一、工程概况

 

　　某高速公路通道桥两桥头路段采用预应力管桩+土工格栅处理型式。管桩采用先张法预应力混凝土管桩，直径40cm，壁厚60mm，管桩包含接桩和开口型桩尖，桩帽采用C30号混凝土，桩帽与管桩的连接，其桩帽尺寸为长×宽×高=100cm×100cm×35cm，其布置形式：横向间距2.5米，横向排数17排，纵向排数6排，最大深度20米，每排递减2米。

 

　　二、加固机理

 

　　1、预应力混凝土管桩法施工原理

 

　　钢筋混凝土预制管桩是采用先张法预应力工艺，经高速离心蒸汽养护（常压或高压）而成的一种自重轻而强度高的新型桩种，可以在工厂批量生产，生产灵活，质量稳定。该桩种具有混凝土强度高、抗弯性能好、耐久性好、设计布桩简便、缩短建设周期、适用性广等特点．但要注意，用柴油锤锤击入桩时噪声大且拌有浓烟油污，尤其在市区和居民区旁施工时，有悖于环境和文明施工要求，要慎重考虑．钢筋混凝土预制管桩对软弱地基进行处理，是通过单桩轴向荷载的传递来承受上部荷载的过程。在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生压缩变形，两部分压缩变形之和构成桩顶轴向位移。由于桩与桩周土体这的紧密接触，当桩相对于土向下位移时，桩侧表面受到土向上的摩阻力．在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服这种摩阻力，故桩身截面的轴向力随深度逐渐减小，传至桩底截面的轴向力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承反力（即桩端阻力）大小相等、方向相反。桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成．由桩底土层的压缩变形导致的桩端位移加大了由于桩身的压缩变形引起的桩身各截面的位移，并促使桩侧摩阻力进一步发挥。一般来说，上部结构荷载是通过桩侧摩阻力与桩端阻力来承受，达到能在软土地基上进行上部结构施工的目的。

 

　　2、土工格栅工作机理

 

　　土工格栅的抗拉强度大，可增加路堤的稳定性；格栅网眼的存在制约了土的横向移动，形成了良好的嵌锁作用，使土体具有较好的整体抗剪能力；土工格栅有一定的刚度使上面的负荷得到扩散，提高了地基的承载力。

 

　　三、施工技术要点

 

　　1、预应力管桩施工

 

　　（1）预应力管桩技术要求：预应力管桩是一种标准化的地基处理产品，其预先在工厂制备好一定规格的预应力管桩，用压桩机在工地采用静压的方法把桩压入地基。预应力管桩顶端接有正方形桩帽，桩帽配有钢筋，用C30砼浇注。预应力管桩与桩帽和地基土共同构成复合地基，以达到加固地基的目的。

 

　　（2）施工准备：

 

　　①首先采用先张法预制预应力混凝土管桩，一般管桩外径400mm，臂厚60mm，用C20混凝土浇筑

 

　　②施工前根据地质资料和设计文件，了解现场地质及水文情况，根据设计文件和施工组织计划的要求，确定合理可行的施工顺序。

 

　　③修建工程施工所需的临时便道，做好施工时的排水措施。选择若干平整的场地作为预应力管桩的临时堆放场地。

 

　　④管桩采用静压法施工，必须配备性能可靠、种类齐全的施工机械和设备。静力压桩机要求压桩力大于100T，压桩速度≥1m/min，一次压桩行程1.5～2.0m，压桩机自带压力表并经过标定。

 

　　（3）施工要点：

 

　　①在每个工厂每批的管桩进场之前，应进行随机抽样检查。并附检验单，经监理工程师批准后方可进场。由于管桩的长细比大、自重大，在起吊、运输过程中，过大的动荷载易使管桩产生破坏。正确的起吊方法是：两支点法或两头勾吊法，并在吊装过程中轻吊轻放，禁止采用拖吊的方法，以避免产生较大的动荷载。在工地现场起吊时，必须有安全员在现场组织实施，监理进行旁站监督。汽车运输采用长挂车，桩的悬臂不超过1.5m，在汽车运输时，应该捆固、分层叠放并错位布置，不宜超过5层。在施工现场堆放时，必须选择坚实平整的场地或垫木支承，堆高不宜超过5层。在每个工厂每批的管桩进场之前，应进行随机抽样检验。并附检验单，经监理工程师批准后方可进场。

 

　　②根据设计文件中的桩基深度匹配长度进行施工组合，一般桩基深度≥24m，不超过3节桩组合；桩基深度＜24m，不超过2节桩管组合；桩基深度＜12m，采用1节桩管。施工时按照"长桩管在下，短桩管在上"的顺序进行施工。

 

　　③压桩时，应用钢丝绳绑住桩身单点起吊，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横两向油缸移动桩机调整对中，同时利用相互垂直的两个方向的经纬仪检查垂直度。第一节桩管入土30～50cm后检查和校正垂直度，垂直度控制在0.5％以内，开动压桩装置，记录压桩时间和各压力表读数，保持连续压桩并控制压桩速度1m/min～2m/min。

 

