论预应力管桩软基处理方法在客运专线施工中的应用研究

王玫

摘 要：在现阶段的国家建设中，客运专线施工数量开始不断提升，在很多地方都产生了较大的推动作用。从客观的角度来分析，客运专线工程的实施，不仅将客运工作更好地完成，同時将物流工作更好地划分处理，为客运速度的加快和质量的提升，都提供了较多的帮助。但是，客运专线施工的技术要求较多，应保证地基处理的稳定性，更好地抵抗外部因素的侵袭。文章针对预应力管桩软基处理方法在客运专线施工中的应用展开讨论，并提出合理化建议。

关键词：预应力 管桩 软基处理 客运专线施工

中图分类号：TU471 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0055-03

在经济快速发展的今天，很多施工技术都得到了深入的研究，各项工作的落实均获得了很大的转变。我国在现代化的发展中，自身的很多内容都表现为发展中状态，可是在某些技术的实施上，已经可以比肩国际先进水平，能够创造的经济效益、社会效益都是比较多的。预应力管桩软基处理方法在研究过程中，将多个方面的内容深入拓展，技术体系得到了很大的健全，操作可靠性、可行性均取得了较大的提升。

1 预应力管桩的特点

预应力管桩是一种新型基桩，是由专业厂家采用先张法预应力工艺和离心成型，蒸汽养护而成，是一种细长空心等截面预制混凝土构件。目前常用规格见表1。

管桩按抗裂弯矩和极限弯矩的大小又可分为A型、AB型和B型。其中A型最小，B型最大。对于一般的建筑工程，采用A型或AB型管桩即可。

管桩发明于国外，国内发展极不平衡，广东地区从20世纪80年代开始大量应用，而华东地区从20世纪90年代才逐渐推广使用，全国其他地方使用不是很多。从工程实践来看，与传统的沉管灌注桩，钻孔灌孔桩和现场预制方桩相比，具有桩身质量稳定可靠，施工工期短、承载力、造价经济、监理方便等优点，而且从表1的情况来看，管桩的规格众多，配桩极为方便，因此，这几年已经越来越受到工程界技术人员和建设业主的欢迎，在工业与民用建筑和高速公路等建设领域发展迅猛。

2 单桩承载力确定

桩设计的关键是竖向单桩承载力的确定，广东王离高级工程师提出管桩的竖向单桩承载力标准RK的计算：

RK=100NAP+UP∑qmL1 （1）

式中：N为桩端处强风化的标贯值；

AP为桩尖（封口）投影面积；

UP为管桩桩身外周长；

L1为各土层划分的各段桩长；

qm为桩周土的摩擦力标准值。

该公式仅适用于桩尖进人强风化层的锤击贯人法施工的管桩，对软土地基中以磨擦为主的桩并不适用。因此，传统的设计手法仍然按JGJ94-94规范提供的土的物理指标和承载力参数之间的经验关系确定单桩承载力：

quk=u∑qmk L1+ qpkAP （2）

式中各物理数据意义参见JGJ94-94规范。

根据式（2）计算出来的单桩承载力标准值远远低于单桩静载试验得到的数值，因此如果按式（2）来确定单桩承载力，必然会造成单桩承载力的偏低，结果是工程造价浪费，管桩的经济性无法体现。笔者实际设计中对单桩承载力进行r修正，修正系数在1.0～1.65之间，根据修正后的单桩承载力标准值与静载试验值相比，结果都满足工程设计要求：实际上还可以发现，根据沉降量和卸载后回弹值，结合Q-S 曲线，桩周土体实际上仍处于近似弹性压缩范围，也就是说，管桩的实际极限承载力还要高于试验值，因此，采用修正后的单桩承载力还有一定的安全储备。从实际工程反馈的信息表明，已竣工或已结顶的建筑物的沉降量均很小，全部满足规范要求和使用要求，因此，管桩的单桩承载力不能简单按式（2）计算，否则将造成工程的巨大的浪费。至于修正系数，要根据实际工程的安全等级、复杂程度、使用要求以及地质情况，结合工程经验综合确定。一般情况下，修正系数取1.2～1.4均可满足工程设计要求。

3 单桩承载力提高的原因分析

管桩的单桩承载力髙于根据地质资料计算值的原因是多方面的。首先，由于现行各种地基基础设计规范都没有专门为管桩提供设计承载力参数，所给出的物理力学指标大多是套用预制方桩的参数，造成管桩单桩承载力计算值偏低。其次，从桩周土的受力情况来看，打桩过程中，桩周土不断被挤密，在桩周形成一层硬壳，牢固地吸附在桩的表面，管桩为圆形截面，桩周土象“箍”一样箍住桩体且受力均衡。而预制方桩虽然也有挤密作用，但其截面四角尖处的土体受力复杂，应力集中，相对管桩来说，土体更容易破坏，因此，管桩的极限承载力相对高。如果采用开口桩尖中的工程基本上均采用开口桩尖，桩端土会不断地被挤人桩腔内，上挤力与腔壁摩擦力达到平衡后形成土塞效应，也可以提高单桩承载力，同时，由于管桩为薄壁空腹构件，其自重也较其他的实体桩轻，这也是有利之处。

4 预应力管桩软基处理方法的施工准备

4.1 技术准备

客运专线的施工过程中，要比一般的工程要求更加严格，无论是在硬性指标上，还是在施工效果上，都必须能够保证可以长久的运行，不能出现任何的问题。结合以往的工作经验和当下的工作标准，认为预应力管桩软基处理方法在应用的过程中，需要将自身的技术准备良好完成，减少工作中的不足。首先，在施工开展之前，要求所有的工作人员，做出良好的技术交底工作。现下的客运专线施工，能够带来很大的经济效益，对于负责的工作单位而言，也能够在行业内带来良好的口碑。为此，项目总工程师，必须要向施工队伍的技术负责人、技术操作人员，加强施工技术方案的交底，加强安全专项施工方案的交底。其次，应该积极地组织全体施工人员，更好地学习施工技术、熟悉施工图纸，应该保证工作团队将各个条文、规范进行深入的了解，包括《管桩施工技术方案》《管桩专项施工方案》等，要保证每一名人员都懂得技术，还必须在安全防范意识上得到确切提升。

