摘要：随着我国铁路建设事业的迅猛发展，高铁路基工后沉降要求越来越高，松软土路基地基加固处理方法多样，预应力管桩地基加固作为一种切实有效的地基处理方法，已经得到广泛应用，如何规范管桩施工工艺，保证施工质量，值得我们去探讨研究。本文通过沪昆客专江西段路基施工说明管桩在地基加固中容易出现的一些通病，实践了一些防范措施和整改措施，对类似工程有一定借鉴意义。
关键词：高铁路基 管桩加固 地基处理 施工工艺
1.前言
近来年，预应力管桩在高铁路基施工中的应用越来越多，其自身的优点已得到了许多设计、施工、建设等单位的认可。预应力管桩具有规格化生产、成桩质量易于控制和检查，施工周期较短，沉桩质量比砼灌注桩有保证，经济性较实心方桩好，施工现场噪音小、对环境污染小、振动小、检测方便等特点。京沪、哈大等高铁工程已有了很多的成功经验，但试桩和施工沉桩中经常出现异常情况（爆头、断桩、承载力不够、桩体倾斜、接头断离），作为一名现场技术人员，通过许多工程的实践，从解决现场施工存在的实际问题进行分析，给施工沉桩提出一些处理措施，从而更好地提高桩基施工的质量，为高铁建设服务。
2.工程概况
沪昆客专江西段三标四分部DK506+369.005～DK508+655.605段路基设计类型为松软土路基，全长2286.6m，其中DK506+369.005～+700.00和DK507+906.00～DK508+655.605段地基采用PHC-AB400-95预应力管桩加固，桩径0.4m，桩间距2m，桩长9～35m，按正方形布置，设计单桩承载力1000KN。桩顶设C30钢筋混凝土桩帽，桩帽尺寸140（长）×140 （宽）×35（高）cm。管桩桩尖采用C35钢筋混凝土预制，施工采用筒式柴油锤锤击沉桩，标准锤重7.3t。桩基施工完毕后进行承载力检测和桩身质量检测，单桩载荷试验抽检率为桩数的0.2%，且不小于3根，低应变动力试验，抽检率为桩数的10%。.
3.主要地质情况及风险分析
3.1地质情况
垄岗地貌，地势起伏较大，地表以下1～3m为粉质黏土，3～12.6m为为黏土，棕红色，硬塑，12.6m～35m为千枚岩、变质砂岩。地下水较发育，埋深2～12m，为第四系空隙潜水，地下水无侵蚀性。
3.2施工风险分析
3.2.1管桩击打过程中出现“爆头”现象
原因分析：①送桩器与桩之间未加设弹性衬垫。②桩身倾斜，桩头局部受力。③锤击方法不对。④管桩存在质量问题。
3.2.2管桩击打过程中出现“断桩”现象
原因分析：①桩身质量问题。管桩混凝土等级不足、预应力筋配置不够、出厂前养护不到位都会对管桩质量造成严重影响。在运输、吊装、存放过程中不规范，会导致桩身强度降低，甚至破坏。桩身质量不合格，在打桩过程中很容易断裂。②设计问题。地质复杂时，管桩选型不当，如存在硬夹层或孤石，施工过程中无法打到持力层而又不及时调整桩长就容易断桩。持力层选择不当，如进入持力层的深度过大，在打桩过程中很难打到设计深度或持力层岩面起伏较大而桩长不灵活调整等。设计中如选用桩径不当、间距过密，也容易出现断桩。③施工问题。施工中桩身垂直度控制不到位，接桩焊接不规范等均是导致断桩的原因；基坑开挖过程中大型机械作业也可能碰断管桩，造成断桩，边坡开挖较深，土体失稳侧压力较大也会造成断桩。
3.2.3管桩施工不规范，承载力不满足设计要求
原因分析：①施工中出现断桩现象。②没有按照设计收锤条件收锤。
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3.2.4管桩沉桩倾斜度过大
原因分析：①预制桩质量差，其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形，最易造成桩倾斜。②桩机安装不正，桩架与地面不垂直。③桩锤、桩帽、桩身的中心线不重合，产生锤击偏心。④桩端遇石子或坚硬的障碍物。⑤桩距过小，打桩顺序不当而产生强烈的挤土效应。
