高強預應力管樁（PHC）在某高速公路的應用

藺爭艷

（山西省交通建設工程監理總公司，山西 太原 030012）

近年來PHC預應力管樁在高速公路軟基處理中得到了大面積的推廣應用，其特點具有混凝土強度高、單樁豎向承載力高、施工進度快等優點，在某高速公路預應力管樁（PHC）得到大面積的應用。

1 工程概況及地質水文氣候條件

1.1 工程概況

某高速公路合同段軟基采用預制管樁+等載預壓方法進行處置。預應力管樁采用預制預應力PHC樁，外徑為30 cm，壁厚不小于7 cm，管樁離心混凝土強度為C80。樁頂托板采用C25鋼筋混凝土，尺寸為長×寬×厚（1.2 m×1.2 m×0.35 m）。管樁沿線路方向矩形布置，間距為2.2 m和1.8 m兩種，管樁樁長為15～25 m（最終樁長由試樁確定）。樁間距為1.8 m的管樁，樁間均須打設袋裝砂井做為豎向排水體，砂井設置在4根樁形成的矩形中心處。預制管樁頂面鋪設一層0.35 m厚砂墊層和一層0.3 m厚碎石墊層。

1.2 工程地質水文、氣候條件

線路處于東南沿海丘陵區，以丘陵為主，局部為平原。低山-丘陵區主要分布于線路兩端，兩端較陡；平原區地形平坦、開闊，農田密布，河網及地表水系較為密集，第四系覆蓋層相對較厚。段內屬南亞熱帶季風氣候，為華南沿海臺風區。年平均氣溫在21.1℃～21.8℃；年平均降雨量1 350.9～2 143.8 mm。

2 施工工藝及質量控制措施

軟基處理方式為高強預應力PHC管樁。大規模施工前進行工藝試樁及實打。管樁機選用三點支撐滾筒自行式柴油打樁機，選擇60號筒式柴油錘，采用錘擊法施工，管樁施工時由中線向路基外側隔樁跳打。

2.1 工藝試樁以確定樁長，驗證機械適宜性2.1.1 試樁要點

a）試樁按不少于工程總量1%且不少于3根實施；每20 m一個斷面，每個斷面2～3個點（縱、橫向）。利用工程樁進行試樁，至少有一孔在控制性勘探孔附近。試樁樁長按地質勘察資料預估樁長再加2～3 m作為配樁長度。

b）記錄每米沉樁錘擊數，最后不足1 m的樁長記錄具體長度的沉樁錘擊數。

c）樁尖進入硬土層不少于2～3 m。

d）在沉樁過程中觀測樁周圍4 m內地表隆起量。

2.1.2 樁長確定

樁端滿足設計進入持力層；指定樁端持力層的管樁，應以收錘標準控制樁長。

2.1.3 收錘標準

收錘標準結合工程地質條件、樁承載性狀、樁尖進入持力層深度等因素綜合考慮。收錘標準采取雙控原則，以進入樁端持力層3 m、最后貫入度小于80 cm/10擊為準，打至設計樁長滿足收錘標準并滿足單樁承載力和復合地基承載力要求。打樁的貫入度量測應在下列條件下進行。

a）樁頭和樁身完好。

b）柴油錘油門設在1～2擋且跳動正常；液壓錘落距為80 cm且跳動正常。

c）樁錘、樁帽、樁身及送樁器中心線重合。

d）樁帽及送樁器套筒內襯墊厚度符合規范規定。

e）打樁結束前即刻測定，不得間隔較長時間后再量測。

2.1.4 管樁大規模施工依據

通過記錄各試樁入土深度、每米錘擊數、最后三陣（每十擊為一陣）貫入度和樁錘落距等確定相關參數及樁長、機械適宜性，做好試樁總結報告，作為管樁大規模施工的依據。

2.2 通過實踐得出管樁施工重點控制

a）建立完善的質量檢驗體系，做好圖紙會審和技術交底工作，并做到分工合理、責任明確。

b）從源頭抓起。預制管樁進場經檢查合格后方可使用，嚴禁使用已經損壞或存在質量問題的管樁；管樁堆放場地要平整堅實且具有一定的承載能力；管樁疊層堆放時，在兩端設置墊木；避免管樁在運輸及吊裝過程中產生裂縫或破損。

c）施工場地平整密實，排水通暢，坡度不大于1%，地面承壓能力滿足打樁機穩定的要求。

d）打樁機選用三點支撐履帶自行式柴油打樁機，樁架穩定并與所掛柴油錘相匹配。柴油錘選用筒式柴油錘，錘重選擇2.5 t，沖程1～1.5 m。

e）施工前有地質鉆孔的位置進行“試樁試驗”，檢查單樁承載力和復合地基承載力，確定收錘標準，試樁按5～8根樁實施；根據試打結果提供的打入深度，定購合適的管節節長組合，盡量減少接頭、避免浪費；按照試樁成果組織大面積施工，特別要確保施工時管樁落到持力層。

f）根據設計要求確定每根樁位（與橋臺樁基位置發生沖突時調整管樁位置），插上標記，并繪制樁位編號圖。圖中要注明打設深度及打設順序。

g）管樁施工時重點合理安排打樁順序、嚴格控制管樁的垂直度、節段聯接質量、最后錘擊數及停打標準的確定等技術指標。打設順序從中間向四周、從近及遠、間隔跳打。第一節管樁起吊就位插入地面時垂直度偏差不得大于0.5%，打入過程中不超過1%，嚴禁采用強行回扳的方法糾偏。

