预应力管桩在新建南广高铁市区软基地段的应用

刘键彬

摘要：介绍预应力管桩在新建南广高铁贵港市区人口密集、施工场地狭窄、车流量多区域的施工应用。较传统桩板墙桩孔开挖施工有造价便宜、适用范围广、加固深度长、环境污染少等诸多优点。

Abstract： This paper introduces the construction application of prestressed pipe pile in the New Nanguang high-speed railway Guigang urban area with population density， narrow construction site， more traffic. Compared with the traditional pile hole excavation on the pile wall， it has low cost， wide application range， length of reinforcement， less pollution and many other advantages.

關键词：高铁软基处理；预应力管桩施工；人口密集市区；优点多

Key words： high-speed railway soft foundation treatment；prestressed pipe pile construction；densely populated urban area；advantages

中图分类号：U445.55+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0113-03

0 引言

在高速铁路施工中，要求保证结构体零沉降，施工的质量控制显得格外重要，而路基软基处理的施工效果和质量显得尤为关键。在铁路施工的软基处理中，不同的地质和现场施工条件采用合适恰当的处理方法将对施工质量、工期、经济和社会效益起到十分显著的效果。预应力管桩法具有预制和施工快捷、质量可靠、单位承载力高、造价便宜、适用范围广、加固深度长、环境污染少等诸多优点。

1 工程概况

南广高速铁路DK54+951～DK55+254段跨越贵港市区，需进行路基软基处理。施工地段紧靠既有黎湛铁路及贵港市国际生活港。该地段存在人口、建筑密集、车流量多，施工场地狭窄等特点。施工场地外延距离房屋基础仅为3.0～4.5米，距离黎湛铁路线距离为8～12米。由于地理环境的限制，该段不适合进行大范围的路基填筑施工，所以原设计为采用桩板墙支挡，墙后路基本体采用级配碎石填筑。为减少对附近建筑和居民的干扰，通过对各种方案的比选研究决定该段地基处理采用静压预应力管桩法施工，地面以上采用L型钢筋砼挡土墙支挡，墙后路基本体采用级配碎石填筑。如图1所示。

2 预应力管桩施工工艺

2.1 施工准备

①依据勘察院提供的控制点和水准点再结合现场施工条件进行合理布点，必须考虑压桩过程中的施工对周围土体挤压的影响。②根据设计图纸测量放线出施工场地，确定出施工场地范围后使用铁皮围栏将施工场地与市区隔离，在围栏外挂上安全标识牌与施工标识牌。③测量放线出管桩桩位的施工边界，进行地下管线的探位及改迁，空中电线电缆的迁移及拆除工作，靠近既有线需要开挖需提前申请工务段与做好既有线的防护工作。清除完地管线及其它障碍物后，依据现场施工场地标高与管桩设计顶面标高的差值进行高挖低补原则，之后使用平地机刮平，压力机碾压达到预定承载力后报监理单位检验。④施工现场提前做好施工用电的准备，保证施工用电供给正常平稳。压桩机进场后由专业人员组装调试，桩机操作人员的各类上岗证和特殊工种操作证必须由施工单位自检后送交监理单位检验。⑤预应力管桩从生产厂家采用长挂汽车运至施工现场，首先验明出厂合格证及砼抗压强度报告，对成品桩进行外观和强度检验，桩径、管壁厚度、桩尖中心线、顶面平整度、桩体弯曲必需符合要求，强度应符合设计要求。

2.2 测量放线

依据施工图纸提前计算好每个桩位的施工坐标，根据已经布好的导线点，采用全站仪和水准仪进行放样，由于群桩所在半径R=3000的曲线上且预应力管桩在施工过程中会挤压周围的土体，桩位必须逐个放样以减少施工误差。

2.3 试桩

施工前进行现场试桩试验，以取得正式压桩所需要的有关控制数据，选择本工程的工程桩作为试桩位置，试桩不少于3根且试桩须在不同里程的位置择取不同地质进行试桩。依据单桩竖向承载力最大特征值、设计桩底标高、极限贯入度、压桩机数据进行资料汇总整理计算，最终确定管桩的施工方案。

2.4 桩机就位

进行K30试验检测地基承载力足够支撑桩机后检修桩机的零部件及桩机用电电压检测，确保设备运转正常，按照先中间后两侧的压桩顺序，依靠桩机的四只脚的液压传动到压桩桩位，桩机对位后调直调平。

2.5 吊装

桩机自带吊机套牢管桩，一般钢丝绳套至管桩桩端1/4位置。起吊时吊机20m范围内人员疏散，起吊方向与桩机中线方向一致，吊机缓慢提升管桩，管桩底部空中高度到高出桩机顶面高度后慢慢平移至桩机中心。如图2所示。

