預應力管樁在排水管線軟土基礎中的應用

付培梁

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司避暑城項目部，黑龍江 哈爾濱 150000）

預應力管樁順序：對施工樁基礎范圍進行場地整平-進場預應力管樁驗收合格-樁位測放-壓樁機就位、吊樁就位-插入預應力管樁-樁身對中調直-靜壓第一節樁-樁身焊接-壓第二節樁-截樁-成樁移機，如此反復完成壓樁工作，進行管線基礎施工。

1 施工工藝

1.1 場地整平

樁基施工前，將多余路基土方清除，清除到預應力管樁樁頂高程。橫斷面方向應做成約4%的橫向排水坡。路基減載時棄方嚴禁亂堆亂棄，嚴禁將棄方堆填在路基邊坡、護道或影響路基穩定的地段。保證樁基位置平整度及壓實度。

1.2 樁材驗收

本工程項目的建設中，采用的是廠家集中制作的PHC管樁，單位的單項目部門負責對成品進行現場的質量檢查，主要涉及到對產品的合格證明、出廠檢測報告等單據的檢查與評估，進場驗收內容包括混凝土強度、外觀質量和接口質量，并做好檢查記錄與標識工作（圖1）。在樁的檢測過程中，需要保障整體的平整以及密實程度，掉角的深度控制在5 mm以內。其次，在局部蜂窩以及掉角的缺損方面，需要控制在整個樁表面積的0.5%以內。進場驗收合格后的管樁接頭處應進行防腐除銹處理。

圖1 進場管樁驗收并堆放整齊

1.3 測量放線

如圖2所示，根據要求進行樁基礎放線，梅花型布置，管樁一般從線路中心往兩側布樁，采用鋼筋頭上系紅布進行管樁中心定位。預應力管樁的施工位置，主要是在打樁的施工區域附近，保障控制樁與水準點的合理性，避免受到打樁的影響（距離操作地點50 m外），用水準儀進行樁入土長度控制，同時加強地表變形監測，施工期間必須每天進行地表變形監測，實測地表變形量。橋路過渡段應進行橋墩臺位移變形監測，發現異常應停止施工妥善控制。

圖2 進行管樁放樣

1.4 吊裝管樁

在進行施工建設的過程中，一旦施工地當中的承載力不足，就需要在樁機下方安裝厚鋼板，以此保障整個樁基的穩定性。而在樁架的處理上，需要垂直于地面。樁帽的選擇上，也要保障符合施工建設要求。在送樁桿過程中，嚴格基于樁型以及送樁的深度，保障使用的科學合理，進行相應的制作。最后則需要保障底樁可以得到準確的深度標注。

在管樁對位以及調直的過程中，對于沉樁往往會起到直接的質量性影響，因此就需要在處理過程中，對于實際偏差進行科學合理的調整。一般調直環節都需要使用2個全站儀，在距離打樁架50 m的位置形成正交方向進行觀察以及矯正，同時保障進行科學合理的調直處理。首先，需要觀察具體的垂直度，保障滿足設計要求。之后利用全站儀對觀測樁的垂直度進行觀察，這樣就可以保障將其控制在0.5%的水平范圍內。在樁的垂直度處理上，需要經過多次調整，保障每一個樁體都符合建設的要求。在樁入土3 m之后，就要馬上避免樁基受到調整。最后在底樁的垂直度控制上，始終都需要控制在0.5%的程度。對于樁身而言，在完成了調直之后，就需要保障施工過程中，不會出現嚴重的調制處理。最后，則是需要保障每一根樁基都需要避免出現大幅的移動，不斷降低振動程度，避免樁身受到損傷。

1.5 靜壓沉樁

大面積施工前要進行工藝性試樁，確定工藝參數及樁長、收錘標準，壓樁機應根據土質情況配足額定重量或選用相應的液壓樁機。

管樁一般從線路中心往兩側布樁。壓入樁施工順序應選擇單向進行，不得從兩側向中間進行。插樁入土達到一定深度并確認樁位和垂直度符合要求后靜壓下沉。開動樁機油泵使之上移，再抱樁固定壓入，循環作業。接樁連續進行，成樁至設計。根據設計要求：沉樁前必須安裝樁尖后方可進行沉樁。靜壓力樁如圖3所示。

圖3 靜力壓樁

1.6 管樁焊接

在底樁的樁頂位置，露出地面大約0.5～1 m的程度時，就要馬上暫停壓樁。同時，在管樁接長工序的處理中，都需要使用鋼端板焊接的方式，完成焊接處理。在完成了相關焊接工作之后，就可以進行冷卻施打。需要注意的是，在焊接位置的處理中，強度方面需要避免高于出廠的實際強度。同時，還需要保障在焊接處理之前，要全面清除樁接頭位置的泥渣以及鐵銹，保持較為光澤的表面。因此，為了進行有效的處理，就需要管樁接頭位置，進行防腐蝕處理工作。完成了焊接工作，焊工就應當馬上進行橋接，檢查焊接位置的穩定性。在發現不合格的焊接位置之后，就可以進行針對性的處理。工人接樁的情景如圖4所示。

圖4 接樁

1.7 送樁

焊接完成后，讓焊縫冷卻8～10 min后方可進行壓樁。完成送樁之前，還需要預先計算實際的深度，因此可以在具體的建設中，使用合適的送裝器，同時在送裝器上進行明確的標注。在送樁桿與樁身的處理上，需要使兩者保持在相同的中心線上，同時送樁桿上的樁帽以及樁身間隙，則需要控制在5～10 m的范圍當中。在送樁桿與樁體的處理上，始終保持一個較為穩定的厚度，同時在送樁的過程中，還需要做好相應的壓力值，特別是在進行處理的過程中，可以保持深入度與原始記錄的合理性。