h）樁的焊接采用導向箍定位，點焊固定后再分層施焊，焊接層數不得少于兩層，自然冷卻8 min后再打入；樁頭的截除采用鋸樁器截割，嚴禁采用橫向敲擊或強行扳拉等破壞樁頭的方法進行截樁。

i）每根樁的總錘擊數不超過2 000，最后1 m錘擊數不超過250。

j）設有袋裝砂井地段，在完成消除土體內超孔隙水壓力的砂井后再打設預應力管樁。

2.3 樁頂托板

所有管樁現場質量驗收后進行樁頂托板施工。托板采用C25現澆鋼筋混凝土，尺寸為1.2 m×1.2 m×0.35 m，管樁頂深入托板5 cm。鋼筋網片準確與管樁焊接牢固，采用定型木模板，混凝土振搗密實，托板頂面收面平整，24 h后拆模覆蓋土工布灑水養護不少于7 d。

2.4 墊層

樁頂托板完成后，鋪設0.35 m厚砂墊層和0.3 m厚碎石墊層。砂墊層質量驗收合格后，一次鋪設完成30 cm碎石墊層。采用級配碎石，含泥量不大于5%，碎石墊層作為復合地基的褥墊層，對砂墊層起到保護和隔離的作用，保證砂墊層的排水功能。攤鋪及碾壓過程中嚴禁采用大于12 t壓路機進行碾壓，在路基兩側設置50 cm厚包邊黏土，包邊土底部設置φ10 cm PVC透水軟管，間距5 m。

2.5 土工格柵

土工格柵具有質量輕、整體連續性好、抗拉強度較好，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好、施工方便等優點。

a）全線管樁樁頂鋪設兩層質量合格的雙向鋼塑土工格柵，上下接縫應交替錯開，錯開距離不小于0.5 m。

b）土工格柵沿路堤橫向整幅鋪設，沿路堤縱向搭接長度不小于0.1 m，用高強塑料扎扣扎牢，之后沿搭接方向每隔4 m設置一個門釘壓入土中30 cm。

c）土工合成材料鋪設前，備有足夠的上層填料，保證鋪設完成后在24 h內全部覆蓋。

d）用短釬將土工格柵固定在地上，特別是端頭和連接處要固定牢固，避免碾壓時土工格柵移動。禁止機械直接碾壓土工格柵，其上層料人工或采用形成的車轍量不大于8 cm的輕型推土機、輕型前置式裝載機運料進場，散鋪整平，待上覆0.2 m填土后才能用輕型壓路機沿路堤軸線方向從兩邊開始循序向中間進行壓實。當土工格柵上層填料厚度大于0.6 m后才能用重型壓實機械。

2.6 成品預制樁的驗收

2.6.1 內業資料

混凝土試塊強度報告、成品樁的質量合格證明單、質監站的質量督查報告等。

2.6.2 外觀檢查

根據質量標準逐根或抽樣檢查，本項目管樁的直徑及管壁厚度均不采用負公差，內容如下：

a）鋼筋混凝土樁的收縮裂縫寬度不得超過0.2 mm，深度不得超過20 mm；裂縫長度不得超過1/2樁寬。

b）樁身不得有裂縫，樁表面無蜂窩、麻面。若因特殊情況出現表面蜂窩時，蜂窩深度不得超過5 mm，每面蜂窩面積不得超過該面總面積的0.5%。

c）堅決不能使用有弧度的樁。

表1 靜壓管樁施工質量標準及允許偏差[1]

2.7 質量保證措施

a）加強管樁隱蔽工程質量檢查。管樁施打按照設計收錘標準終打，并滿足樁端進入持力層不少于3 m；錘重選擇2.5t，沖程1～1.5m最后80～100mm/10擊。每根樁施工完成后要有完整施工記錄。樁頂托板混凝土澆筑外觀質量及強度滿足設計要求。

b）控制中粗砂、管樁、鋼筋、水泥質量等原材料。嚴把材料關，鋼筋、水泥采用大廠產品，對進場的鋼筋水泥進行抽驗，遵守“先試驗，后使用”的原則。

c）混凝土采用拌合站生產，混凝土運輸車運輸，運輸防止過度顛簸造成骨料離析，送料高差不應大于2 m。

3 試驗檢測

對處理后的路段進行沉降觀測，根據觀測結果進行推算，從而評估其工后沉降量是否達到設計目的。設計要求該軟基段管樁施工完成后進行土方填筑并等載預壓6個月，沉降值在35～56 mm范圍，即達到預期的處治效果。另外隨著路基土層填筑高度的增加，土層深度沉降不斷增加，且存在一個穩定深度，在填土穩定深度以上，土體沉降速度快；在穩定土體以下，沉降速度較慢。

表2 檢測結果匯總表

結論：試驗加載到4 000 kN時，此3根樁的總沉降量分別為 9.98 mm、8.77 mm、8.50 mm，Q-s曲線呈比例直線，無明顯陡降段，s-lgt曲線呈平緩規則排列，綜合分析檢測樁的極限抗壓承載力為Qu≥4 000 kN，滿足設計要求。

4 應用前景

本高速公路247 km軟基路段均使用預應力管樁處理。經過一年的使用和觀測，處理段沒有出現路基沉陷等質量問題，使用效果在質量上、進度上、經濟上都取得了良好的成績。隨著管樁現場施工技術的成熟，其優越性會進一步提高，預應力管樁處理軟基將會在山西省乃至全國的公路、水運、房建等領域得到廣泛的推廣和應用。