預應力管樁在某高鐵客運站深厚軟基處理中的應用

封 志 軍

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

1 工程概況

西南某高速鐵路客運站為樞紐內新建客運站，位于昆明呈貢新城，距新建的昆明市行政中心約3 km、滇池約7 km，距昆明站約28 km(鐵路里程)。昆明南站主要辦理云桂、昆玉、渝昆、成昆、滬昆客專客車作業。車站北端銜接滬昆客專、渝昆、樞紐客車線及車底出入段線，南端銜接云桂、昆玉線，按16臺30線(含正線)規模設計。

2 工程地質條件

站區屬滇東南高原低中山、丘陵、斷陷盆地地貌。昆明南站位于滇池盆地東側，屬昆明盆地邊緣與云貴高原丘陵地貌交接地帶，東為小尖山，地勢起伏大，西為呈貢新城及滇池，地勢起伏不大，相對較平緩。高程1 910 m～2 006 m，相對高差約100 m，自然坡度約5°～15°，局部較陡。山坡、丘陵地表植被發育，多為樹林及灌木叢，盆地及緩坡地帶多辟為耕地，測區民居密布，既有鐵路、公路較多，交通條件便利。

車站橫跨一“U”槽谷，槽谷右側為白龍潭，有一巖溶泉出露，橫向漫流穿越站場范圍流入下游白龍潭水庫。出水點高程約1 922 m，呈股狀涌出，枯水期流量150 L/s～200 L/s，豐水期流量約800 L/s。

本工程范圍主要不良地質為淤泥質土(軟土)：褐灰色、黑色、灰黑色、淺灰色，軟塑為主，由于該段長期有地表水浸泡影響，表層1.5 m以上多為流塑狀。含水量不均，夾腐植物根莖，質輕，承載力較低[1,2]。

3 工程設計需解決的問題

1)地基條件差，淤泥質土層厚度超過20 m，地下水極豐富。

2)填方高度近11 m，填方面積近40 500 m2，屬于大面積高填方工程。

3)填方施工完畢后，需修建車站多線剛構橋，填方工程的工后沉降對于橋梁結構有重大影響。

總之，該深厚軟基高填方工程工后沉降控制，是本工程關鍵技術，要求填方工程工后沉降按Ⅱ級鐵路標準控制，即不應大于30 cm。整個工程如圖1所示。

4 管樁現場成樁試驗及設計參數確定

4.1 管樁現場成樁試驗

結合軟基的分布，在現場選取了5個區域進行成樁試驗，每個區域試驗6根樁，樁長20 m～30 m，樁型分別選用柔性樁方案(多向水泥砂漿攪拌樁)及剛性樁方案(預應力管樁)[3,4]。多向水泥砂漿攪拌樁，采用雙軸多向攪拌樁機施工，膠凝材料用量分別采用了65 kg/m,60 kg/m,55 kg/m,50 kg/m，試樁結果顯示水泥砂漿攪拌樁強度低，28 d無側限抗壓強度不足1.5 MPa，樁身完整性差，成樁質量不滿足要求。

預應力管樁方案現場采用靜壓法沉樁，壓樁平均速率2 m/min，穿越淤泥質土層時的沉樁壓力約300 kN，進入持力層約5 m后達到最大沉樁壓力3 000 kN。試樁施工結束28 d后采用低應變動測法檢測了樁身完整性，采用靜載荷試驗檢測單樁豎向承載力，檢測結果顯示，全部試驗管樁為Ⅰ類樁，對其中的6根樁進行載荷實驗，結果顯示單樁極限承載力均大于2 600 kN，承載力特征值均大于1 000 kN，滿足要求。不同地層成樁壓力值檢測顯示，管樁打穿淤泥質土，進入下部持力層5 m，承載力即可滿足要求。

4.2 管樁設計參數確定

地基加固根據現場試樁結果，最終選用預應力管樁方案[5],樁徑50 cm，混凝土強度等級C60,正方形布置，樁間距2.0 m，管樁長要求打穿淤泥質土，進入下部持力層5 m,單樁設計承載力1 000 kN。采用靜壓法施工，預應力管樁頂設置頂寬1.2 m×1.2 m C30混凝土帽石，管樁施工完成后于樁頂設置0.6 m碎石墊層夾兩層雙向土工格柵，土工格柵抗拉強度不小于80 kN/m。為增加預應力管樁橫向穩定性，邊坡范圍內的管樁采用鋼筋混凝土地梁縱橫向連接。

5 管樁加固路基沉降測試和分析

5.1 沉降觀測內容及方法[6,7]

軟基處理范圍內間隔50 m設置沉降觀測板，共計64個觀測板。在施工期間一般每填筑一層，應進行一次觀測，如果兩次填筑間隔較長時，每3 d至少觀測一次。路堤經過分層填筑達到設計高程后，在前三個月內，每7 d觀測一次；三個月后15 d觀測一次；半年后1個月觀測一次。沉降觀測要求按《國家一、二等水準測量規范》一等水準測量的技術要求施測。

5.2 沉降結果及分析

截至2014年10月10日，基底沉降板累計觀測215 d，累計沉降44.55 mm～66.08 mm，比較2014年7月中旬觀測數據，橋梁樁基礎施工后，沉降增量2.96 mm～4.45 mm，其中大部分測點變形增量約為3.5 mm，兩次累計沉降變形統計見表1，代表性曲線見圖2，圖3。

表1 基底沉降板累計沉降變形統計表

表2 路基面觀測樁累計沉降變形統計表

斷面里程觀測時長/d測點編號總沉降/mm測點編號總沉降/mmJK1+380810001380G13.160001380G22.73JK1+410810001410G13.510001410G23.97

5.3 路基面觀測樁

截至2014年10月10日，路基面觀測樁累計觀測81 d，累計沉降2.73 mm～3.97 mm，見表2，代表性曲線見圖4，圖5。

5.4 地基處理效果評價

1)路基本體填筑完成后至樁基施工期間，沉降速率已逐漸減緩，根據沉降曲線，未見沉降不收斂的異常情況。

2)樁基施工期后，基底沉降板沉降增量2.96 mm～4.45 mm，其中大部分測點變形增量約為3.5 mm，相同觀測時間段內，路基面觀測樁沉降變形與基底沉降變形增量基本匹配，并得出沉降變形主要來自基底部分，路基本體變形量小。

目前車站主體工程已經施工完畢，2016年年底投入使用，監測表明，沉降穩定，無病害發生，整治效果良好。

6 結語

1)昆明環滇池分布的深厚淤泥質土，應優先考慮預應力管樁加固。預應力管樁采用了工廠化預制，較旋噴樁、CFG樁等措施，施工速度快，質量更好控制。

2)大面積預應力管樁現場施工，應注意合理安排施工順序，設置應力釋放孔等措施，防止擠土效應或超孔隙水壓對鄰近建筑物造成不利影響。

3)由于靜壓沉樁是一種可以實現無噪聲、無振動、無污染、成樁質量高、壓樁速度快等的環保型施工工藝，應進一步推廣使用。

4)有待進一步解決的問題：采用管樁進行地基處理后的整體穩定性檢算方法有待進一步完善。