預(yù)應(yīng)力管樁在高速公路擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

周榮華

（河北省高速公路石黃管理處，河北 石家莊050000）

預(yù)應(yīng)力管樁是一種細(xì)長空心等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件，采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝制作而成。預(yù)應(yīng)力管樁具有質(zhì)量可靠、施工速度快、造價低等特點(diǎn)。管樁樁身的混凝土強(qiáng)度較高，其軸向承載力較高，但是其鋼筋使用量少，因此抗拔承載力較低。管樁在以下情況下不適合采用：（1）土層中存在較多的障礙物，或存著管樁難以穿越的堅(jiān)硬土層；（2）持力層較薄，且其上覆土層較為松軟。

1 工程概況

本工程為某高速公路擴(kuò)建工程。為了滿足日益增長的交通流量的需要，更好地實(shí)現(xiàn)公路的服務(wù)功能，需要對該高速公路進(jìn)行擴(kuò)建。工程全長248.32km，其中軟土地基長92.34km。在本工程中進(jìn)行擴(kuò)建的主要任務(wù)是將路基兩側(cè)進(jìn)行拼接加寬，從而將原有的4車道改成8車道。本工程路線上存在較多的軟土地基，土層厚度不均，最大的可達(dá)到30 多米。因此在本工程中采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行軟土路基的處理。

2 預(yù)應(yīng)力管樁的施工與質(zhì)量檢測

在本工程中采用的預(yù)應(yīng)力管樁的直徑主要為300～400mm，為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁，其施工采用靜壓法。預(yù)應(yīng)力管樁施工的主要內(nèi)容包括：地表處理、壓樁、澆筑樁帽、鋪筑碎石墊層和加筋網(wǎng)。

2.1 準(zhǔn)備工作

2.1.1 路基底板施工技術(shù)

（1）對地表進(jìn)行清理，確保其上無雜草、樹根，并對地表進(jìn)行整平。

（2）在路基外側(cè)開挖排水溝。

（3）將地表25cm 厚度的土進(jìn)行翻松，并摻加適量的石灰進(jìn)行壓實(shí)。

（4）在地表上填筑20cm石灰土，并進(jìn)行壓實(shí)。

2.1.2 設(shè)備要求

在施工前，應(yīng)配置各種相關(guān)的施工機(jī)械和設(shè)備，主要包括靜力壓樁機(jī)、起重機(jī)、長掛車、水準(zhǔn)儀、皮尺、直尺以及錘球繩等。施工機(jī)械和設(shè)備應(yīng)確保有滿足連續(xù)施工要求的數(shù)量。在施工前還應(yīng)做好各種機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)和調(diào)試工作，從而確保機(jī)械處于正常運(yùn)作狀態(tài)。

2.1.3 其他準(zhǔn)備工作

熟悉實(shí)際工程的勘察資料和設(shè)計文件，充分掌握工程的具體情況，并確定合理可行的施工方案。在施工現(xiàn)場準(zhǔn)備開闊平整的場地以作為管樁的臨時堆放場所。

2.2 預(yù)應(yīng)力管樁的施工

2.2.1 施工流程

圖1為預(yù)應(yīng)力管樁施工流程圖。

圖1 預(yù)應(yīng)力管樁施工流程圖

2.2.2 預(yù)應(yīng)力管樁的施工技術(shù)要求（1）樁位放樣

根據(jù)設(shè)計圖紙的要求在施工場地內(nèi)確定坐標(biāo)控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，從而以此為基準(zhǔn)采用經(jīng)緯儀進(jìn)行樁位的放樣。接著采用消石灰進(jìn)行樁位的標(biāo)記，并在樁位處設(shè)置小木樁。

（2）壓樁

用鋼繩綁住樁身，將其緩慢地移入樁機(jī)，接著進(jìn)行樁機(jī)的調(diào)平，其中包括樁機(jī)調(diào)整對中和垂直度的檢查。當(dāng)?shù)谝还?jié)樁入土深度達(dá)到30～50cm之后，應(yīng)對樁深進(jìn)行垂直度的檢查，確保垂直度誤差控制在0.5%以內(nèi)，然后即可開動壓樁裝置正式開始壓樁施工。在施工過程中應(yīng)詳細(xì)記錄壓樁時間和壓力表讀數(shù)。應(yīng)確保壓樁施工連續(xù)進(jìn)行，同時將速度控制在1 ～2m/min之間。

（3）接樁和焊接要求

當(dāng)接樁時，應(yīng)確保樁頭高出地面1m 左右。首先應(yīng)在下節(jié)樁的樁頭上設(shè)置定位板，接著將上節(jié)樁吊放在下節(jié)樁的端板上，采用定位板使兩節(jié)樁上下順直，其錯位誤差應(yīng)控制在2mm 以內(nèi)。在進(jìn)行管樁焊接之前，應(yīng)先采用鐵刷對其端面進(jìn)行清理。在進(jìn)行正式焊接時采用分層焊接的方式。首先在坡口四周對稱點(diǎn)焊6 點(diǎn)。焊接層數(shù)應(yīng)控制在2層以上，同時層與層之間的焊皮應(yīng)確保干凈。樁頭焊接完成之后，應(yīng)使其自然冷卻8min以上。