4.2 原材料质量要求

客运专线施工的过程中，其是从长远的角度来考虑的。因此，在应用预应力管桩软基处理方法的过程中，除了技术准备方面的工作要有效完成，还必须在原材料的质量上得到较大提升，一方面要提高工作的整体质量，另一方面要在细节操作上更好地完成。首先，砂垫层的原材料操作当中，比较适合采用洁净的中砂、粗砂来有效完成，在含泥量的要求上，必须控制在5%以内。针对碾压密实度的控制上，应该达到中等密实的级别或者是以上的标准。倘若在原材料的采购上表现不足，可以选择应用天然级配的沙砾料来完成，但是在最大的粒径方面，必须要控制在50 mm以内，要将各种植物、杂质有效地清除处理，严格禁止砂中含有其他的杂物，避免对施工质量造成不良影响。其次，在预应力混凝土管桩的操作过程中，所有的成品桩，都应该符合相关的规定、条文，包括《先张法预应力混凝土管桩》（GB 13476），《先张法预应力混凝土管桩》（JC 888）的要求等。

5 预应力管桩软基处理方法的优势分析

客运专线的施工过程中，对技术要求比较多，会从很多方面来对技术本身做出考察分析，观察其是否能够在性价比方面达到最优，如果存在不足的现象，则需要尽力去弥补和处理，避免形成严重的隐患。分析认为，预应力管桩软基处理方法的优势，主要是集中在以下几个方面：第一，该项技术在应用的过程中，会将多项成型技术联合处理，包括离心法、预应力技术、蒸汽高压养护技术等，确保管桩的质量达到最优标准，并不会因为外界因素的影响，轻易出现损坏或者是安全问题。第二，预应力管桩软基处理方法在操作的过程中，可以通过两种方法来实施，具体包括锤击沉桩的方法与静压沉桩的方法，这两种方式在操作的过程中，均可以取得较好的成绩，适合在不同的地方推广应用。第三，预应力管桩软基处理方法在应用到客运专线的施工当中，能够在单桩的承载力方面提高，在抗裂变的性能上表现突出，施工成绩比较优良，后期的维护工作也相对简单，因此，可以为客运专线的运营，提供长期的保障。

6 预应力管桩软基处理方法的应用

6.1 加固应用

客运专线的施工操作中，通过应用预应力管桩软基处理方法，可以在安全性和可靠性方面得到较大提升，针对固有的施工内容，均可以通过技术上的多元手段来更好地应对。现下的各地方施工环境，都表现出了差异化的特点，同时在施工的难度上较高。此时，应该将预应力管桩软基处理方法的加固内容较好操作，利用针对性的方式，确保客运专线施工可以在质量上得到较大提升。首先，摩擦型桩。摩擦桩是指作用在桩顶的竖向极限载荷主要或者全部由桩侧阻力承担的管桩。在桩顶载荷的作用下，桩土之间的相对位移产生桩侧阻力，从而将桩顶载荷换地给桩周土，有效地减小了桩端土层得载荷。其次，端承型桩。竖向桩顶载荷主要或全部被桩端阻力承担的管桩称为端承型桩。一般情况下，端承桩的长径比较小，通常深入至中密以上的砂层中，桩端阻力和桩侧阻力共同承担桩顶极限载荷，虽然桩端阻力承担的载荷较大，但桩侧阻力仍不可忽略。

6.2 技术操作

通过以上内容的实施，客运专线的开展，基本上能够得到预期的效果。可从长远的角度来分析，我国的客运专线施工还会大范围的开展，应该在各个层面均投入较多的努力。除此之外，预应力管桩软基处理方法的实施，必须要保证技术的各项内容得到真正意义的落实，要明确地观察到施工的效果，在多个方面了解到施工的成绩。建议在预应力管桩软基处理方法的应用上，从以下几个方面出发：（1）管桩起吊、运输、堆放。平板车辆是管桩运输的特定交通工具，叠放在钢制弧形托架上，叠放层数不大于5层，用钢丝绳固定。起吊时要从两端起吊，并要选择平整的场地堆放，且高度要求不大于3层。施工前，要将施工工程区域内的杂物清除干净，保证施工场地的平整，并且应在现场堆存一定数量的桩，同时还应对管桩进行逐根检查修整，对施工过程中所需的桩锤及桩架进行选择。（2）定位放樣。要平稳的将桩体移入桩机，然后桩机调平对准设计桩位，最好要对桩体的垂直度进行检验，保证偏差不大于桩长的1%。（3）沉桩。为避免由于握力过大造成爆桩，液压抱桩器的握应力要保持在8～12 kPa范围内，且压桩速度不大于1 m/min。

7 结语

该文对预应力管桩软基处理方法在客运专线施工中的应用展开了讨论，现下的工作开展比较迅速，各个地方的客运专线施工未表现出严重问题，整体上的工作符合预期。日后，应针对技术开展深入研究，健全技术体系的各项组成部分，保证客运专线施工质量得到良好提升，推动地方的经济建设和社会稳定。

参考文献

[1] GBJ B476-92，先张法预应力混凝土管桩[S].

[2] JGJ 94-94，建筑桩基技术规范[S].

[3] 刘汉龙，赵明华.地基处理研究进展[J].土木工程学报，2016（1）：96-115.