尾礦庫區PHC樁加筋法靜壓樁施工工程管理經驗探討

李東毅　吳萍　黃德敏

摘 要：通過介紹PHC樁加筋法在某高速公路尾礦庫段落的應用，針對尾礦庫特殊環境，分析總結了PHC樁靜壓施工過程中工程管理措施及經驗，并通過施工結果印證了尾礦庫內PHC樁施工質量和安全滿足工程規范要求，可為其他類似工程建設提供參考。

關鍵詞：PHC樁；尾礦庫區；靜壓樁；工程管理

中圖分類號：TU753.3；TU712.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.087

隨著高速公路建設的快速發展，高速公路將會遇到不同的地形及地質條件，尤其是“遭遇”尾礦庫區域深厚層軟土地質條件，面臨的設計及施工環境更為復雜，工程處理難度等級提高。一般的軟基處治技術已無法解決此項問題，而采用PHC樁加筋復合地基處理則是一種創新嘗試。但該項技術在高速公路軟基處理中應用得較少，特別是在尾砂庫區內復雜環境下應用得更少，相應的施工技術及管理經驗缺乏。本文依托實際工程，對尾礦庫區PHC樁加筋處治中靜壓樁施工及工程管理進行分析探討，并為類似工程提供參考意見。

1 工程概況

廣西桂平至來賓高速公路K172+110～K172+550段經過當地盤龍鉛鋅礦尾砂庫區。該庫區由A，B，C 3個池組成，如圖1所示。A，B池設計總庫容6.31×105 m3，總壩高15.5 m，A池內基本無積水，地表礦渣頂面平均高程約72.5 m，A池礦渣底部平均高程約52 m，礦渣土均厚約20.5 m。C池設計總庫容量為4.24×105 m3，由數個深度約10 m、面積近千平米的重晶石采坑構成，實際填筑礦渣頂部高程為71.00 m，底部平均高程約51.5 m，C池尾礦渣礦渣土均厚約19.5 m。圖1為高速公路與尾礦庫交叉的位置。

2 PHC樁加筋法設計方案

尾礦庫內多為低液限黏土和粉土，處于很濕～飽和，松散（A，B池為流～軟塑狀，C池呈軟塑狀）狀態，尤其是C池，仍處于噴填生產中，地質情況復雜；同時，考慮庫壩安全及礦方采礦問題，設計采用PHC樁加筋復合地基處理方案。PHC樁又稱“預應力高強混凝土管樁”，屬剛性樁，型號為PHC-400B-95-13-GB13476（即樁徑0.4 m、壁厚95 mm、單根長度13 m的B型預應力高強混凝土管樁），樁身為C80預應力高強混凝土；樁位正三角形布置，A池和C池的樁帽尺寸為1.4 m×1.4 m×0.35 m，A池～C池連接段樁帽尺寸為1.2 m×1.2 m×0.35 m。試樁前，樁間距和平均樁長分別為A池樁間距2.6 m，平均樁長26 m，嵌入黏土（Qel）持力層不低于2 m；C池樁間距2.2 m，平均樁長28 m，嵌入黏土（Qel）持力層不低于4 m；A池～C池連接段樁間距2.2 m，平均樁長11 m，嵌入黏土（Qel）持力層不低于5 m。

3 試壓樁試驗

在尾礦庫內組織PHC樁壓樁施工，面臨很大的技術、安全風險。為了降低管理風險，分別對A，C池進行試壓樁試驗，進而驗證設計及施工參數。試壓樁布設在尾礦池中部的設計樁位上，并在試壓樁周邊布設驗證鉆孔。試壓樁內容包括以下幾點：①壓樁全過程記錄，包括壓樁深度、壓樁力、終壓力值等；②樁穿透土（巖）層能力，包括穿透硬夾層及進入持力層深度、持力層性質等評價；③樁接頭類型及接頭施工記錄；④出現異常情況的詳細記錄等。具體的試樁試驗參數如表1和表2所示。

