剖析高鐵路基施工中預應力管樁施工技術

李斌

（中鐵二十一局集團第二工程有限公司，甘肅　蘭州 730000）

剖析高鐵路基施工中預應力管樁施工技術

李斌

（中鐵二十一局集團第二工程有限公司，甘肅蘭州 730000）

近幾年我國高速鐵路迅猛發展，與普速鐵路相比，高速鐵路對路基工后沉降控制提出了更高的要求，特別是深厚層軟土地基上的高速鐵路路基，這就需要采用更加科學、有效的處理措施？，？預應力管樁就是一種很好的地基處理的方法，管樁施工技術自日本引入，經過20多年的發展，產品已經相對成熟，現已大量的應用于高速鐵路施工中，但由于地域、環境、氣候、水土等條件的影響，存在很多區域性地質、水文等特性，給管樁施工帶來了很大的困難。通過描述濟青高鐵濰坊北站管樁施工的方法及內容以及施工過程中的心得及采取的措施，為以后遇到此類工程問題積累經驗。

預應力管樁；施工方法；二氧化碳保護焊

1　工程概況與地質

濰坊北站為高鐵站，里程為DK189+531至DK192+337.56，正線長度2.807km。本站基底全部采用PHC管樁加固，樁徑0.4m，樁間距2.4m，樁長17～30m。

線路主要以填方通過沖洪積平原區，地形平坦開闊。地質主要以粉土及粉質粘土為主。

地下水埋深10.8～14.4m，水位季節變化幅度3～5m。

2　工程特點

1）濰坊北站地基處理全部采用PHC管樁施工，主要地層為粉土及粉質黏土，由于區域性、氣候、環境等因素的影響，地層的硬度與地質勘查結果偏差較大，造成了管樁施工困難。

2）由于地下水位季節變化幅度大，為防止整體沉降，沉樁時不能以貫入度控制，只能以設計樁底標高控制。

3）濰坊北站施工工期短、任務重，考慮到濰坊北站局部段落距離村莊較近，錘擊法噪音大的特點需采用靜壓法施工，液壓靜力壓樁機噸位大，不利于運輸和倒運，因此為滿足施工需求，保證質量，爭取盡快的完成施工生產目標，采用靜壓法及錘擊法兩種相互配合進行施工。

3　施工方法及內容

3.1管樁的驗收、堆放、吊運

3.1.1管樁的進場驗收

管樁進場后，按照《先張法預應力混凝土管樁》（GB13476-2009）的國家標準及地方標準對管樁的外觀、樁徑、壁厚、樁身彎曲度、樁端頭板的平整度、樁身強度以及樁身上的材料標識等按規范進行驗收，填寫驗收記錄，并審查產品合格證明文件，把好材料進場驗收關。根據設計及施工規范要求等級將不符合要求的管樁清退出場。

3.1.2管樁的堆放

現場管樁堆放場地應平整，采用木墊按二點法做相應支墊，且支撐點大致在同一水平面上。當管樁在場地內堆放時，不超過4層；當在樁位附近準備施工時單層放置，且必須設支墊。管樁堆放按照不同型號、規格分類堆放，以免調運施工過程中發生差錯。

3.1.3管樁吊運

單根管樁吊運時采用兩頭勾吊法，豎起時采用一個吊點吊樁，吊點設在距樁上端0.293倍樁長處。管樁起吊運輸過程中平穩輕放，以免受振動、沖撞。

3.2引孔

3.2.1鉆機就位

鉆機就位時，要事先檢查鉆機的性能狀態是否良好。保證鉆機工作正常。保證樁位附近平整，把鉆機開到樁位旁，鉆頭的中心正對樁位標注點。

3.2.2成孔

1）鉆進多采用減壓鉆進，即孔底的鉆壓不超過鉆桿、錘頭、壓塊重力之和的80%（扣除浮力），以避免或減少斜孔、彎孔和擴孔現象。不同地層采用不同類型的鉆頭和鉆壓，根據本工程土層情況，采用普通旋挖鉆頭。

