基于高速公路工程预应力管桩复合地基技术的探究

李德明

【摘要】预制预应力混凝土管桩复合地基可对地基沉降进行有效降低，是地基承载力提升的重要方式，目前该技术在高速公路等工程建设中得到了广泛地应用与推广。作为大型带状构筑物，高速公路具有较大的地基处理长度，因需进行多种地貌单元的穿越，导致其具有多变的土层条件。预应力管桩复合地基技术作为高速公路施工的重要技术之一，其施工技术水平的高低将直接关系到工程建设的整体质量，为此，施工单位必须重视高速公路预应力管桩复合地基技术的应用，推动整个交通行业的发展。本文主要对高速公路工程预应力管桩复合地基技术的施工准备、施工流程进行了分析与探究。

【关键词】高速公路工程；预应力管桩复合地基技术；工程案例；施工准备；施工流程

自1988年我国第一条高速公路（沪嘉高速）通车运行后，我国高速公路工程建设规模随着国民经济的快速发展也得到了极大的提升。在“国道主干线系统规划”指导下，我国高速公路事业逐步向快速、健康及有序的方向发展，尤其是国家积极财政政策实施后，我国高速公路事业实现了突飞猛进的跨越式发展，预期2015年底，高速公路总里程将达到10.8万公里，覆盖90%以上的城镇人口超20万的城市。但伴随工程量的不断增加，高速公路病害问题也日益严重，尤其是软土地基问题，以已建公路为例，工程通车运行后因车辆荷载及自然因素的长期影响，往往会呈现出不同的沉降问题，如桥头跳车等，这种情况的大量出现，不仅会对高速公路行车速度造成极大的影响，甚至造成严重的交通事故。为此，施工单位必须严格遵循现场施工的实际情况，选用科学有效的施工技术，进行有效控制。本文通过预应力管桩复合地基技术在高速公路施工中的应用，可有效处理以上问题，并能有效提升高速公路工程的整体质量，为推动公路事业的发展提供了可靠的保障。

一、工程案例

某高速公路工程主线路基中33.5米为其标准路幅宽度，预应力管桩软基处理范围可分为8个区，挖除换填片石措施作为一区施工方式外，其他区都应选取钢筋混凝土预应力管桩进行施工。通过预应力管桩—砂垫层—土工格栅—预压处理的施工工艺进行二、三、四、五、六区施工；通过预应力管桩—砂垫层—预压处理的施工工艺进行七、八区施工。遵循正三角形进行预应力管桩布设，40里面为其桩径，并将中粗砂垫层（50里面）铺设到基底。2.2到2.8米为七个不同区桩的间距，其中2.4米为二、三、八区的间距；2.8米为四区的间距；2.6米为五、六区的间距；2.2米为七区的间距。

同时应将土工格栅（2层）铺设到二、四、五区的基底；将一层土工格栅铺设到三、六区基底，并向路床顶位置进行预压，3个月为预压期限。预应力管桩施工前期，必须在二到八区内各抽取相应点（1个），进行复合地基荷载试验，以此对地基承载力进行准确测定，其设计值如下表1所示。

表1 复合地基承载力设计值

二、高速公路工程预应力管桩复合地基技术的施工准备

1、为提升高速公路施工质量，应进行管理小组的成了，组长定为项目经理，质量管理小组下应进行多个职能部门的设置。切实进行质量措施的全面落实，要求做到全员化、全程化。施工过程中，工程部与监理部应全面监督工程施工质量，提升工程的整体质量。2、高速公路软基施工前期，施工单位必须详细勘察施工现场及附近环境，并进行工程相关材料的全面采集，为编制施工方案、控制成桩质量等提供便利。施工现场勘察中，应对施工场地地质勘察报告进行分析，并充分掌握施工现场的具有情况，如地质、水文及附近建筑物等。3、维修、调试、保养机械设备应在机械设备应用前进行，确保使用过程中机械设备能够具有良好的应用性能。根据工程需求，本工程可选用履带式柴油锤打桩机（2台）进行施工，测量仪器选择时，可选用2台TCR402全站仪、2台DJ2经纬仪、5台DNA03水准仪等。4、工程施工方案应在高速公路预应力管桩复合地基施工前进行编制，对保护措施、施工流程等进行确定。并遵循施工要求合理编制工程施工计划，其内容包括：设备需求计划、材料使用计划等。为提高施工质量，必须进行试验段施工，并以此进行施工工艺参数的确定。