　　④接桩及焊接要求：接桩时其桩头应高于地面1.0m左右，接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节桩吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差不应大于2mm。上下桩如果有间隙，用楔型铁片全部垫实，焊接牢固。管桩焊接之前，上下端面用铁刷清理干净，直至其破口处刷出金属光泽。焊接时应分层焊接，在破口四周先对称点焊6点，焊接由两个焊工对称进行，焊接层数不得少于2层，层间焊皮要清理干净，焊缝应达到三级焊缝要求，焊接好的桩接头应自然冷却，冷却时间至少8min，严禁用水冷却。

 

　　⑤送桩：送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。送桩器下端设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。

 

　　⑥终止压桩：正常情况按设计压桩力1.3～1.5倍送桩，达到设计高程后持荷（正常压力）10min且每分钟沉降量不超过2mm后方可结束送桩。

 

　　2、预应力管桩施工常见问题与预防

 

　　（1）预应力管桩断桩的预防。

 

　　①认真分析地质资料，判断是否能采用管桩基础。根据施工经验，在强风化岩层较薄(或缺失)的场地打桩，当桩尖遇N>70的强风化岩或中风化岩层时，破损率高达10％－20％。因此，在硬夹层、上软下硬、软硬突变等场地，可能在锤击数不多的情况下打断桩，因而不宜采用柴油锤施打管桩。可采用钻（冲）孔桩或静力压桩。②在施工过程中进行严格管理，防止锤击过度，避免中途停歇，认真记录施打过程。当贯入度发生突变时，可用测绳量出已入土的桩长是否与配桩长度一致，从而分析管桩是否发生断裂。③使用合格的PHCAB型管桩。管桩的混凝土强度等级、预应力张拉值、几何尺寸偏差、外观质量、钢桩尖等都必须符合有关规定。2预应力管桩弯桩的原因和预防处理的方法2.1预应力管桩弯桩的原因在下卧基岩面较陡，岩面起伏较大的地质条件下施打管桩，管桩桩端的桩尖在锤击振动下沿岩面陡坡滑移，使桩尖偏离中轴线、桩位发生偏移、桩身发生弯曲。这就是造成弯桩的主要原因。此时，管桩还可能达不到最终贯入度，继续施打易使管桩打断。

 

　　（2）预应力管桩弯桩的预防。

 

　　①弯桩往往不容易被发现。因为施打过程中管桩的贯入度没有明显的变化，不会像断桩那样发生贯入度突变。所以施工前要认真分析地质资料哪一部分地质可能出现弯桩，并在图上标示。当发现桩长与地质资料不符时，应立即停止施打，用测绳量出已入土的桩长是否与配桩长度一致或用电灯照看桩内壁看桩身是否发生弯曲，从而确定管桩是否发生断裂或弯曲。

 

　　②采用抗裂弯矩更好的AB型管桩和针对地质情况使用开口桩尖进行施工。

 

　　③施工时应从地质情况复杂的地段开始施工。在采取了各种方法都不能减小弯桩的现象，就应该考虑采用其他桩基础（如：钻孔灌注桩基础），从而避免造成经济损失。

 

　　（3）预应力管桩短桩的预防。

 

　　①详细分析地质资料，在出现短桩和入岩深度较浅的地段，要及时往管桩内浇灌混凝土进行封底来保护基岩。

 

　　②在施工过程中，合理安排打桩顺序，先深后浅。对已打的管桩可采用高应变的方法进行检测，检查管桩的承载力是否满足设计要求。如果不能满足设计要求，可以采用加桩的方法来降低单桩的承载力。

 

　　③对管桩进行复打，使收锤贯入度再次达到设计要求。但要注意施工工艺，防止管桩桩头被打碎。

 

　　3、土工格栅施工

 

　　（1）施工要求：

 

　　①土工格栅应在软基处理后、填土前铺设。

 

　　②铺设时，沿主受力方向土工格栅不宜搭接；沿非主受力方向，土工格栅宜采用搭接法连接，搭接长度不宜小于0.1m，并用高强塑料扎扣扎牢，之后沿搭接方向每隔4m设置一个门钉，门钉压入土中0.3m。

 

　　③桥涵及复合地基路段土工格栅的主受力方向交替沿路堤纵、横向铺设。

 

　　（3）质量要求：

 

　　①铺设土工合成材料应按图纸施工，在平整的下承层上全断面铺设。铺设时，不允许有褶皱，应用人工拉紧，可采用插钉等措施固定土工合成材料于下承层表面。土工合成材料的两侧回折长度应不小于2m。

 

　　②土工合成材料在铺设时，应将强度高的方向置于路堤轴线方向。

 

　　③土工合成材料摊铺后应及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下，间隔时间不应超过两天。

 

　　④土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机。填料卸在土工合成材料上面，必须卸在已摊铺完的土面上。卸土后应立即摊铺，以免出现局部下陷。

 

　　四、结语

 

　　本文主要介绍了软地基处理中预应力管桩加土工格栅施工技术及质量控制，对软基处理有一定的指导意义。但是由于经验的欠缺，不当之处敬请同仁专家不吝赐教。本人会在今后工作中不断进步，不断改进。