1、 前言

 

　　2010年福建省高速公路建设目标基本拟定：总投资计划从去年的300亿元增加到400亿元，建成通车5个项目，续建25条，开工建设10条；根据福建省交通运输厅规划，预计到2015年省内高速公路里程将达到5000KM，2012年公路里程达到3000KM，在未来几年还将规划建设2000KM。福建省做为沿海省份，地质条件复杂多样，公路建设时常遭遇不同路基情况，软土地基是经常遇到的形式之一。省内某段高速公路全程200多KM，双向6车道，宽24m，按照原计划设计，公路路基采用碎石桩处理方案，经专家现场试验，不能达到设计要求，后改为预应力混凝土管桩方案，结果表明预应力混凝土管桩能显著提高公路地基的承载力，满足设计标准和要求。

 

　　2、 公路软土地基处理方案

 

　　公路工程某标段因上跨铁路，其分离式立交桥桥头最大填土高度14m，其他地段填土高度也在4m以上。地基处理要求挖除旧边沟并回填到原地面标高，回填压实度达到91%以上，使用预应力混凝土薄壁管桩进行地基处理。管桩直径为Φ40cm，壁厚6cm，混凝土强度为C60，承载力标准值600～900kN。根据路基填土高度及地质情况使用不同的桩长，设计桩长最大为24m，最小为6m。预制管桩按标准长度成桩，成桩长度分为6m、7m、8m、9m和10m共5种规格，长桩可通过多桩进行组合，接长采用焊接法接桩。桩位平面按梅花形布置，每侧加宽路基设4排桩，桩间距为2.7m，桩顶现浇混凝土桩帽，混凝土强度为C20，桩帽尺寸为：长100cm，宽100cm，高30cm。桩帽内设置Φ16mm钢筋网片，间距为10cm，并通过连接钢筋与预应力混凝土管桩钢端帽焊接牢固。桩帽上部铺设30f碎石垫层，垫层中部设置单层双向高强钢塑土工格栅，二者形成复合地基。

 

　　3、 施工技术要求

 

　　3.1施工工艺流程

 

　　预应力混凝土管桩的施工工艺流程为：测量定位→布桩→桩机就位→吊装管桩→管桩对中调直→静压管桩→接桩(如果需要)并检查焊接情况→静压管桩→送桩到位后终止压桩→桩质量检验→开挖桩帽基坑并检验→桩帽钢筋网片加工、安装→浇注桩帽混凝土→养生。

 

　　3.2技术要求

 

　　(1)管桩的运输与吊装。管桩运输时必须使用平板车辆，采用钢制弧形托架叠放且≯5层，并用钢丝绳捆绑固定，管桩的悬臂长度≯1.5m。选择平整场地堆放，堆放高度应≯3层。吊装时采用两端起吊法。

 

　　(2)压桩。用钢丝绳捆绑桩身单点起吊，平稳移入桩机，桩机调平并与设计桩位对中，然后进行桩体垂直度检验，保证桩体垂直度偏差≯1%桩长。压桩时液压抱桩器的握桩力应控制在8～12kPa范围内，防止握力过大造成爆桩，压桩速度应≯1.0m/min，保持连续匀速压桩一次到位。如果发现压桩过程中桩体偏心，应随时进行垂直度调整，发现进桩困难时应放慢压桩速度。

 

　　(3)接桩与焊接。当管桩需要接长时，可在桩头露出地面50cm左右时使用电弧焊机进行桩端焊接，上下桩头保持顺直，其错位误差应≯3mm。焊接前用钢丝刷对两节管桩钢端帽进行清洁，使钢端帽结合处露出金属光泽。先在坡口处点焊4～6个点，待上下节管桩固定后拆除导向箍对称焊接，内层焊渣清理干净后方可进行外层焊接，要求焊缝饱满连续，焊缝自然冷却8～10min后方可继续压桩，禁止使用冷水冷却或者焊好后立即压桩。

 

　　(4)压桩顺序。遵循“先长桩、后短桩，先边桩、后中桩”的原则进行。

 

　　(5)现场记录。压桩施工时，应由专人做好施工记录或开启自动记录设备，管桩的施工现场记录是检查管桩施工质量的重要依据之一。

 

　　4、 施工注意事项

 

　　4.1严格控制压桩速度，一般以1m/min左右为宜。当遇到大块障碍物影响压桩时，应降低压桩速度，避免桩体出现偏位现象。

 

