預應力管樁施工技術在高速公路路基加固中的應用

楊捷

【摘要】在高速公路工程中，軟質地基較為常見，軟質地基容易造成高速公路不均勻沉降問題，進而影響道路通行安全和高速公路使用壽命。本文結合某高速公路工程項目，深入研究了預應力管樁在高速公路工程中的應用。經實驗驗證，利用預應力管樁施工技術能夠有效改善高速公路地基沉降問題，地基經處理后，路基沉降量為10mm，表明本工程采用預應力管樁施工技術有效。

【關鍵詞】預應力管樁;高速公路;路基加固

軟土地基在我國分布廣泛，尤其是東南沿海地區淤泥質海相地質較多，對高速公路工程建設造成一定影響。軟質地基屬于不良地質，由于地基強度較低、親水性好、壓縮性高，在高速公路建設中會因軟基中孔隙水壓力較大而造成的路基變形、不均勻沉降等問題。傳統的軟基加固方法多采用拋石換填施工技術，能夠有效提高軟基承載力，但由于孔隙水的存在，導致傳統軟基加固效果不佳。預應力管樁施工技術能夠有效解決傳統軟基加固技術存在的不足，提高高速公路軟基加固效果。

1、工程案例

本工程為某高速工程加寬改建項目，原高速公路全長為80km，設計時速為100km/h，為雙向四車道高速公路，路基寬度在26m，難以滿足區域通行要求。根據高速公路改造規劃，現狀高速公路改建為雙向八車道高速公路，加寬后路基寬度為40m。

經現場地質勘察，本工程沿線主要為微丘平原區，地形起伏較小，現狀地表為農田，軟土分部范圍較廣，軟土厚度不宜，部分軟土厚度達40m。根據巖土勘察報告，該區域軟土性質較差，具有高孔隙率、高壓縮性、高含水率和承載力低等特點，主要為第四系湖相沉積淤泥質淤泥質黏土。

通過對現狀路基進行分析，原高速公路軟土處理不當，導致局部路基沉降問題嚴重，且本工程作為沿線城市重要交通要道，在改擴建施工中不能采取封路施工方法，必須保持原路通行條件。針對該問題，為解決高速公路路基不均勻沉降問題，需對軟質路基進行加固處理。結合該地區軟基處理經驗，本工程在高速公路拼接段采用預應力管樁軟基加固技術。

2、預應力管樁施工技術要點

2.1 施工準備

在預應力管樁施工中，樁基操作人員操作經驗直接影響預應力管樁使用效果，因此，施工單位應加強技術交底，加強崗前培訓和考核，選擇經驗豐富的人員進行壓樁施工。同時，為準確掌握預應力管樁施工參數，施工單位落實試驗段試樁施工，試驗樁數量5根，選擇代表性路段進行試樁，確保預應力管樁施工參數準確、可靠。

2.2 底板壓實

在預應力管樁施工前，為滿足樁機行走要求，施工單位在路基紅線外開挖排水溝，保持路基及時排水、干燥。加強路基壓實，分層壓實厚度為20cm，壓實系數不低于0.95。針對難以壓實路段摻入5%的石灰材料改良路基表層土。

2.3 測量放樣

根據工程設計，為滿足高速公路改擴建樁位精度控制要求，本工程安排專業測量人員測量路基中心線、邊線，并根據工程設計測量預應力管樁樁位中心點，落實樁位控制線保護措施。

2.4 樁尖預制

本工程中，預應力管樁樁尖由施工單位加工制作，樁尖為刃口型，樁尖定位采用十字架法，由經驗豐富的施工人員對稱焊接。

2.5 樁機就位

路基壓實處理后，現場安裝樁機，并按壓樁順序調整樁機位置，調平樁機工作平臺。借助起吊設備將管樁吊運至樁機附近，按規定方向起吊管樁，確保管樁起吊安全。管樁起吊至樁機夾樁器上方時，垂直放入夾樁器，夾樁力為壓樁壓力75%。管樁固定后借助樁機鋼絲繩牽引和固定管樁。樁機就位時，應使樁尖對準樁位中心，防松樁機上卷揚機鋼絲繩，借助管樁自重將樁尖壓入土體中。

