PTC樁軟基處理技術在商開高速公路中的應用

李堂能

(貴州省畢節公路管理局)

PTC 樁亦即預應力混凝土管樁技術。近年來，在我國高速公路建設的軟基處理中，大量應用預應力混凝土薄壁管樁(PTC)技術，特別是在高速公路深層軟基處理和改擴建工程軟基處理中，該技術具有很強的優勢，其經濟效益和社會效益日益明顯。

1 商開高速路段基本情況

商開高速是河南省境內的一條高速公路。該高速公路總長度為163.627 km，其中，軟土分布路段達14.6 km。該軟土路段有五大特性:一是軟土強度低，二是軟土靈敏度高，三是軟土透水性差，四是軟土壓縮性大，五是軟土變形穩定時間長。這樣的軟土工程特性是商開高速建設面臨著一系列難題。

2 商開高速工程軟土地基處理原則

商開高速工程對軟土地基處理的基本原則是:針對路段軟土的分布特點、路基高度等因素，工程分別運用PTC 樁法軟基處理、換填法軟基處理、粉噴樁軟基處理、塑料排水板預壓軟基處理等多方法進行處理。其中，對于埋深在12 ～30 m 的軟土，采用PTC 樁進行處理。本文著重闡述PTC 樁處理設計方案和施工技術。

3 商開高速PTC 樁設計方案和施工技術

3.1 PTC 樁設計方案

PTC 樁的樁身設計參數，見表1。

表1 PTC 樁設計參數

3.2 PTC 樁施工技術

(1)選擇施工設備

用柴油打樁機打樁的“錘擊法”和用靜力壓樁機壓樁的“靜壓法”是PTC 樁施工的兩個方法。使用錘擊法的優點是:機械小，速度快，費用低;缺點是:噪聲大，錘擊振動對基底土的擾動大。靜使用的優點是:噪聲小，對基底土擾動小，對周圍建筑物及環境影響小。其缺點是:機器笨重，施工速度較慢，施工費用較高。因商開高速工程項目地質復雜地區，為避免對基底土的擾動大，施工中選用費用較高的靜壓法施工。該項目工程靜壓法施工設計壓樁力為610 kN，靜力壓樁機的壓樁力要求為4 100 kN 之上，一次壓樁行程處于1.4 ～2.0 m 之間，壓樁速度保持在≥1 m/min。

(2)軟土地基處理PTC 樁施工流程

商開高速工程軟土地基處理共分為21 個步驟:原地面整平并且夯實→填筑30cm 左右的碎石土混合物→將碎石土整理平坦并進行壓實至90%的程度→確定樁位→靜壓機準備就緒→嚴格調整好經緯儀的垂直度→壓入第一節樁→吊上第二節樁→將第一節樁和第二節樁進行電焊接樁→勘驗第一節樁和第二節樁的焊接質量和垂直度→壓入第二節樁→依次重復前面的電焊接樁和壓樁施工至設計標高→檢查樁的質量→按設計的尺寸開挖樁帽的土體，形成土模→扎好樁帽鋼筋網、現澆混凝土及開展樁帽養護→填筑樁帽的第一層碎石土混合物墊層并予以整平壓實→施工鋼塑格柵→鋪筑第二層碎石土混合物墊層并予以整平壓實→施工第二層鋼塑格柵→鋪筑碎石土混合物墊層至設計厚度→報驗。

(3)軟土地基處理PTC 樁施工方法

①PTC 樁施工順序。由于PTC 樁屬于擠土樁，施工中會常出現先壓入的樁傾斜、偏位，后壓入的樁沉樁困難甚至不到位的情況。為有效解決“擠樁”問題，商開高速工程軟土地基處理中，PTC 樁設計要求壓樁順序采用了“S”型路線。

②壓樁速度的把握。壓樁時如果壓樁速度過快，就會產生側向力和向上推力，在側向力和向上推力這兩股力的不同作用下，PTC 樁就會出現傾斜偏位的情況，更為嚴重的是還會導致PTC 樁的上下樁節頭部位的斷裂。因此，在壓樁的過程中，必須有效處理壓樁速度這個問題。一般情況下，壓樁速度最好控制在1 ～2 m/min 之間比較合適。當然，不同的工程要根據情況具體分析。這里，必須把握一個原則:就是對施工適時進行原位監測，其主要監測項目就是超靜孔隙水的壓力，當前一根樁壓入時產生的超靜孔隙水的壓力削退到70%左右以后，這時才能再進行下一根樁的施工。

③保持沉樁的連續性。在沉樁過程中，必須盡量保持沉樁的連續性，避免中途停歇。這是因為當樁沉入軟土層中時，軟土中的超靜孔隙水壓力迅速上升，壓力增大，而這時軟土的抗剪強度大為降低，這對連續沉樁極為有利，樁身很容易下沉。從商開高速工程的具體實踐來看，沉樁時靠近樁壁處出現的超靜孔隙水壓力在沉樁過后很快就會消退，也就是說，在超靜孔隙水壓力迅速消退后，沉樁擾動土很快就會固結，而且固結強度恢復也快。在這樣的情況下，沉樁過程中如有停歇，在擾動土很快固結、強度很快恢復后，就會使樁側土體的摩阻力增加，從而給繼續沉樁帶來相當大的難度，特別是在較厚的粘土層中沉樁時，如果出現這種情況，沉樁幾乎無法繼續下去。

④確定PTC 樁終壓標準。終壓標準主要根據工程的設計要求、樁身強度的大小以及地形地質條件等進行綜合分析來加以確定。通常情況下，采取試樁的方法來確定終壓標準。終壓標準一般為:按設計的壓樁力的1.3 倍到1.5 倍之間的力量送樁，當PTC 樁達到項目設計的高程以后，再進行持荷(正常壓力)方面的測試，當持荷(正常壓力)10 min 時并且樁的沉降量不超過2 mm/min 以后，就可以結束送樁了。

(4)PTC 樁的施工質量標準及檢測要求

施工PTC 樁必須嚴格控制質量，以達到預期的目的，而要保證質量，必須在施工中嚴格開展項目檢測和監測工作。

4 結 語

從PTC 樁處理軟基技術應用于河南商開高速公路的實際情況來看，采用PTC 樁加固路段比采用水泥土攪拌樁、塑料排水板等其他方法加固路段效果要好，值得類似工程借鑒推廣。

［1］王斌，許永明，陶柏峰，等. 不同類型PTC 樁復合地基試驗研究［J］. 巖土工程學報，2009，(10):1614 －1618.

［2］張小秀，何澤波，徐發容，等. 預應力管樁在高速公路軟基處理中的應用［J］. 公路與汽運，2007，(3):103 －106.