摘要：随着高速公路建设，所面临的软土地基问题会越来越多。预应力管桩加固软土路基在高速公路软基处理中推广，具有较大的经济效益和社会效益。预应力混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。本文以湖北省高速公路建设中遇到的软土路基处理设计方案案例做简要分析。
关键词：软土路基；预应力管桩；施工
1、现场情况
武深高速第1合同段K4+540～K4+820段设计为软土路段的填方路堤方案，中心填方高度6.2～8.3m，原设计K4+600～K4+820段采用CFG桩进行处理，桩长10～24m。本段路堤施工完成后，于2017年8月初拟进行路面施工时左幅路基发生了沉降及侧向滑移，具体滑移段落为K4+660～K4+700，滑移引起左幅路基出现多条呈圆弧状张拉裂缝，最内侧裂缝距路基中线约11m，裂缝最宽约20～30cm，表观深度约1～1.5m，路基坡脚处边沟向外侧推移约1m。通过后期持续观测，裂缝持续加剧、扩大，最内侧裂缝距路基中线约9m。
根据现场调查、地勘资料对路基破坏状况进行了分析后，需对本段路基进行地基加固处治。
2、处治方案
对出现滑移裂缝段路堤（K4+640～K4+730）按最内侧裂缝控制进行台阶开挖，台阶宽度及高度均按2m控制，开挖底面按原CFG桩顶标高控制，并对原CFG桩桩头处进行清理，以露出桩头。
对本段开挖后路堤（K4+640～K4+730）滑移范围内基底采用预应力管桩加固，预应力管桩设计长度24m，布设于原CFG桩正中间，间距原则按2m控制，与原CFG桩间距相同，如遇管桩与已施工CFG桩冲突时，可根据实际情况适当调整管桩桩位。
预应力管桩加固完成后对本段开挖路堤进行回填，回填材料及压实标准按原设计执行，并对开挖的台阶处铺设三向土工格栅进行补强，以减少差异沉降。
因K4+540～K4+820段路堤填高及软土厚度均比较大，经过分析计算及同类工程类比，为保证后期路基安全，对本段路堤左侧坡脚设置反压护道加固。反压护道顶面宽度为5m，反压高度按其上路堤坡高4m控制，护道外侧按1：3左右坡率刷坡。
3、预应力管桩复合地基处理施工要求
预应力管桩设计参数：
预应力薄壁管桩设计桩径为400mm，壁厚70mm，采用正方形布置，桩间距2.0～3.5m。搅拌桩顶部铺设50cm厚碎石垫层，垫层底面和顶面分别铺设一层三向土工格栅。
预应力混凝土薄壁管桩宜工厂预制、现场焊接节长，根据单桩总长设置每节长度，单节长度一般7～11m，桩身混凝土强度等级不小于C60。预应力混凝土薄壁管桩设矩形桩帽，桩帽边长1.2m，厚度0.35m，桩帽混凝土强度等级不小于C30。预制管桩应符合现行《先张法预应力混凝土薄壁管桩》（JC 888）、湖北省地方标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》（DB42）的规定。
预应力薄壁管桩设计压桩力为90t。
4、预应力管桩施工工艺
a、施工准备：施工前应进行场地平整，并清除场地内影响沉桩的高空及地下障碍物。
b、仪器、设备准备：预应力管桩推荐采用静力压桩机施工，压装机最大压桩力应不小于200t，压桩速度≥1m/min，一次压桩行程1.5m～2.0m，静压机自带压力表并经过标定。施工现场应配备有起吊设备，其起吊能力宜大于5t。
c、施工前应进行成桩工艺试验，预应力薄壁管桩试桩数量不得少于2根。
d、沉桩前应按设计文件进行放桩、标记桩位，桩基就位时，应对桩位进行复测。
e、沉桩时，管桩的倾斜率应严格控制，第一节管桩起吊就位插入地面时的倾斜率不得大于0.5%，如果超差应及时调整，调整时必须确保桩身不裂，必要时应拔出重插，当桩尖进入硬土层后，严禁采用移动桩机等强行回扳的方法纠偏。
f、静压法施工沉桩速度不宜大于2m/min。沉桩时宜将每根桩一次性连续施工到底，尽量减少中间停歇时间。避免在接近设计深度时进行接桩，遇有较难穿透的土层时，接桩宜在穿透该层土后进行。
g、当管桩需要接桩时，其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5～1.0m。下节桩的桩头处宜设导向箍，接桩时上下节桩段应保持顺直，上、下节桩应接直焊牢，错位偏差不宜大于2mm，逐节接桩时，节点弯曲失高比不得大于1/1000桩长，且不得大于20mm。焊接时应先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上、下节桩固定后拆除导向箍再分层焊接，焊接层数不得少于两层，焊缝应饱满连续。
h、停止沉桩标准应同时综合场地岩土工程条件、设计桩长、压桩力、贯入度等因素并综合考虑试桩参数后确定。一般情况下当沉桩至接近设计桩长，且设计压桩力下静压沉桩的稳压时间不小于3min、油压值持续上升时，可以停止沉桩。
i、送桩：当桩顶沉至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行动态检查送桩深度。送桩器下端宜设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。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。在同一地质类型的地段，若出现静压力显著增加或送桩时静压力显著减小等异常情况，需暂停施工并及时报告监理，必要时增加静力触探等施工勘察补钻资料，分析和找出原因后提出处理措施。
j、桩帽施工：沉桩、送桩结束后，报请监理进行验收，验收合格后才可进行桩帽施工。桩头开挖后进行应整修，形成土模，然后按照设计要求绑扎钢筋，浇注砼并进行桩头养护。
5、预应力管桩工程质量检验
a、管桩运到工地后，应对其规格、型号、尺寸、外观质量等进行全面检查，不符合要求的桩禁止使用。
b、成桩后应进行荷载试验，检验单桩承载力，抽检频率应为总桩数的0.2%～0.5%，且不应少于3根。
c、预应力薄壁管桩其他工程质量检验标准详见下表：
预应力薄壁管桩质量标准
6、路基质量验收标准
验收时，应保证路基已基本沉降稳定，有足够的水稳定性和强度稳定性。对受地下水影响的路段，应先进行排水处理。路床顶面压实度按重型压实标准不得低于96%，路基顶面回弹模量值不小于60Mpa，其顶面检测的弯沉代表值不大于180×10-2mm。必须在路基全面检查验收后，才能开始路面施工。
7、路堤沉降稳定观测设计
1）施工不应再雨天进行，施工中应注意施工过程及施工完成后的地基变形情况。路堤观测项目如下：
2）施工期间宜按路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于10～15mmm、坡脚水平位移速率每昼夜不大于5mm控制路堤稳定性。当沉降或位移超过
标准时，应立即停止路堤填筑。
地基沉降稳定观测项目
3）地表沉降观测断面在一般路段宜每100m～200m布设一处；软基处理路段的桥头设置不少于1个观测断面；在地基条件差、地形变化大的部位应加密设置观测断面。
4）沉降观测在施工期应每填一层观测一次；路堤填高达到设计高度之后应每天观测一次；临时中断施工或加载间隙期，可3d观测一次。
8、结束语
预应力管桩在软土路基工程应用，需要根据不同地区的具体施工环境，展开地质资料收集工作，为理论设计打下坚实的基础，从而实现公路工程质量的有效提升。
参考文献：
[1] JGJ∕T 406-2017 预应力混凝土管桩技术标准.
论文作者:苏红旗
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/4
标签：预应力论文; 路堤论文; 管桩论文; 路基论文; 薄壁论文; 桩头论文; 混凝土论文; 《基层建设》2018年第10期论文;