　　4.2应采用液压式静压机压桩，严禁使用锤击式打桩机压桩。因为锤击式打桩机落锤瞬间的冲击力较大，会破坏原有路基的稳定。特别是路基含水量较大时，连续多次的冲击振动会使路基土发生液化，在路面荷载的作用下使路基产生滑动，造成原有路基及路面的开裂，严重时导致原有路基滑坡。

 

　　4.3管桩施工完毕，若有高出地面的桩头应予以保护，严禁施工机械碰撞。需要凿除多余桩头时，可用人工一点点地凿除，禁止用重锤猛烈敲击。

 

　　5、 管桩质量控制

 

　　5.1混凝土预应力管桩质量

 

　　必须对进场管桩进行外观检查、尺寸检查和抗裂性检验。检查管桩是否有裂缝，端部平面是否倾斜，外径、壁厚和桩身弯曲是否符合规范要求；检查管桩的产品质量保证书、合格证、检验报告等是否齐全。

 

　　5.2严格按批准的施工方案组织施工，施工方案要措施合理，施工流程清晰。

 

　　5.3定期检查静压管桩机械传感设备是否完好，根据地质情况及时调整压桩机的配重质量，保证桩机配重与管桩的设计承载力相适应。

 

　　5.4垂直度控制

 

　　压桩现场必须配备专用测量仪器，用2台经纬仪、夹角90°进行垂直度监测，发现管桩垂直度不符合要求时应及时纠正。

 

　　5.5在压桩过程中如果遇到硬土层或大石块时不能用力过猛，应降低压桩速度进行压桩。

 

　　6、 常见问题及防治措施

 

　　6.1桩身断裂

 

　　在压入管桩的过程中，如果桩身突然错位，出现回弹现象，则可能发生桩身断裂。主要有以下原因：

 

　　(1)桩身出现较大弯曲，在集中荷载的作用下，桩身受拉侧混凝土被拉坏。

 

　　(2)当压应力大于混凝土抗压强度时，桩身混凝土被压坏。

 

　　(3)管桩在堆放、运输过程中产生裂纹或断裂。

 

　　(4)管桩本身存在质量问题。

 

　　防治建议：加强对管桩的进场检验，确保进场管桩质量合格率100%；重视管桩的堆放、场内运输及吊装；在压桩过程中加强过程控制，发现异常情况及时处理，一旦发生桩身断裂事故，应补压管桩。

 

　　6.2压桩达不到设计要求

 

　　(1)压桩区地质结构变化幅度大，局部出现浅层障碍物或强硬持力层。

 

　　(2)地质勘探时布点不合理，勘探资料不齐全，考虑地下持力层位置有误。如果这种情况发生的区域较大，可由设计单位对地质情况补充勘探，重新设计桩长。

 

　　6.3桩顶位移

 

　　在压桩过程中，相邻管桩产生横向位移或桩体上升现象。主要有以下原因：

 

　　(1)压桩使桩身四周土体结构受到扰动，改变了土体原有的应力状态，产生了挤土效应。

 

　　(2)地下土层饱和密实，桩间距过小。

 

　　(3)压桩时土体被挤到极限密实度而向上隆起，相邻桩一起被涌起。

 

　　(4)在软土地质路段压桩时，压桩引起的土压力将相邻的桩推向一侧或涌起。

 

　　防治建议：根据土质情况调整压桩顺序，采取间隔跳打法压桩；调整桩间距，控制压桩速度；压桩期间不得同时开挖附近结构物基坑。

 

　　6.4桩身倾斜

 

　　(1)施工场地不平整，地基发生下沉导致压桩机本身倾斜。

 

　　(2)静压打桩机械维修不及时，导致桩机失稳。

 

　　(3)稳桩时桩不垂直，送桩器、桩帽及桩身不在一条垂线上。

 

　　防治建议：压桩前必须进行地基处理和整平工作，严格控制桩身垂直度，施工时可在打桩机行走路线上加垫方木等物，以保持打桩机平稳。

 

　　7、 总结语

 

　　高速公路工程建设路基质量控制的关键在于减小路基的不均匀沉降。预应力混凝土管桩在软弱地基处理方面具有明显的优势，在实际应用时，应结合工程的实际情况，优化施工方案，加强施工过程的监督管理，才能保证施工质量，打造精品工程。