預應力管樁復合地基設計與施工技術分析

宋　昱

(上海鐵路局杭州房產建筑段，浙江 杭州　310009)

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預應力管樁復合地基設計與施工技術分析

宋昱

(上海鐵路局杭州房產建筑段，浙江 杭州310009)

分析了預應力管樁復合地基的特點、經濟效益及使用范圍，針對預應力管樁的設計內容及常見問題，總結了預應力管樁在施工中的注意事項，有利于提高預應力管樁復合地基的施工質量。

預應力管樁，復合地基，施工技術，經濟效益

0　引言

預應力管樁主要是采用先張預應力，將一些需要承載的壓力轉移到地基受力桿件上面，提升地基的承壓抗壓能力。預應力管樁在工程中具有使用范圍廣、工效高、工期短和污染小的特點，適應環境的能力較強，在我國大部分地區的公路建設中廣泛使用。但是這項技術對地質條件要求較高，處理不當容易造成預應力管樁偏位、傾斜甚至斷樁的問題。

1　預應力管樁復合地基特點

預應力管樁在節能環保方面取得較好效果，其工業化和程序化都得到較好的篩選、管理，制造工藝先進，質量檢驗完善，與現場制造的管樁相比較標準性更強。管樁在進行施工過程中容易控制，施工進度較快，管樁運輸吊樁方便，接樁也是快捷的，可以根據實際情況進行不同控樁的選擇，便于技術施工管理。同時，在成樁之后不需要進行后期養護，可以縮短工期，對于施工進度提升較大。高速公路在進行軟土地基處理中，通過預應力管樁技術可以減少風險，對工程中出現的沉降問題可以有效的避免。

2　預應力管樁復合地基的經濟效益分析

目前在軟土地基中采用的復合地基是剛性摩擦地基，就是地基為軟土層，而預應力管樁為剛性管樁，在進行施工中為了保證管樁和地基之間的相互協調，需要控制管樁插入到地基的深度和力度，這樣才能進一步保證基樁預應力的分散能力，拉大相互之間的樁距和墊層，進一步將路基負荷進行分散，將地基和土層之間的關系承壓比例進行調節，使得承壓達到更好的效果。在進行預應力管樁建設中，對于復合地基承載能力和沉降計算沒有統一的標準，并且對于樁間距和樁帽之間的選擇也沒有統一的標準進行規范，這樣可能會出現樁間距的位置無法掌控的情況，樁間距過大、樁帽過小容易出現樁間土承重負荷過大，使得樁頂和樁間土之間的承重受到影響，道路出現起伏不平的情況，對于工程的交付使用產生不利影響。如果樁間距過小而樁帽過大，就會使得工程耗費過多的材料和工程，造成工程費用過高，對于經濟效益影響嚴重。因此，從經濟角度分析，需要將樁間距和樁帽之間的關系進行協調，掌握相互之間的比例，達到更好的經濟效果。

3　預應力管樁復合地基的使用范圍

浙江某高鐵站進站公路中間有一段位置是軟土層，為了在施工中減少地基的沉降，需要在規定的范圍內進行管樁復合地基的處理，但是在施工前需要將周圍的地基進行細致的研究，具體探測如下。

對地基過渡段的處理結果進行分析，這樣可以將沉降速度進行管理，增加施工安全性。但是沉降穩定時間較短，一般維持在四個月左右，沉降量也是維持在一定的范圍內，這樣就需要在進行設計中將標準進行確定。 如圖1所示為沉降量隨荷載時間變化曲線，從圖1中可以發現，沉降量在初期表現較為明顯，后期隨著時間的推移，沉降變化不明顯，這樣可以看出沉降的時間范圍是固定的。圖2為沉降速率隨荷載時間變動，在這個過程中可以發現荷載速率一般是在10 mm/d之內的，并且變動較大的位置也是在初期的四個月之內。因此在進行管樁復合地基施工過程中需要關注時間和沉降速率的變化。

4　預應力管樁設計內容及出現問題分析

4.1設計內容

浙江某高鐵站進站公路在某段中覆蓋淤泥，使得路基分成淤泥和淤泥質土層，埋深20 m，在這段軟土層中出現強度較低、透水性差和壓縮性大的特點，使得路基的靈敏度和穩定性出現問題。在對基本土質環境考察完成以后需要將設計方案進行優化，對現場施工技術進行指導，從而進一步提升工程質量，減少施工時間和成本，將項目進行管理。在進行方案確定中需要將預應力管樁疏樁方案和CFG樁以及水泥攪拌樁等復合樁進行比較，將造價結果進行分析，從中找出適合的方案。

