝土需要抽样制作试块，每班组留置一组混凝土试块并进行养护[3]。

(8)灌注混凝土至管顶。在桩身混凝土灌注施工之前，应先根据地质勘察报告的具体情况和相关施工质量预估混凝土充盈系数，并计算投料的体积，制定分批投料计划。然后进行混凝土的管桩施工。当混凝土灌注达到桩顶标高之后，如果桩顶与自然地面之间的距离较小时，则需要进行拔管超灌，此时需要注意的是拔管高度不宜过大，一般情况下，拔管的高度应控制在桩体需注入的混凝土方量以限。

(9)振动拔管。当桩身沉管内灌注满混凝土之后，即可进行拔管作业。在拔管的同时应保持振动。在拔管的施工过程中，应分段添加混凝土，从而确保管内混凝土面始终在地面以上[4]，或者混凝土面应保持在地上水位1~1.5 m以上。

(10)当一根桩体施工完成之后，应将桩机移动到下一根桩的位置，然后重复以上的施工步骤进行下一根桩的施工。直至完成全部桩的施工。

2.3　施工质量控制

(1)在施工之前应进行场地的平整处理，同时需要在场地附近设置基准点，通过基准点即可进行桩位的引测。一般应在场地的一侧设置控制桩，并对其进行保护，避免桩位出现偏差。一般情况下，每周应检测一次。

(2)所有进入施工现场的材料应进行检查，确认合格之后方可在施工现场进行使用。在进行混合料搅拌时，应将搅拌时间控制在2 min以上，同时坍落度控制在5 mm。对于首盘料可以适当地减小坍落度。

(3)在本工程中，桩位的布置应采用满堂布置的方式，桩位的中心偏差应控制在25 cm以内。

(4)桩机就位时，应严格控制好桩机的垂直度和平整度。一般情况下，通过桩塔对桩机的垂直度进行控制，垂直度偏差应控制在1%以内。沉管应自然下垂就位，不得强力将沉管就位。

(5)一般情况下，在进行管桩混凝土灌注时，充盈系数应在1.1以上。当沉管内混凝土灌注满之后，应先进行5~10 s的振动，然后在振动的同时进行拔管。

(6)在沉管的外侧需要设置标尺，这样可以对孔深进行直接的观测，以确认是否达到设计深度要求。

3施工效果检测

对于本工程桩体的检测有三种方式：

(1)现场开挖。在桩基完成14 d后进行了现场开挖，根据开挖结果，桩体混凝土结构完整、无断桩和空隙。

(2)低应变检测。根据检测结果，桩身的混凝土强度等级达到设计要求，各桩桩身完整，为Ⅰ类桩。

(3)静荷载试验。根据检测结果，桩的竖向极限承载力均满足设计要求。

4结语

鉴于PCC桩施工成本低、施工速度快等优势而被广泛地应用到工程施工当中。从本工程实施效果表明，PCC桩可以形成大直径管桩，与实心桩相比，这种桩体可以大幅度提高桩体的摩擦力，并且可以大大节省混凝土的用量。从本工程实施效果表明，PCC桩处理公路软基问题具有可行性，可为同类工程提供参考借鉴。

参考文献

[1]李文，赵慧君，史国刚.PCC桩加固软土地基施工控制技术分析[J].施工技术，2007(8)：4-6.

[2]陈为华，王炳振.PCC桩在软土地基加固工程中的施工技术[J].科技创新与应用，2013(23)：185.

[3]刘汉龙，周密，陈育民，等.PCC桩加固铁路软土地基现场试验研究[J].岩土力学，2012(11)：3201-3207.

[4]苏树环.PCC桩技术在高速公路地基处理中的应用[J].科技信息，2010(7)：285.

Application of PCC Pile Technology in Expressway Foundation Treatment

ZHOU Xiao-ming1，PEI Pei2

(1.Jiangxi Ganyue Expressway Engineering Co.，Ltd.，Nanchang，Jiangxi，330000；2.Jiangxi Xinyu Highway Survey and Design Institute，Xinyu，Jiangxi，338000)

Abstract：PCC pile has the characteristics such as low construction cost and fast construction，it can be suitably adjusted to pile soil-extrusion directions，with stable quality of pile，and the pile can form a rigid composite foundation with soil around the pile，improving the foundation soil stability.In combination with the construction example of expressway soft-soil roadbed，this article discussed the application processes of PCC pile technology in expressway soft-soil foundation construction，hoping to play a ref-erence role for similar projects.

Keywords：PCC pile technology；Expressway；Soft-soil roadbed；Construction technology；Quality control；Applications

文章编号：1673-4874(2015)12-0031-04

中图分类号：U416.1

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.007

作者简介

收稿日期：2015-11-20 2015-11-17