前言

 

　　PTC管桩处治路基在高速公路建设中应用越来越多，尤其是在改扩建项目中（防止不均沉降）。该工法是高速公路路基处治施工中，经过探索、总结、提高形成的，在公路工程施工领域，具有很好的指导、借鉴作用。该方法有以下几个特点：

 

　　（1）本工法对路基的深厚软土地基加固提出了一种有效的处理方法。

 

　　（2）满足地基承载力，提高基底密实度及地基承载力。

 

　　（3）施工速度较其他类型桩快，工期能够得到保证。

 

　　（4）施工质量易于控制，有保证。

 

　　预应力管桩处理深厚软土地基的原理是：在预应力管桩进入持力层后，通过桩顶浇筑的桩帽及桩帽上铺设一定厚度的褥垫层（以砂、碎石及双向土工格栅组成）形成复合地基，使上部荷载均匀传递到下卧土层，以提高基底密实度及地基承载力，增强新旧路基整体稳定性，有效控制工后沉降。

 

　　1、工程实例

 

　　郑漯高速改扩建第六合同段段起讫桩号为K51+100～K59+000，长7.9公里。为减少新老路基衔接的不均匀沉降及提高桥头、涵洞（通道）基底的地基承载力，根据设计要求对高填方路段、桥头、涵洞（通道）台背15米及基础底实施管桩处理。路基高填方段及桥头实施路基基底管桩处治共计6088根/共计52187米，盖板通道地基处理共计13440米，涵洞地基处理共计13373米。通过处理，保证了薄弱环节的施工质量。

 

　　2、施工工艺流程及操作要点

 

　　2.1施工工艺流程

 

　　预应力管桩加固软土地基施工工艺流程图

 

　　2.2操作要点

 

　　2.2.1施工准备

 

　　2.2.1.1管桩起吊、运输、堆放

 

　　2.2.1.1.1根据施工桩长、运输条件和工程地质情况对桩进行分节设计，初步拟定桩节长度为6～12m。

 

　　2.2.1.1.2装卸时轻起轻放，严禁抛掷、碰撞、滚落，吊运过程保持平稳。

 

　　2.2.1.1.3运输过程中，支点必须满足两点法的位置（支点距离桩端0.207L）处，并垫以楔形木，防止滚动，保证层与层间垫木与桩端的距离相等。运输车辆底层设置垫枕，并保持同一平面。

 

　　2.2.1.1.4堆放时，桩下垫木设置两道，支撑点的位置就在两点吊的吊点位置处，吊点距管桩端部0.2米处。当重叠堆放时，各层均设置垫木，堆放层数不超过三层，两端桩错落不大于0.1米。

 

　　2.2.2管桩施工

 

　　2.2.2.1沉桩顺序应符合下列原则：

 

　　2.2.2.1.1临近桥头15米范围应先施工基底管桩，再施工路基管桩。基底清表完成后，填土碾压至地面标高时，进行基底管桩施工；

 

　　2.2.2.1.2施工顺序由路基内侧向外侧进行，离结构物距离由近向远进行；

 

　　2.2.2.1.3施工顺序根据桩长和桩顶设计标高，宜先深后浅，先长后短；

 

　　2.2.2.1.4应尽量避免桩机反复行走，扰动地面土层；

 

　　2.2.2.1.5应做好施工计划，确保沉桩机运行路线既经济合理，送桩、喂桩方便施工，又保证后续工作连续。

 

　　2.2.2.2锤击沉桩施工

 

　　2.2.2.2.1管桩就位

 

　　桩机进场安装调试后，移至施工起点位置处就位，根据管桩设计高程在桩架上设置明显标记，方便观测沉桩深度。利用导杆垂直仪，使导杆调至初步垂直，而后进行管桩起吊，起吊管桩时应捆绑牢固，起吊点符合力学原理要求，根据吊装用吊索长度在距桩顶合适位置处设置吊点，以保证管桩吊起后顺利进入送桩器帽中。吊索与桩之间要加衬垫，起吊时平稳起升，避免碰撞和震动。

 

　　管桩吊起后，对准地面已划好的桩位，缓慢落下使桩尖慢慢地插入土中30～50cm，并处于稳定状态，然后用两台经纬仪进行双向垂直校正，直至桩身垂直度符合要求。

 

　　开始时应起锤轻压或轻击数锤，观测锤身及桩身等垂直度，符合要求后，即可转入正常施打。如发现倾斜，应二次调整至垂直度满足要求为止。

 

　　2.2.2.2.2沉桩

 

　　施工中根据现场地质情况，控制桩锤的打击能量，若遇到虚土或软弱土层时，应先关闭油门冷打，若每击贯入度小于100mm时，打开油门，启动桩锤进行锤击；在沉桩过程中，必须始终保持桩锤、送桩器帽、桩身中心三者在同一垂直线上，不得偏心锤击，施工过程要求连续，中途不得人为停锤。遇到异常情况，如贯入度突变，桩身倾斜或桩顶碎裂，桩身开裂等现象应立即停锤并通知监理部门。桩端入土3m后不得校正垂直度，若发现有偏差，应起拔回填后重新插入。

 

　　2.2.2.2.3接桩

 

　　2.2.2.2.3.1当管桩需要接长时，接头个数不宜超过3个且尽量避免桩头沉入土层中接桩。

 