表1　類型樁造價對比分析

如表1所示，表中三種路基的對比可以發現最終使用預應力管樁復合地基的設計方案最符合經濟效益的需要，進行實際施工中需要將管樁長度和厚度進行設計，根據不同的經濟條件進行組合，經過計算，得出在上述工程中樁間距為30 cm，樁帽為0.15 m×0.14 m×0.035 m，這種配比方式相較于CFG樁n=20～50以及水泥混凝土樁的n=5～10更加具有優勢，能夠進一步控制樁土和地基之間的相互作用，取得更大的經濟效益。

4.2出現問題

在進行通道和涵洞基礎處理中，采用復合管樁地基處理經常出現的問題就是堆載后相鄰涵洞之間可能出現錯節或者是左右移位等問題，這些問題出現的原因一方面是因為軟土層出現不規則的沉降，導致樁基之間出現錯位的情況。還有一部分原因是樁基在施工過程中工程設計不規范，在進行施工中管樁之間間距過大導致單樁承載力過大，從而導致管樁應力集中，復合地基整體承受能力過大，地基均衡程度被打破，出現移位情況。因此在進行施工中需要將地基受力情況進行管理。如表2所示，對單樁動態承載力和極限承載力進行試驗，對于單樁的承載力進行分析，保證預應力管樁施工有效性。

表2　管樁試驗樁單樁承載力測試成果表

5　預應力復合管樁施工中需要關注的問題

5.1重視試樁工作

進行試樁才能將受力情況和地質情況進行分析，掌握大量的數據，從而確定樁基的間距和長度，并且將施工標準進行確定，保證各項參數符合實際施工需要。同時通過試樁可以將設計中一些不符合實際施工的參數進行改進，減少成本投入。

5.2重視施工順序

在施工中管樁沉壓過程需要重視施工順序，由內而外的進行施工，這樣可以將空隙水壓進行控制，保證地基不出現透水情況，進一步提升施工質量。同時，在施工中可以運用排水板技術，在地基開挖過程中將排水板使用其中，加速水隙孔洞的消散過程，提升土體本身強度，降低后期出現地基沉降的可能性。

5.3重視預應力復合樁基在橋梁等特殊工程的施工技巧

在進行橋體工程中，預應力管樁的施工應該盡量靠前，這樣可以進一步減少因為管樁施工造成橋體其他部位出現位移的情況，避免對橋梁建設造成影響。橋梁施工和其他工程施工具有差異性，在施工中需要更加關注橋體各部位之間的連接情況，對于容易出現偏移的部位需要先進行施工，保證后面工程的穩定性。

5.4重視管樁填土順序

管樁本身抗剪性較差，因此在進行管樁周圍土體填埋的過程中需要注意順序性，先進行地基處理段的填埋，將主要地基位置進行填埋之后進行管樁兩側的填埋，避免出現管樁從一側向另一側傾倒的現象。在進行地基主體填充的過程中需要將地基中心線確定，按照中心線位置進行填埋避免出現偏差，導致后期管樁的滑移。

6　結語

由于預應力管樁在實際使用中抗壓性較好，因此使用范圍逐步得到推廣，在工程中得到廣泛的應用。但是，這種施工方法抗剪性較差，在今后的施工中盡量做好管樁地基處理段落與非管樁地基處理段落的施工組織安排，確保樁基兩側土壓力平衡，避免出現較大的人為基坑或人為邊坡。

Analysis on the design and construction technologies of composite foundation with prestressed pipe pile

Song Yu

(Shanghai Railway Bureau Hangzhou Real Estate Construction Section, Hangzhou 310009, China)

The paper analyzes features, economic benefits and utilization scope of composite foundation with prestressed pipe pile. In light of prestressed pipe pile design contents and common problems, it summarizes matters needing attention in the construction of prestressed pipe pile, which will be good for improve construction quality of composite foundation with prestressed pipe pile.

prestressed pipe pile, composite foundation, construction technology, economic benefit

1009-6825(2016)25-0081-03

2016-06-28

宋昱(1981- )，女，工程師

TU473

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