（4）送樁

在送樁之前，應(yīng)采用水準(zhǔn)儀對地面標(biāo)高進(jìn)行測量，并在送樁桿上做好標(biāo)記，在送樁施工過程中，應(yīng)嚴(yán)密跟蹤施工的動態(tài)情況。應(yīng)在送樁器的下端設(shè)置樁墊，應(yīng)確保樁墊的厚度均勻。

（5）終止壓樁

在正常情況下，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求選擇送樁的壓力。當(dāng)送樁深度達(dá)到設(shè)計高程之后，所施加的壓力應(yīng)持續(xù)10min，同時當(dāng)每分鐘中樁的下沉量不超過2mm 即可認(rèn)為送樁結(jié)束。當(dāng)在同一土層情況的路段進(jìn)行壓樁施工時，如果出現(xiàn)靜壓力明顯增大或者明顯減小的情況時，應(yīng)立即停止施工，并上報監(jiān)理工程師，在分析事故發(fā)生的原因，并解決問題的基礎(chǔ)上方可繼續(xù)進(jìn)行施工。

（6）預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量及檢測要求

表1 所示為預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量及檢測要求。

表1 預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量及檢測要求

（7）截樁

壓樁施工完成后，如需進(jìn)行截樁，在截樁過程中，應(yīng)采取措施確保截樁后管樁的質(zhì)量，避免對管樁的質(zhì)量造成不利影響。在截樁時，嚴(yán)禁采取大錘硬砸的方式。截樁時應(yīng)首先采用鋼箍將不截斷部分的樁端包緊，作為其保護(hù)外殼，然后沿著鋼箍的上邊沿鑿槽，槽應(yīng)貫穿樁體，接著采用錘子將混凝土打下，最終采用氣割法將鋼筋切斷。

3 預(yù)應(yīng)力管樁樁帽的施工

（1）當(dāng)預(yù)應(yīng)力管樁施工完成之后，應(yīng)上報監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查，確保其質(zhì)量符合要求之后，即可開始進(jìn)行樁帽的施工。

（2）根據(jù)樁帽的具體尺寸，在樁頭位置處設(shè)置模板。

（3）根據(jù)設(shè)計圖紙的要求進(jìn)行鋼筋的綁扎，完成之后即可進(jìn)行樁帽混凝土的澆筑，最后按照養(yǎng)護(hù)要求進(jìn)行一定期限的養(yǎng)護(hù)。

（4）如表2所示為預(yù)應(yīng)力管樁樁帽施工質(zhì)量及檢驗(yàn)要求。

表2 預(yù)應(yīng)力管樁樁帽施工質(zhì)量及檢驗(yàn)要求

4 碎石墊層和加筋網(wǎng)的施工

（1）本工程所采用的墊層材料為軋制碎石。碎石應(yīng)滿足干凈、無垃圾等雜質(zhì)的要求，同時應(yīng)確保級配良好，最大粒徑應(yīng)控制在50mm以內(nèi)。

（2）當(dāng)進(jìn)行第一層碎石墊層的鋪筑時，應(yīng)采用推土機(jī)進(jìn)行整平，同時在碎石的縫隙中填充石屑，接著采用振動壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)處理，一般情況下應(yīng)采用200kN的激振力。振動壓實(shí)時應(yīng)先進(jìn)行1～2遍的穩(wěn)壓，最后在進(jìn)行3～4遍的振壓。

（3）鋼筋網(wǎng)的加工應(yīng)采用點(diǎn)焊的方式，同時應(yīng)對其采取一定的防銹措施。在放置時鋼筋網(wǎng)，應(yīng)確保其與底下的碎石墊層能夠有效的貼合在一起。

（4）鋼筋網(wǎng)放置完成之后，則應(yīng)進(jìn)行第二層碎石的鋪筑，其施工過程和要求與第一層碎石墊層相同。

如表3所示為碎石墊層和加筋網(wǎng)的施工質(zhì)量及檢測要求。

表3 碎石墊層和加筋網(wǎng)的施工質(zhì)量及檢測要求

5 施工效果

本工程軟土路基施工完成之后，根據(jù)后期的沉降觀測結(jié)果來看，大多數(shù)路段每月的平均沉降量在0～3mm 之間，到目前為止，累計的總沉降量最大僅為30mm。這說明在本工程中采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行軟土路基的處理能夠滿足設(shè)計的要求，同時也說明本工程在預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中施工質(zhì)量控制良好。由于地質(zhì)情況往往較為復(fù)雜，因此采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行軟土路基處理，應(yīng)對地質(zhì)情況進(jìn)行充分徹底的勘察。

6 結(jié)語

對某高速公路路基兩側(cè)進(jìn)行拼接加寬，該公路存在較多的軟土地基，土層厚度不均，最大的可達(dá)到30 多米，采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行軟土路基處理。本文重點(diǎn)探討預(yù)應(yīng)力管樁在公路軟基中的施工技術(shù)。從工程實(shí)施效果來看，預(yù)應(yīng)力管樁具有質(zhì)量可靠、施工速度快、造價低等優(yōu)勢，可有效地應(yīng)用到同類工程當(dāng)中。

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