　　2.2.2.2.3.2采用焊接接桩，其入土部分段的桩头宜高出0.5m～1.0m，加上定位板，然后把第二节桩吊放在下段桩端板上，将上、下桩段接直。上、下桩段的中心线偏差不大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。

 

　　2.2.2.2.3.3管桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷清理干净，坡口处露出金属光泽。对接后，若上下桩接触面不密实，可用不超过5mm的钢片嵌填，达到饱满为止，并点焊牢固。

 

　　2.2.2.2.3.4三个电焊工在成120°角的方向同时施焊。先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下桩固定后再拆除导向箍再分层施焊。每层焊接厚度应均匀，焊接层数不得少于三层，焊缝连续饱满。采用普通交流焊机的手工焊接时，必须用电焊条打底，确保根部焊透，第二层方可用粗电焊条4mm～5mm施焊；采用自动及半自动保护焊机的，应按相应规程分层连续完成。

 

　　2.2.2.2.3.5焊接时，必须将内层焊渣清理干净后再焊外一层。坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝必须饱满连续且应每层检查，不得有夹渣，气孔等缺陷。焊接完成后，需自然冷却不少于3分钟并经监理工程师检查合格后才可进行打桩施工。夏天施工温度较高，可采用鼓风机送风，加速冷却，严禁用水冷却或焊好即打。

 

　　2.2.2.2.3.6当设计对桩接头有防腐要求时，对焊接好冷却后的接头进行防腐处理。

 

　　2.2.2.2.4成桩

 

　　当管桩送到设计深度时，可将送桩器拔起，起拔送桩器采用桩架上导向滑轮，启动卷扬机，慢慢拔起。

 

　　2.2.2.2.5桩顶标高确定

 

　　若原地面尚未施工时，以原地面标高确定；若原地面开挖并填筑透水性材料后，以填筑后透水性材料顶标高确定。

 

　　2.2.4褥垫层施工

 

　　2.2.4.1褥垫层施工工艺流程：铺设碎石—铺设中粗砂—铺设双向土工格栅—铺设中粗砂—铺设碎石—夯实。

 

　　2.2.4.2铺设褥垫层应在桩帽混凝土强度达到设计强度，经检验符合设计要求后进行，褥垫层厚度应符合设计要求，采用的级配碎石，粒径不得大于规范要求，桩间土碾压采用小型打夯机或压路机进行压实，褥垫层的摊铺厚度应确保压实厚度不小于设计厚度。

 

　　2.2.4.3土工格栅采用16#小铁丝绑扎搭接，横幅之间搭接宽度0.2m，纵幅搭接宽度2.0m。

 

　　2.2.4.4铺土工格栅前先人工整平，铺设时理顺、拉直、绷紧土工格栅，不得有褶皱和破损。

 

　　3、质量通病及预控对策

 

　　沉桩施工常见质量通病及预控对策：

 

　　3.1桩身断裂

 

　　3.1.1桩身弯曲过大、强度低，不能承受锤击的作用力。所以，桩的强度必须达到100%后，方可植桩和沉打桩，打桩区域地下障碍物必须清理干净，以防导致桩尖位移不在桩的纵轴线上。

 

　　3.1.2桩的堆放、运输、起吊过程中产生的断裂，植桩前未发现，受力后导致断裂。为此，植桩前必须严格检查桩身的外观质量，防止将断裂桩就位使用。

 

　　3.2桩顶碎裂

 

　　3.2.1根据地质条件，桩断面尺寸及形式，合理选择桩锤。

 

　　3.2.2桩顶平面是否垂直桩的轴线，不符合规程规定的不得使用，或经修改后才能使用。

 

　　3.2.3及时检查桩帽与桩的接触面处及替打木是否平整，如不平整应进行处理后，方可施打。

 

　　3.2.4沉桩时稳桩要垂直，桩顶应加草帘、胶皮等缓冲垫。

 

　　3.3桩顶位移

 

　　3.3.1同“桩身断裂”的预控对策。

 

　　3.3.2采用井点降水、砂井或盲沟等降水及排水措施

 

　　3.3.3沉桩期间不得同时开挖基坑，需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖。

 

　　3.3.4采用“植桩法”（先钻孔，钻透硬夹层，将桩插入孔内，打至设计要求）以减少土的挤密及孔隙水压力的上升。

 

　　3.4桩身倾斜

 

　　3.4.1打桩作业区的场地必须平整

 

　　3.4.2桩机就位后，底盘应水平稳固，稳桩必须垂直

 

　　3.4.3桩尖与桩身一定要保持在同一轴线上，当桩尖在地下遇到硬物等时应及时处理后，方可施打。

 

　　3.5接桩脱裂

 

　　3.5.1连接处表面应干净，连接铁件要保持平整，焊区质量必须符合技术要求和质量标准的规定。

 

　　3.5.2接桩应严格控制上下桩中心线在同一轴线上。

 

　　3.6沉桩达不到设计要求

 

　　施工作业前必须详细熟悉现场的工程地质情况，根据地质条件、桩断面及自重，合理选

 

　　择施工机械及施工方法。

 

　　参考文献：

 

　　[1]《公路路基施工技术规范》(JTGF10—2006)

 

　　[2]《公路工程质量检验评定标准》(土建工程)(JTGF80/1—2004)

 

　　[3]《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）