4.施工对策
4.1管桩击打过程中出现“爆头”现象
处理措施：①打桩过程中，送桩器与桩之间应加设弹性衬垫，起到缓冲作用，衬垫可采用麻袋、硬纸板等。②严格控制桩身打入过程中的垂直度，对倾斜率超标的管桩进行尽早处理，防止“爆头”。③管桩施工应遵循“重锤低击，低档收锤”的原则，注意控制落距。④管桩进场时应进行外观质量检查，并验证质量证明资料，合格后方可使用。⑤桩头损坏部分应截去，桩顶不平时应修切或修垫平整。
4.2管桩击打过程中出现“断桩”现象。
预防措施：①严格控制桩身结构强度。为了确保桩身质量，要求管桩出厂前应至少有14d龄期，在管桩运输、吊装、存放过程中严格按照施工规范执行，进场管桩需有质量证明资料，合格后方可使用。②认真做好试桩工作，根据试桩工艺试验确定各种参数，如实际打入桩长远小于设计桩长，可通知设计现场确认，不能盲目的在达到收锤条件后强行击打管桩到设计深度，这样很容易出现断桩。针对个别特殊地段，可采用厚壁桩，高抗弯桩替代，虽然增加了成本，但从减少断桩和缩短工期的角度看，还是比较经济的。③严格按照管桩施工工艺施工，利用经纬仪、线锤、水平尺做好过程中桩身倾斜度控制，接桩焊接工艺满足图纸及规范要求，严禁边打桩边开挖，开挖宜在打桩全部完成并至少隔15d进行，待桩间土体内的应力消散后方可开挖。
处理措施：针对不同情况，分别采取措施处理。如果断裂处未发生错位现象，可以采取接桩处理；如果因桩型（管桩中心直径偏小）及荷载值较大或严重断裂等原因不宜采用接桩法处理的管桩，采取补桩处理。
4.3管桩施工不规范，承载力不满足设计要求
预防措施：①按照上述预防断桩的方法进行作业。②严格按照收锤条件进行控制，如按收锤条件控制后出现大面积桩体承载力不合格，应及时与设计联系解决。
处理措施：①补打。可以采用原位补打和加桩补打两种处理方案。原位补打最好两次打桩间隔时间不宜过长，间隔时间长桩身与土体会形成整体，打入难度加大，但当二次打入10cm左右后，桩体入土速率会大幅增大，不要停锤直到达到收锤条件方可收锤。加桩补打桩位最好布设在不合格桩群中心，最少保证50cm水平距离，避免土体挤密，桩体难于打入。②增大桩帽，这种办法适合于不合格桩零星分布的情况，在合格桩与不合格桩上浇筑整体桩帽。该方案需要做受力检算，得到设计、监理认可后方可采用。
4.4管桩沉桩倾斜度过大
预防措施：①混凝土预制桩进场时应进行外观质量检查，并验证质量证明材料，合格后方可使用。桩头损坏部分应截去，桩顶不平时应修切或修垫平整。②桩锤、桩帽与桩身应在同一直线上，打桩时，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%，严禁采用移动桩机强行回扳的方法纠偏。施工中采用经纬仪或线垂检查管桩施工中的垂直度。若垂直度超出误差范围，须拔出重新定位打设。③打桩一般原则为“先两侧，后中间”。可同时考虑现场地形条件、土层情况、桩距的大小、桩机移动的方便，桩间地面干扰情况等决定。④施工前进行场地整平，打桩机组装过程中要安排专人测桩架的垂直度。
处理措施：①补桩加固，即在检测报废的桩附近增加预应力管桩或钻孔灌注桩以补足设计上的承载力要求。②压密注浆，即通过在管芯中添置钢筋笼后再注入砂石混凝土进行补强。
③改变基础底板形式，一般是将原设计桩帽改为整板基础。
5.结束语
本文依托沪昆客专江西段三标工程实践总结出一套完整的管桩地基加固施工常见问题及预防处理措施，对指导实际工程具有一定的借鉴意义。实践证明，处理后的管桩经桩检（小应变、静载试验）后，合格率100%,在保证施工质量的前提下，既节约了工期，又节省了成本，且处理方法简易可行，有推广应用价值。
论文作者:李航
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
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