2.6 喂桩

吊机吊桩到桩机中心夹桩器的上空后，缓慢将桩垂直向下放入桩机夹桩器中，操作室主机手调试夹桩器的夹压力度，一般为夹桩器压桩时压力的75%左右。夹桩固定后工人拆除吊机套在管桩上的丝绳套。机夹桩器中，操作室主机手调试夹桩器的夹压力度，一般为夹桩器压桩时压力的75%左右。夹桩固定后工人拆除吊机套在管桩上的丝绳套。如图3所示。

2.7 焊接桩尖

根据地质情况及设计要求选择适当的桩尖，待管桩进入夹桩器经压桩液压缸向下调整管桩到距离地面大概1m左右时焊接桩尖，桩尖焊接前清理桩尖与管桩底部的杂屑，使用C02焊条连续焊接两圈，直到桩尖与管桩底部之间空隙被填饱满。如图4所示。

2.8 压桩

①第一节管桩起吊就位焊接桩尖后應认真校正桩身垂直度偏差，桩位偏差不得大于20mm。桩身垂直度偏差宜先用长条水准尺粗校核，然后用两台经纬仪或两个吊线锤在互为90°方向上进行检测，校正的垂直度偏差不得大于0.5%。②管桩在静压过程中，应保持压力缸、桩帽和桩身的中心线在同一条直线上，并随时检查桩的垂直度，当桩身垂直度偏差超过0.8%时，应找出原因设法纠正。桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠正。③根据设计孔位桩身深度，配桩时宜先压较长的桩，后焊接较短的桩，一般长度大于等于24m不超过3节管桩组合。群桩施工时先施工中间的桩再施工两边的桩。静压沉桩速度不宜过快，一次压桩行程1m左右。④压桩过程中技术人员全程监控，并记录好施工记录，遇到压力突变、贯入度突变等特殊情况立刻停止施工，及时反馈技术部并报与监理和设计单位，经三方商讨研究之后方可继续施工。如图5所示。

2.9 接桩

①接桩时，一般在上节桩身剩余0.7m左右为最佳接桩节点，配桩后管桩总长度宜大不宜小，参照现场压桩时桩机操作室反应的压力数值权衡考虑接桩的长度。②接桩时，采用焊接或者法兰盘连接。采用焊接接桩时，下节桩桩头必须设置导向箍以保证上下节桩节找平垂直，上下节桩之间的间隙应用铁片全部填实焊牢，然后沿周围对称点点焊六处，待上下桩节固定后再拆除导向箍，继而分层对称施焊。每个接头的焊缝不得少于两层，每层焊缝的接头应错开，焊缝必须饱满，不得出现夹渣或气孔等缺陷。施焊完毕须自然冷却8分钟后方可继续压桩。若采用法兰盘接桩时，上、下节桩之间宜用石棉或纸板衬垫，拧紧螺帽，经静压后再次拧紧一次，方可点焊固定螺帽。如图6所示。

2.10 截桩

预应力管桩在施压到终压条件的时候，如果最后一节管桩仍有一部分露出地表时，利用截桩器将高出管桩顶面设计标高的部分割开达到分离的目的。如图7所示。

2.11 管桩检测

①桩身完整性检测：管桩的桩身完整性检测应采用低应变动测法，抽检数量不应少于总桩数的5%，且不少于10根。②单桩竖向承载力：应采用静载荷试验及大应变动力检测单桩竖向承载力，检测数量不得少于总桩数的0.2%，且不得少于3根；大应变动力检测数量不少于总桩数的0.2%。检测要求按《基桩低应变动力检测规程》执行。

2.12 地梁施工

管桩与地梁采取刚性连接，把预先制作好的钢筋笼套入管桩内，钢筋笼底部焊接3cm厚圆薄钢板托盘，钢筋笼露出管桩顶面的6Φ16分部弯筋与地梁纵横向通长钢筋及箍筋铁丝绑扎。在从管桩顶面下去124cm管桩内填充C35砼，地梁使用钢模板立模浇筑。如图8所示。

3 主要材料（见表1）

4 结论

传统桩板墙法存在施工工期长、难度大，桩井开挖需进入完整岩层面以下3m，必须采取爆破开挖。这样就会对既有铁路行车和周边房屋产生比较大的安全风险，增加对附近建筑和居民的干扰。由于该处场地狭窄及周边交通拥挤，对桩井开挖弃土的堆放和运输存在很大的影响，同时过多的弃土也会污染周围环境、经济费用昂贵等不良因素。通过南广高铁贵港国际生活港段静压管桩施工的工程实践证明，相比传统桩板墙的施工，有效缩短了工期，节约了成本，减少了对市区居民生活的影响和对既有铁路的干扰，也降低了高铁施工对贵港国际生活港两侧道路交通状况的影响。

参考文献：

[1]王杰.预应力管桩设计理论及其工程应用研究[D].湖南大学，2009.

[2]孙静，马江.特殊软土路基加固处理施工技术[J].价值工程， 2011（16）.

[3]邓海东.预应力管桩在设计应用中应注意的问题[J].价值工程，2010（18）.