基于公路工程预应力管桩施工技术应用研究

2017-05-16刘伶利

科学与财富 2017年12期

关键词：公路工程路基施工技术

刘伶利

摘要：文章结合工程案例详细总结了预应力管桩技术施工前的准备工作，并对具体应用进行了系统的分析，为提升公路施工效率提供理论参考。

关键词：公路工程；预应力管桩；施工技术；路基

引言

近年来，预应力管桩施工技术具有施工质量可靠、施工工期短、承载力高以及工程造价低等特点，在高速公路软土路基处理中的应用可以有效的提高天然地基的承载力。将其应用到软基工程处理中，可有效延长公路工程的使用寿命，提升工程建设整体质量。

1工程案例

广东新台高速公路南延伸线工程T合同段位于台山市斗山镇，起点桩号K60+110，终点桩号K65+827.504，路线全长5.717公里，主要施工内容为软土路基约3.45公里，大桥410米/2座，中桥504.8米/8座，涵洞23道，斗山、中和（枢纽）互通式立交2处，沥青混凝土路面工程等。全线采用设计时速100公里/小时的双向四车道高速公路技术标准，路基宽度24.5米。桥梁与路基同宽。

本项目路线经过水田、鱼塘等，软基分布范围广；软基处理为浅层换填，换填段落多，数量大；且软基路段对主线便道拉通影响较大。为了有效的减小路基的沉降差，需要采用预应力管桩施工技术对软土路基进行处理。

2公路工程施工中预应力管桩的施工准备

在公路工程快速发展的同时，还存在诸多病害问题，如软土地基等。为有效避免该现象的出现，施工单位必须重视软基加固技术的选择，预应力管桩技术作为软基处理的重要技术之一，其施工技术水平的高低将直接影响到公路工程的整体质量，为此施工企业必须做好施工准备工作，提升公路工程施工质量，推动公路工程事业的快速发展。

2.1桩锤选择

确保桩承载力能够对设计需求进行最大限度地滿足，必须将其贯入度控制在20一40mm/10击，在1%以下控制打桩破损率。每根桩总锤击数量必须控制在2000击以下。

2.2确定施工技术方案

按照施工现场的实际地形地貌情况、水文情况、气候情况、区域地质稳定性评价等，进行行之有效的施工技术方案的确定。在压桩施工前，可根据施工情况，进行施工组织设计、施工技术方案的修改与完善，随后进行开工报告的提交。按照打桩施工范围的地质情况、基础现状等，进行打桩顺序的合理确定，并选取科学有效的预防措施对附近建筑物加以保护。同时按照桩基施工图规定测定桩位。通常管桩应进行2个支点设计，其吊点必须与位置需求相符。可选取软垫、木垫堆放管桩，避免振动、冲撞管桩现象出现在起吊运输过程中。

3公路工程施工中预应力管桩的施工工艺

随着公路工程建设规模的不断扩大，软土地基问题也更加凸显。如何做好公路工程软基处理工作，对提升工程建设质量至关重要。预应力管桩技术作为公路工程软基处理的重要方式，能够有效提升施工效果。为此，施工单位在做好施工准备工作的基础上，应规范施工工艺，为公路工程事业的高速发展提供技术保障。

本项目软基处理主要采取换填、塑料排水板和预应力管桩处理。

本项目软土地基施工于2013年11月4日至2014年3月31日完成。施工前先对水田进行排水处理，排水采用排水沟引流的方法，将水田中的水排至路基施工范围外的农田灌溉渠道或旁边小河。本项目软土主要分布在农田、鱼塘等路段，软土分布较集中且埋深浅、厚度小。为了不遗漏可能存在的软土盲区，进场平整场地后在详勘的基础上进行补充勘察，以探明软土层的空间分布情况。

3.1软基换填

换填深度及换填材料按设计要求施工，换填采用机械振动碾压，换填材料采用水稳性好的中粗砂进行回填。换填彻底，不得留有软土或软弱土层，当纵向上与其它处理区衔接时，应设置过渡区，过渡区先进行打桩处理，然后进行换填处理。换填区的地下水位较高时，必须用水泵将水排干。挖除的软土和泥炭土将用于绿化用土和复耕，闲置时需弃于指定的临时弃土场，并做好防护。

对于鱼塘区施工，应先在用地范围内修好临时围堰，并将围堰内的水抽干，清除表层淤泥并晒干后填土。临时围堰采用粘性土修筑。

3.1.1、换填施工质量控制要点

（1）换填材料采用透水性、水稳性好的材料。

（2）换填须分层压实，每层压实厚度为15cm～20cm。

（3）换填区的地下水位较高时，必须用水泵将水排干。

3.2塑料排水板

塑料排水板采用插板机打设，采用液压法施工。放样时按路线横向S、纵向0.866S布置塑料排水板（S为砂井间距），并注意按等三角形布置。

（1）施工步骤：整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→打入至设计标高→拔出套管→割断塑料排水板（检查、记录验收合格后）→机具移位→摊铺上层砂垫层。