2）在不同的地層采用不同的鉆速。

3）鉆頭和鉆桿停留在孔內時不能終止鉆孔，因為土的壓力會阻止它們轉動，從而可能使鉆機被粘留在所鉆的孔內（卡鉆）；在鉆孔時，不準將鉆桿反轉，因為驅動體和頂端體的螺紋連接可能被松開，這會使得鉆具掉落在孔內。

4）按鉆孔深度要求，鉆桿可通過連接鉆桿來加長鉆孔深度，但鉆桿總重，不準超越樁架底盤的最大負荷。

5）鉆孔引孔達到深度后，經現場工程師鑒定后確認終孔深度，確認鉆孔達到深度后終孔，進行一次清孔，清孔時將鉆頭提離孔底10～20cm空轉。

6）鉆機機身垂直度控制主要依靠機械自帶平衡儀表及交叉兩個經緯儀或吊線錘。

7）孔口鉆孔排出的土方由挖機配合整平或外運，以不影響后續施工。

3.3沉樁

錘擊采用重錘低擊，墜錘落距不大于2m。打樁開始時應用較低落距，第一節垂直度偏差控制在0.5%以內，其他節管樁垂直度控制在1%以內，垂直度控制使用垂直方向的兩個帶刻度的長條水準尺或鋼卷尺配合兩個線墜控制，垂直度符合要求后壓樁。確認樁錘、樁帽與樁身保持在同一軸線上，管樁插入樁位中心后，先用樁錘自重將樁插入地下30～50cm，樁身穩定后，調正樁身、樁錘、樁帽的中心線重合，使之與打入方向成一直線。當入土達到一定深度，確認方向無誤后，再按規定的落距錘擊。

在錘擊施工時，為避免樁頂的損壞，在樁帽或送樁器與樁之間埋設彈性襯墊，經輕打壓實后的厚度不小于120mm，嚴禁用樁送樁的施工方法進行。施工打樁過程中防止偏移。

3.4接樁

1）接樁均采用鋼端板焊接法連接。接樁時，其入土部分樁段的樁頭高出地面0.5～1.0m。上、下節樁段保持順直，錯位偏差不大于2mm，同時保證焊縫飽滿連續。

2）下節樁的樁頭處宜設導向箍以方便上節樁就位，上下節樁軸線偏斜控制不大于0.3%，并應使各節偏斜反向錯開。

3）管樁對接前，上下端板表面應用鋼絲刷清理干凈，坡口處露出金屬光澤，對接后，若上下樁接觸面不密實，存有縫隙，可用厚度不超過5mm的鋼片嵌填，達到飽滿為止，并焊接牢固。采用普通電弧焊，焊接層數不得少于兩層，內層焊碴必須清理干凈后方能施焊外層，焊縫應飽滿連續。

4）焊接時宜先在坡口圓周上對稱點焊4點～6點，待上下樁節固定后拆除導向箍在分層施焊，施焊宜對稱進行。

5）焊接完成后，需自然冷卻不少于8min后才可繼續施工，嚴禁用水冷卻或焊好即打。

3.5送樁或截樁

為將管樁打到設計標高，需要采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長4m。設計送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復使用。

