高強預應力混凝土管樁（PHC）在橋梁軟基中的應用

李開封（中鐵五局一公司　,長沙　410017）

高強預應力混凝土管樁（PHC）在橋梁軟基中的應用

李開封
（中鐵五局一公司,長沙410017）

摘要：本文結合工程實例，重點介紹了高強預應力混凝土管樁（PHC）處理橋梁軟基的施工技術和控制要點，希望能供同行參考和借鑒。

關鍵詞：高強預應力混凝土管樁；施工技術；控制要點

1　工程概況

九江繞城高速公路干中灣中橋上部結構為3跨預應力混凝土箱梁，先簡支后連續(xù)；橋梁下部除3號橋臺采用樁基礎外其余墩臺位均采用擴大基礎，擴大基礎基底承載力設計為≥350KPa。施工開挖檢測基底承載力1#、2#（左右幅）地基承載力達不到設計值。針對該橋1#、2#墩基底情況進行補充勘察，地質(zhì)情況為0～4.8米為漂石土，漂石含量40%，直徑在0.2～0.3m不等，漂石之間的孔隙為黃色粘土填充。4.8～7.8米為粉質(zhì)粘土，黃色，微濕，可塑狀，含少許砂礫。7.8～15米為強風化至中風化花崗巖。綜合以上情況，該橋1#、2#墩基底需要進行軟基處理。

2　方案比選

軟土地基處理主要以控制地基沉降和穩(wěn)定性為原則，一般情況下，軟基處理可采用換填、碎石樁、粉噴樁等施工方法，但這些方法相對本項目施工有如下局限性：（1）換填土方量較大，碾壓設備難以下到基坑，換填質(zhì)量難以保證；（2）碎石樁、粉噴樁機械設備難以下到基坑，施工難度大。

相比較而言，PHC樁處理具有以下優(yōu)點：（1）施工簡捷，采用電機振動打樁錘打樁與起重機配合施工可以保證基坑的完整性，PHC樁施工完畢后直接可以施工擴大基礎；（2）PHC樁可以直接在廠家購買，施工速度快，工期短；（3）現(xiàn)場施工文明，無需水泥砂石料，無泥漿污染；（4）強度高，抗彎性能強；（5）造價低。針對該地質(zhì)情況分析和各種軟基處理方案做出詳細比較后，通過設計院、業(yè)主、監(jiān)理、施工單位幾方討論達成一致意見采用PHC樁處理干中灣中橋1#、2#橋墩軟基。

3　PHC樁處理方案概況

依據(jù)干中灣中橋1#、2#墩（左右幅）基底地質(zhì)情況，采用預應力高強度混凝土管樁（PHC-A型）加固處理，管樁具體規(guī)格尺寸為外徑300mm壁厚70mm、強度等級C80，管樁按間距1.5米間距梅花型布置，管樁穿過粉質(zhì)粘土嵌入強風化至中風化花崗巖1～2米，樁長8～10米。樁頂嵌入擴大基礎（嵌入深度0.6米）。如下圖1、圖2：

4　PHC樁施工技術

4.1 施工準備

（1）施工前，在施工區(qū)域內(nèi)保障便道通暢，能夠滿足施工機械通行；（2）清理施工區(qū)域內(nèi)的地上地下電力線路及其他影響施工的障礙物；（3）場地平整，保證場地內(nèi)排水通暢；（4）在基坑四周提前打入抗滑樁及做好其他防滑措施以穩(wěn)固基坑邊坡，防止后續(xù)振動施工產(chǎn)生基坑坍塌；（5）繪制樁位布置圖及打樁順序圖。

4.2 打樁機選擇

為了PHC樁施工完后能夠保證基坑的完整性，依據(jù)電機振動打樁錘體積小，重量輕，搬運方便，施工速度快等特點，選擇起重機配合懸吊電機振動打樁錘進行施工作業(yè)。施工機械見下表：

4.3 施工工藝

測量放樣→機械就位→喂樁→錘擊成樁→樁機移位。

4.3.1測量放樣

根據(jù)設計圖紙采用全站儀準確放出管樁處理范圍的邊線及管樁準確位置，樁位用木樁或短鋼筋頭做好標記，防止漏打。

4.3.2機械就位

機械就位時應對準樁位，垂直穩(wěn)定確保施工過程不傾斜。

4.3.3喂樁

管樁起吊后，將樁的一端送入夾持器中，扶直就位后，根據(jù)現(xiàn)場需要焊接錐形樁尖，插入地表土中0.5-1.0m深度后采用全站儀校正垂直度，通過起重機進行調(diào)整，確保管樁垂直度滿足要求。

4.3.4錘擊成樁

錘擊成樁采用DZ-60A電機振動打樁錘，起重機配合懸掛電機振動錘。

4.3.5樁基移位

施工下一根樁。

5　施工控制要點

（1）樁基需要接樁時，樁頭需露出地面0.5m，接頭處應設置套箍，并保持上下節(jié)順直。錯位偏差不能超過2mm。（2）由于PHC樁廠家預制未設置樁尖，施工時為了加快PHC樁入土進度和避免管樁碰到地下孤石導致管樁入土困難，應在樁底設置樁尖，以確保管樁能順利入土。樁尖形式設置應根據(jù)地質(zhì)情況和工地實際情況而定。（3）為確保成樁后樁身的完整性和防止樁頭被擊碎，應在樁的頂部設置2cm厚的錘墊，且施工時應經(jīng)常檢查，遇到錘墊磨損嚴重時要及時補充。（4）打樁時要求始終保持樁身垂直，并使錘、樁身保持在同一直線鉛垂線上，這不僅可以保持樁身的垂直度，還可以保證預制管樁頂免受偏心錘擊而破碎。

6　施工中出現(xiàn)的問題及應對措施

6.1管樁樁頂被擊碎而樁頂標高難以達到設計標高

原因分析：在排除預制管樁自身質(zhì)量問題以外，主要是由于地勘取樣難以全斷面實施，難以發(fā)現(xiàn)局部地方有硬夾層或孤石，同一層的土出現(xiàn)強度差異很大。樁沉入該層時，砂層越擠越密，導致樁頂擊碎，甚至樁身開裂而樁頂標高難以達到設計標高。

處理措施：（1）實踐證明在樁底增設十字型樁尖，能使PHC樁更具有導向性和較強的擠土破巖的能力；（2）當增設十字型樁尖還不能改變沉樁深度的情況下，可以適當采取植樁方法解決樁頂標高問題。

6.2樁頂偏位

原因分析：（1）喂樁時未對準樁位；（2）樁尖被孤石障礙物擠偏；（3）兩節(jié)樁施工接頭不直，樁中心線成折線形，樁頂偏位。

處理措施：樁尖對位時要準確，認真做好地質(zhì)勘察，提前做好清除方案。樁頭對接應保持上下順直，接頭嚴格按規(guī)程操作施工。

7　效果

PHC樁施工完后，我們對基坑地基承載力進行了檢測，土體通過管樁的擠密作用承載力已經(jīng)遠遠大于設計值。經(jīng)過跟蹤沉降觀測，通車半年沉降量基本上沒有，有效解決橋梁軟基處理沉降問題。

8　結語

在九江繞城高速公路干中灣中橋1#、2#擴大基礎沉入管樁后取得的效果非常明顯，基底承載力得到了明顯地加強，且施工節(jié)約了時間。綜上所述，高強預應力混凝土管樁具有較強的擠密性和固結性特點，而且施工簡單，速度快，無污染。在工期緊張的情況下采用效果尤為突出。

參考文獻：

[1]張誠厚.高速公路軟基處理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.