三、高速公路工程预应力管桩复合地基技术的施工流程

1、准备、堆放管桩材料

选用先张法预应力离心成型工艺进行PHC桩施工，遵循相关施工规范，应检查验收管桩材料规格、型号等，确保其质量符合施工规定。平整坚实为桩堆放场地的要求，并做好防滑措施，避免沉降现象的产生。遵循工程具体状况进行堆放层数的确定，一般控制在3层以下。支点设置在桩点0.207L位置，应确保上下支点垂直对齐。

起吊与运输施工中，桩应始终保持平衡状态，做到轻放施工，不能出现抛投、磕碰等现象。通过2端钩吊进行水平吊运施工，45度以上为吊装绳索和桩身轴线的水平夹角。

2、放样

放样施工人员必须详细了解施工图纸，根据测量仪器—全站仪提供的水准点、坐标点进行桩位放样。并标志好各轴线及控制点。埋设控制点时应确保其牢固性，不能出现损坏情况。遵循控制点进行桩位线的放出，桩位可通过钢筋头钉好，标记时一般选用白灰材料。

3、压桩顺序确定

遵循相关施工规定进行压桩顺序的合理确定，要求从中心向4周进行空旷场地压桩顺序的设置，如一侧需对建筑物进行有效保护，必须从该侧向远离方向进行压桩顺序的安排；遵循—深—浅顺序对深度不同的基桩进行压桩施工等。该压桩顺序的确定，必须与施工现场具体情况充分结合，根据施工计划各区进行依次压桩，并遵循布桩图进行布桩编号的设置，一般需由中间区到2边区进行打桩作业，如图1所示。

图1 预应力管桩处理区施工顺序示意图

4、试桩

沉桩施工前，应进行试桩试验，一般选用3根具有代表性的桩进行试验，尽可能与地质钻孔、静力触探孔想接近，要求间距控制在1到5米之间。利用分析比对，进行整桩总锤击数、贯入度等参数的确定，并对施工工艺、沉桩停止控制标准进行确定，确保施工方式及机械配置的合理性等。

5、沉桩

就位底桩前，单位长度标记可划在桩身上，为桩入土深度观测提供便利，并进行每米沉桩击数的记录。吊桩就位时管桩吊直选用的机械为单点吊，在白灰圈内插入桩尖，在锤下方桩帽套内插入桩头部，并进行适当调整，确保三条中心线重合（桩身、桩帽及桩锤）要求垂直度偏差控制在0.5%以下。桩向桩位插入后，可在桩顶进行铊帽压入，压铊作业应在桩身、锤轴线重合后进行，锤击作业需在桩锤把桩身向土内压入后，不存在下沉情况后进行。压入相应深度后，如桩出现倾斜较为严重的状况时，校正方式一般选用移架法，如桩顶不平，必须进行麻袋加垫，促使桩锤向桩头平稳压入。

6、送桩

要求管桩打入深度符合设计标高，通过钢板进行送桩器的制作，长度可控制在4到6米之间。遵循设计规定进行送桩施工，要求桩中心线符合桩身施工规定。如送桩留下的桩孔，必须及时进行材料回填作业。

7、桩帽预制

除最外一排护桩外，预应力管桩必须将桩帽设置在桩顶位置，一般选用C20混凝土作为桩帽。为提升施工质量，必须在管桩施打前预制桩帽。平整、压实应在预制前进行，并进行混凝土铺筑（10厘米）及面抹压光。遵循图纸尺寸截断、弯折进行钢筋加工，通过铁丝对钢筋交叉点进行捆绑。浇筑混凝土的振捣时间必须进行有效控制，要求混凝土停止下沉、不出现气泡等情况时，才能停止浇筑施工。模板拆除后，必须进行养护施工，要求时间在7天以上。

8、铺设垫层

中粗砂垫层铺设在各区桩顶，选用良好透水性的中粗砂作为砂垫层，每秒钟渗透系数应控制在10立方厘米以下。要求颗粒具有均匀性，不均匀系数在4以下，含泥量控制在3%以下。选用拉伸型塑料格栅TGSG45-45作为双向土工格栅，4米为其幅宽，每米设计抗拉强度在45KN以上。根据路线横断面方向进行土工格栅铺设，要求其具有平顺性。

四、结束语

综上所述，预应力管桩复合地基施工作为高速公路工程施工的重要组成部分，其施工技术水平的高低直接影响着公路工程的整体质量。为此，施工单位必须充分掌握预应力管桩施工原理，规范施工流程，做好质量控制工作，只有这样才能提升高速公路工程施工的整体质量，才能实现其社会效益与经济效益，为国民经济表发展提供可靠的保障。

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