2.6 靜壓沉管

預應力管樁施工中，為確保預應力管樁施工質量，防止出現斜樁、斷樁等問題，本工程加強管樁垂直度監測，要求垂直度偏差小于0.5%。如出現管樁垂直度偏差較大的情況，嚴禁采用強行扳回方法糾偏，避免形成斷樁。超出垂直度偏差時，采用逐步調整糾偏方法，通過調整送樁器實現逐段糾偏。同時，為降低管樁上浮問題發生風險，本工程加強管樁連續施工，盡量減少管樁施工間隔時間。此外，針對管樁施工過程中出現的樁身位移、傾斜、樁頂上浮等問題，施工單位及時停止施工，待查明原因并制定相應解決措施后方可繼續施工。此外，本工程管樁有效長度采用壓樁長度和壓樁力雙控，以壓樁力控制為主，要求終壓力達到1800kPa后終壓。

2.7 接樁

預應力管樁施工時，上下兩節管樁采用采用上螺下頂接樁卡扣連接，接頭卡扣連接強度應不小于樁身強度。接樁時，下節管樁高出地面基準1.2m，，經清理樁端面后對中，錯位偏差小于2mm。在下節樁端面安放足夠的密封材料（由環氧樹脂、磨細砂、芳香胺等按1：2：0.6比例組成的混合材料。在專人指揮下，采用安裝在樁機上的卷揚機牽引上節樁就位使上節樁的插桿與下節樁的中間螺帽孔對位，上節樁緩緩插入，嚴禁插桿與樁端面或中間螺帽緣壁碰撞。兩節管樁接樁時，如存在縫隙，應塞入相應厚度的鐵片后焊接。為確保管樁焊接質量，焊接前應清理樁端坡口露出金屬光澤，并清除鐵銹和油污。

2.8 樁頂處理及加筋

預應力管樁施工完成后，移開樁機并開挖至設計標高，鋪設大寬幅加筋體作為樁帽，加筋體拼接處強度不小于加筋體強度70%。加筋體接頭部位設置在預應力管樁樁頂部位，重疊寬度不小于300mm。加筋體鋪設后，應回填土方和砂石墊層并壓實處理。

3、施工質量檢測

本工程中，試驗段預應力管樁共計施工103根，經專業檢測單位檢測，樁端豎向承載力和多樁聯合承載力特征值均符合工程設計要求，預應力管樁合格率為97%，最大路基沉降為10mm，有效改善了軟質路基沉降問題，達到預期軟基加固目標。

結語：

在軟質路基施工中，由于地質承載力不足和不均勻沉降等原因，難以滿足高速公路路基承載力要求。通過采用預應力管樁軟基加固技術，結合工程實際情況，

開展試驗路段管樁施工，能夠合理掌握預應力管樁施工參數，提高路基承載力，改善道路路基沉降問題，滿足道路施工質量要求。

參考文獻：

[1]吳君濤，王奎華，劉鑫，孫梵.考慮樁身三維效應下的大直徑薄壁管樁–樁端土塞耦合振動模型及其解析解[J].巖石力學與工程學報，2019，38（05）：1064-1072.

[2]劉觀仕，孔令偉，丁鋒，顧建武.高速公路擴建工程軟基拓寬的沉降監測與分析[J].巖土力學，2007（02）：331-335.

[3]楊壽松.現澆混凝土薄壁管樁復合地基現場試驗研究[D].河海大學，2005.

[4]費康.現澆混凝土薄壁管樁的理論與實踐[D].河海大學，2004.

[5]費康，劉漢龍，高玉峰，豐土根.現澆混凝土薄壁管樁的荷載傳遞機理[J].巖土力學，2004（05）：764-768.