1.8 停錘標準

管樁停錘標準應符合以下原則：

（1）樁頂達到設計標高即可停錘，以樁端進入持力層的深度為主進行控制。

（2）當在設計樁長范圍內遇到硬層，沉樁困難時，采用樁尖引入法施工。現場試樁時，可參照以下標準收錘：a.原則上當落錘高度達到最大值，每10擊貫入度≤20 cm時，可停錘。b.當20 cm＜每10擊貫入度≤50 cm時，樁長滿足設計樁長時可以停錘。

（3）采用靜壓機施工時，當壓力≥2倍單樁承載力時，可停壓。

1.9 截樁

如需截樁，應有確保截樁后管樁質量的措施。樁壓好后樁頭高出的部分應及時截除，避免機械碰撞或將樁頭用作拉錨頭。嚴禁使用大錘砸，應先將不需要截除的樁身端部用鋼抱箍筋抱緊，然后沿鋼箍上緣鑿槽打穿后，用錘打下，用氣割法切斷鋼筋。清土和截樁時，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。自標高2.8 m處開始施工樁及樁帽。樁帽間橫斷面方向以C25混凝土及鋼筋網片連成整體。管樁樁帽要采用挖坑施工，不應在路基填筑面上立模澆筑。

2 預應力管樁作為管線軟基基礎的優缺點

2.1 預應力管樁作為軟基處理的優點

（1）管樁采用現代化工廠預制，高速離心成型、高溫高壓蒸養，產品質量穩定。

（2）管樁運輸方便，施工現場容易擺放，無須現場備料制作，無砼料攪拌、泥漿等污染源，對工地及周邊環境環保無污染。

（3）管樁樁身混凝土強度高，加上有一定的預應力，粘土、粉土、砂土、卵石礫石、碎石、強風化和全風化巖等各種土層均可進行設計使用，適用范圍廣。

（4）管樁的規格型號多，直徑從φ300～φ1 200 mm，樁長從6～15 m不等，搭配方式比較靈活，同時在接長上，也可以高效便捷地進行處理，避免受到外界因素的影響。

（5）施工工藝較為簡便、直觀，機械化程度高，可采用靜壓或錘擊設備，靜壓無噪音無污染，錘機穿透力強，可根據土層進行選擇，沉樁質量可在施工中直接反映，便于監理和業主單位對施工進行監控，施工質量容易保證。

（6）工期較短，對場地的面積要求不大，場地達到三通一平即可施工，施工可送樁最大送深達8 m，可通過送樁施工樁基再開挖基坑，避免雨季開挖基坑導致延誤工期等問題出現。

（7）管樁施工完畢后根據土層情況，只需等待7～20 d便可進行檢測，有利于下一道工序的施工。

2.2 預應力管樁作為軟基處理的缺點

管樁抗彎剛度較差，施工時接樁質量較難控制，在某些土層中沉樁困難，特別是在軟弱地基中使用時，打樁過程中的擠土效應、施工過程中的端板焊接不良、重型施工機械的行走碾壓、基坑邊坡失穩和挖土不當等原因，容易使管樁出現傾斜、偏位以及斷樁等質量問題。

3 施工中質量控制及檢測

3.1 小應變測試法

竣工之后，就需要馬上對樁基當中的10%數量進行小規模的小應變測試，進而掌握當下樁的穩定性與質量性。

（1）傳感器的安裝：在傳感器的安裝過程中，首先需要保障傳感器的軸線與樁身的縱軸線可以保持平衡的關系。其次，傳感器與樁身之間的連接上，還需要保持良好的處理方式，降低材料之間的厚度，同時當完全固化之后，進行科學合理的檢測以及分析。同時傳感器的位置選擇上，要安裝到基樁平面的中心位置上。

（2）現場數據采集：在進行檢測之前，還需要對設備進行全面的檢測與分析，保障在使用中可以發揮出應有的性能。例如可以使用能產生低頻的力錘，在現場進行激振式的處理，并保障接收的過程中，可以全面達到應有的處理效果。在每一個樁基的檢測過程中，都需要進行3次以上的測試與評估。

3.2 樁基靜載試驗

基于設計方面的實際要求，需要對5%數量的樁進行樁基的靜載試驗分析，這樣就可以通過試驗的方式，了解到當下樁基的實際承載力。靜載試驗的過程中，通常都會采用慢速維持荷載法，或者在沒有特殊要求的情況下，使用單循環加載試驗的方式。

在進行試驗的過程中，使用的試驗加載裝置，要結合現場的實際試驗情況，進行針對性的壓重平臺裝置，同時保障使用的錨樁承載梁反力裝置，或者使用的錨樁壓重聯合反力裝置，可以發揮出應有的作用。在測試的過程中，需要保障儀表的準確性，其次則是保障基準梁可以在一段上進行自由的移動。

加載方法：在加載方法的選擇上，則是讓加載中心始終與試樁軸線保持一致，同時加載的過程中，能夠進行分級處理，使其荷載可以保持一個良好的穩定性。其次，在加載的過程中，避免荷載超過每級當中的實際規定值，同時也相應地保障在方法的使用上可以將重心與試樁的軸線保持一致。

沉降觀測：每級加載的觀測時間規定為每級加載完畢后，每隔15 min觀測1次，累計1 h后，每30 min觀測1次。

4 結束語

總之，靜力壓樁作業過程施工，以樁端高程控制為主，貫入度做校核，對臨時支護設施做好相應的驗算，樁位偏差，直樁垂直度符合標準才能保證管樁在結構中發揮相應的承載作用。