（2）塑料排水板不可搭接。

3.2.1、塑料排水板施工质量控制要点

（1）保证塑料排水板施工深度

1）机架直观控制：在插板机机架上按打设深度绑红布条等明显、醒目标志。

2）板身刻度控制：及时按施工顺序在外露板头用记号笔编写流水号，专人记录流水号及板头刻度，根据前后流水号刻度计算板体长度。

3）测深控制：及时用测深仪检测打设深度。

（2）保证排水效果。

（3）保证可测深率。

（4）减少回带。

（5）在打设过程中，要确保竖直度，应用吊锤进行检测。

（6）加强总量控制：每日施工米数、施工前塑料排水板卷数、施工完成后剩余卷数、进场卷数等应予以记录，并进行总量校核。

塑料排水板实测项目

3.3预应力管桩

（1）管桩施工采用锤击法和静压法施工；

（2）施工顺序原则：从中间向外侧施打，在桥台处时，由靠近桥台的一侧开始由近及远的施打，间隔跳打。

（3）静压桩控制标准：采用终压值和桩长进行双控，以标高控制为主，送桩压力为辅。

（4）锤击桩控制标准：采用终压值和桩长进行双控，以进入桩端持力层2m，最后贯入度小于20mm/10击为控制标准。当贯入度未能达到设计要求，而桩底标高已达到设计标高，继续送桩，直至贯入度满足设计要求。

3.3.1一般路基管桩软基处理

a、桩顶设置碎石褥垫层，砂垫层采用洁净的中粗砂，渗透系数不小于5×10-3cm/s，含泥量不应大于5%，细度模数不小于2.7。

b、碎石垫层设置至坡脚外1m的位置，并用30cm厚的粘土封层，坡脚位置处的泄水管入水口设置土工布包裹碎石的反过滤层。反滤土工布采用聚丙烯针刺非织造土工布，单位面积质量为300g/m，厚度不小于2.4mm，幅宽不小于3m。纵横向断裂强度不小于9.5kN/m，纵横向断裂伸长率不超过50%，垂直渗透系数不小于5×10-2cm/s，纵横向撕破强度不小于0.24kN，CBR顶破强度不小于1.5kN。

c、预应力砼管桩采用预应力PHC桩，外直径为30cm，壁厚不小于7cm，管桩离心砼强度为C70。桩顶托板采用C25钢筋砼。

d、管桩一般情况下可采用锤击法施工，当施工场地临近建筑物、锤击法受限制的地方或旧路加宽路段则改为静压法施工。施打管桩的打桩机宜选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，柴油锤宜选用筒式柴油锤。

e、管桩对接时，应采用法兰盘连接或采用焊接连接。注意焊好的接頭应自然冷却后方可施打。焊接处的强度不应低于出厂的强度。

f、管桩顶托板设碎石垫层，厚30cm；碎石垫层顶部和底部各铺设一层双向土工格栅。土工格栅幅宽不小于2m，搭接长度不小于30cm，并用U形钉每隔2m按正方形将格栅拉紧固定。土工格栅采用一次拉伸成型的GSL50/PP双向聚丙烯格栅，不得焊接无节点，每延米纵、横向极限抗拉强度不小于50kN/m，纵、横向标称抗拉强度下的伸长率不大于13%，纵、横向2%伸长率时拉伸力不小于17kN/m，5%伸长率时的拉伸力不小于34kN/m，光老化等级为Ⅳ级。

g、管桩大规模施工前须选在有地质钻孔的位置进行试打，并进行单桩承载力和符合地基承载力检测，以确定是否需要调整收锤标准。管桩施工完毕后，管桩桩顶高差应控制在15cm以内。

h、当改路或匝道路基位于跨线桥下时，需先施工改路或匝道路基软基处理填筑后，再施工桥梁桩基。

i、填土应严格按照设计要求控制填筑速率，并加强路基的位移监测。

3.3.2桥头管桩软基处理

桥头路段需先进行软基处理填筑，待沉降满足反开挖标准后，再施工桥梁桩基。

3.3.3涵洞处的管桩处理

涵洞整个范围的管桩高程在打设阶段应基本在同一水平，待施工涵洞时，再将涵底处的管桩截断至涵底基础底高程。当涵洞反开挖施工时，应在路基顶压至满足设计要求后进行。

3.3.4挡墙段管桩处理

a.管桩按正方形布置，布置时挡墙基础两侧各布置一排桩，且应根据挡墙基础宽度尽可能多的在挡墙基底下布置。

b、施工次序为横向从路中向两侧施工，纵向从构造物中心向两测施工，且需采用间隔跳打。

c、当挡墙底标高在地面以下时，桩顶标高应与挡墙下砂砾层底标高齐平。

3.3.5预应力管桩施工质量控制要点