PHC管桩地基处理技术在道路工程中的应用

隋 乾 马鸿健 董昭君

(1.青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266061； 2.青岛市城阳区公路事业发展中心，山东 青岛 266109)

1 概述

1.1 PHC管桩定义

预应力管桩有两种型号：一是先张法预应力混凝土管桩代号为PC，其混凝土强度不得低于C60；二是先张法预应力高强混凝土管桩代号为PHC，PHC桩的混凝土强度等级不得低于C80。本文主要对PHC管桩在道路工程中的应用进行详细阐述。

当软土路基厚度较小时(≤4 m)，因换填法、强夯、抛石挤淤等路基处理方式具有施工工期短、造价低等优点，因此PHC管桩法不具备明显的优势，但当软基厚度不小于6 m时，采用管桩法能够充分发挥其作用，因此常在滨海等软基较厚时使用。

对比碎石桩、沙桩等路基处理方法：根据GB/T 50783—2012复合地基技术规范，采用的是摩擦桩，属于复合地基，也能够满足道路路基承载力要求，因此也较为合适，但由于工期较紧张，因此在施工工期较短时，依然推荐采用PHC管桩。

为避免道路不均匀沉降，一般PHC管桩联合土工格栅进行路基处理。根据JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范，管桩为桩基础，深入泥岩后能够达到路基强度要求，满足冲击荷载；采用1.2 m×1.2 m桩帽，并设置土工格栅及褥垫层，能够有效保证桩间土的不均匀沉降，从而满足地基承载力要求。

1.2 作用原理

当软土深度在7 m以内时，往往需将管桩打至持力层(入岩深度≥1 m)，以作为端承桩使用，并按照贯入度控制其入持力层深度；当软土深度不小于7 m时，一般作为摩擦桩使用，无需打入持力层，但需经过计算确定桩长。无论是端承桩还是摩擦桩，最终管桩需与周边土形成复合地基，共同承受荷载，因此检测时需满足复合地基承载力要求。

1.3 管桩选择

1)适用条件：预应力管桩适应于设防烈度在8度以下的软土路基不小于4 m厚时使用。道路路基中，因道路路基允许整体沉降，往往选择直径较小的管桩，一般选择直径为300 mm～500 mm外径管桩。其编号为管桩类别代号-外径-型号-壁厚-桩长，例如青岛本工程实例为PHC-300-A-70-L。

2)管桩型号选择：根据L14G407预应力混凝土管桩图集，建议采用型号在AB型以上的管桩：抗震设防烈度不小于7度、工程地质条件较复杂、设计等级为甲级、腐蚀环境下等，因为此图集主要针对房屋建筑等，在道路路基中仅供参考，因此建议道路路基仍采用A型300 mm外径的管桩。

2 工程实例

2.1 地质情况

道路路段桩号K0+000～K0+800段，素填土厚约2 m，下层为厚约2 m～6 m的淤泥质黏土，底层为强风化泥岩。桩号K0+800～K1+800段，素填土厚约2 m，下层为厚约2 m～4 m的淤泥质黏土，底层为6 m以上深度的黏土。

结合地质情况，本次实施全线采用管桩施工工艺，桩号K0+000～K0+800路段按照端承桩控制，桩长4 m～8 m；桩号K0+800～K1+800路段按照摩擦桩控制，桩长按11 m控制逐步加长。

2.2 施工工艺

1)桩号K0+000～K0+800段管桩处理施工工艺。

此段道路管桩采用端承桩，根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范中，当桩端达到风化岩时，应以贯入度控制为主，桩端标高为辅，桩的控制贯入度在2 cm/10击～3 cm/10击。因地勘报告按规范每隔50 m做探孔，地下土质可能具有突变性，或按照桩长控制时未打入岩层一定深度，具体桩长必须通过静载试验及复合地基承载力试验检测。先结合现场实际进行试桩，保证控制最后3次10击在3 cm以内，以0.5 m数量级增加桩长。通过试桩及静载试验满足后，确定此段道路桩长，并按贯入度控制桩底标高进行大范围打桩。局部桩顶过高的需进行截桩，使管桩顶面标高一致，避免道路路基沉降。

2)桩号K0+800～K1+800段管桩处理施工工艺。

此段道路管桩为摩擦桩，按桩长控制，预先打入11 m桩进行静载试验，试验未通过时，按0.5 m数量级增加桩长，直至通过静载试验，确定桩长后，大范围实施。

3)管桩布置一般采用梅花形布置，间距约2.5 m，不建议采用正方形布置，因梅花形比正方形管桩密度大，相当于每10根约增加1根管桩。

4)在已完成管桩的桩位，设置桩帽，铺设土工格栅、30 cm级配碎石+砂砾土找平层，形成20×20 m见方的试验段，进行复合地基承载力检测，复合地基承载力须不小于150 kPa。

2.3 注意事项

1)遇到现状道路采用其他路基处理方式无法采用管桩施工时(如抛石挤淤工艺，管桩无法打入软土路基)，需结合现状取消管桩设置，另行采用其他路基搭接处理。

2)管桩位于雨水口处的，将雨水口移动至无管桩位置。

3)管桩位于检查井处的，结合管线位置图实际确定管桩长度，使管桩位于检查井以下。

4)在管桩间的管线施工时，须注意施工安全，防止管桩因周边土层破坏导致倒塌。

5)对于市政道路，局部位置车行道下存在管线，当存在管线时，可结合具体管线位置布置桩位，设置管桩平面图以指导施工，可以在此位置处设置正方形布置，但间距宜适当缩小，以本工程为例，管桩布置间距控制在2 m～3 m之间。若管桩与管线平面及竖向存在冲突，可适当调整管线平面位置，若管线位置不可调整，应保证管线平面及竖向，适当调整管桩平面位置。

6)车行道处管桩布置中心间距大于3 m时，需路面结构层以下换填2 m砂砾土。

2.4 管桩计算

管桩桩长计算与软土路基土质的侧阻力及深度有关，主要参考规范为JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范。计算并验收时需验收单桩竖向承载力及复合地基承载力，对于道路工程，可不计算单桩竖向承载力。以本工程为例：

单桩竖向承载力=桩周长×(素填土厚度×桩侧承载力特征值+淤泥厚度+桩侧承载力特征值)+桩端承载力特征值×桩面积。

面积置换率=桩直径×桩直径/(1.05×桩间距)/(1.05×桩间距)。

复合地基承载力=0.9×面积置换率×单桩竖向承载力/桩面积+0.95×(1-面积置换率)×处理后桩间土承载力特征值(按照60 kPa考虑)。

3 结语

管桩路基处理目前需借助建筑等地基处理规范进行路基计算，但用于道路路基效果较好，对于较重要的工程效果显著，具有施工工期快、软基沉降小等特点，但由于投资较高，可进行多方案比选，最终选用较合理方案。