當管樁露出地面或未能送到設計頂標高時，需要截樁。截樁要求必須用專門的截樁器，嚴禁用大錘橫向敲擊、沖撞。

送樁完成后，移動調整機械進行下一根管樁的施工。

4　施工心得及措施

4.1管樁施工的優點

PHC樁采用C80混凝土，強度高；鋼筋采用預應力螺旋筋，抗裂性好，因此成樁質量可靠，不易損壞。實際施工中，可做到現場清潔，文明施工，有利于現場標準化管理。

在施工過程控制中，能有效的控制管樁的長度。避免出現偷工減料的現象，大大地提高了工程的整體質量。

4.2管樁接樁

管樁的連接可采用焊接、法蘭盤連接或機械快速連接（螺紋式、嚙合式），在中國大部分管樁連接采用焊接的方式，濰坊北站管樁施工連接采用普通電弧焊，按設計要求焊縫層數為3層，電弧焊焊接容易夾渣，要求內層焊碴必須清理干凈后方能施焊外層，大大的增加了焊接的時間，不利于施工的進度，改用二氧化碳保護焊，可有效的提高施工的效率。焊接過程中如遇下雨、大風要做好防雨、防風措施。

二氧化碳氣體保護焊：在手工電弧焊的基礎上，利用二氧化碳氣體做為保護氣體，其工作原理與手工電弧焊相同，只是手工電弧焊利用藥皮做保護，并沒有本質的區別。兩者之間焊縫成形原理相同：二氧化碳氣體成形好，焊接速度快，不用換焊條，節省時間，提高效率；二氧化碳氣體便宜，成本低。

施工中焊接冷卻時間必須要保證不少于8min，不能為加快施工進度，而縮短冷卻時間，要自然冷卻，這是管樁施工質量控制的重中之重。

4.3管樁垂直度控制

在管樁施工過程中，管樁的垂直度控制尤為重要，它與管樁沉樁質量密切相關，垂直度控制不好，就容易發生爆樁、斷樁等一系列的問題，實際施工中，管樁垂直度控制標準是用經緯儀測角控制，但實際情況不允許，所以可以使用互成90度的鉛垂線控制其垂直度，也可采用長條水準尺控制。

根據現場實際情況，采用帶刻度的長條水準尺控制其垂直度為宜，其精度為0.1%，完全可以滿足施工需求，在大面積管樁施工中投入機械多及惡劣天氣情況下，完全適用，價格不高，操作簡單，可提高施工效率。

4.4管樁施工輔助措施

濰坊北站地層較為特殊，土質遇水、遇風較為松散，地下土層較硬，地質勘查土層的硬度與實際相差較大；水位季節變化幅度3～5m，設計意圖管樁要穿越地下水層，樁底作用在下層粉質粘土層上，避免水位季節變化幅度較大，造成站場整體沉降，導致管樁施工困難。根據現場實際情況經研究采用增加樁尖（不同形式的樁尖），配樁形式（減小單根的樁長），增加錘重等方法進行試樁，現場地質與設計相符，試樁結果顯示，可穿透第一層粉土層，無法穿透第二層粉土層，第二層粉土層硬度較大，故選取引孔的方法進行試樁，引孔的依據采用《建筑樁基技術規范》（JGJ79-2002）要求，對預鉆孔沉樁，預鉆孔孔徑可比樁徑小50～100mm，深度可根據樁距和土的密實度、滲透性確定，宜為樁長的1/3～1/2；施工時應隨鉆隨打。根據之前的試樁結果，具體引孔深度可根據先前試樁的情況，以穿透第二層粉土層及結合規范要求進行試樁確定。

4.5試打的順序

按規范要求對于密集樁群，自中間向四周進行或向兩個方向對稱施打；當一側毗鄰建筑物時，由毗鄰建筑物處向另一方向施打；根據設計標高，宜先深后淺；根據管樁的規格，宜先大后小、先長后短。濰坊北站管樁施工采用的是引孔輔助施工，宜選用隔樁跳打的方法進行施打，可增強土的擠密效應，提高樁身質量。

5　結語

通過對濰坊北站地基處理預應力管樁施工，取得了一定的效果，施工進度和質量達到了預計的目標，化被動為主動，積累了一定的經驗，為今后高鐵施工類似工程地質的處理具有借鑒和參考意義。

［1］ 《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）［S］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［2］ 《鐵路工程地基處理技術規程》（TB10106-2010）［S］.北京：中國鐵道出版社，2010.

TQ639.2