通過試樁試驗，進一步驗證并優化了設計，A池填土平臺厚度增加0.8 m，樁進入持力層深度減少了2 m，平均樁長減少2 m；C池填土平臺增加0.8 m，礦渣土平均厚度減少3 m，平均樁長減少3 m。整個工程因此減少了約10 000 m的PHC管樁，降低了工程造價。同時，也相應地建立起了壓樁施工質量、安全和進度控制體系，并進行了施工操練，為后續大規模施工儲備了施工技術經驗。

4 尾礦庫區PHC樁壓樁施工

4.1 PHC樁壓樁施工流程

PHC樁的壓樁施工流程如圖2所示。

4.2 尾礦庫區PHC樁靜壓樁施工管理關鍵點

多年的工程實踐已經形成了一套較為標準的PHC樁施工工藝流程，但在尾礦庫內進行PHC樁施工面臨不同的復雜環境，除了按設計及規范要求PHC樁成品質量外，還需要重點控制以下施工技術關鍵點。

4.2.1 整平填土層填筑施工

在整平填土層填筑施工中，需注意以下3個關鍵點：①尾礦庫內礦渣土屬于軟土，承載力低，在荷載作用下容易發生壓縮沉降。整平填土層高度除了考慮地質情況和設計標高外，還應充分考慮壓樁機及其施工作業時產生的荷載，預估足量沉降量，避免二次整平填土，影響施工。②整平填土施工時，如果直接堆土填筑，未分層壓實，施工時填土層本身容易發生不均勻沉降，最終會影響到樁機控制及壓樁施工質量。③盡管整平填土層考慮了設計標高因素，但樁頂標高的觀測及確認不能以整平填土層標高為參考，應在壩體外進行導線點聯測控制，尤其是在壓樁達到設計終壓力值之后，當樁頂設計標高比填土層低時，必須送樁。送樁時，應控制送樁深度，以免送樁深度過深而達不到標高。

4.2.2 壓樁施工

在壓樁施工中，施工技術關鍵點主要有以下幾個：①選擇合理的壓樁順序，控制壓樁速度，減少擠土效應及孔隙水壓力過大對沉樁質量的影響，同時減少壓樁對尾砂庫壩體穩定性的影響。本工程壓樁順序整體橫向以路基中心線向兩側的方向推進，縱向從A池、C池北側庫壩向小樁號方向推進；局部根據現場情況采用跳壓方式。②由于設計管樁較長，長徑比較大，樁體垂直度對其抗彎性能影響較大，因此要求嚴格控制樁體垂直度。第一節樁插入地基0.5～1.0 m時，整樁的垂直度偏差不得大于0.5%，否則不能繼續施工；壓樁過程中，應保持樁身垂直度偏差不大于1%，否則應停止施工，找出原因并糾正；當樁尖進入較硬土層后，嚴禁用移動機架等方法強行糾偏。③樁體混凝土完整性損壞后，會影響樁的承載力和耐腐蝕性。在壓樁時，采用與樁徑相匹配的夾具。夾具應避開直接接觸樁身兩側的合縫位置。同時，應運用送樁器和截樁器分別送樁、截樁，避免樁體端頭混凝土破損。④在填土平臺填筑時，在設計標高頂的基礎上預填了80 cm厚的土層，在壓樁達到設計標高的樁頂形成一層保護土層，可避免樁頭被樁機及其他物體碰損。終樁后，不能再送壓至填土平臺下的樁頭，應及時截樁，避免壓樁機移動時破壞樁體。⑤壓樁時，注意每一根樁應一次連續壓到底，接樁、送樁應連續進行，中間不得無故停歇。

4.2.3 接樁施工

在接樁施工過程中，需注意以下幾個關鍵點：①根據地質資料及相鄰樁施工情況接樁。施工前，采購不同長度規格的管

樁；施工時，選用合理的樁節組合，減少截樁后材料的浪費和接樁次數，單樁的拼接次數不宜超過3次。②管樁的連接采用端板焊接法，接頭強度不應低于樁身強度，焊條的選用及焊接的質量應滿足現行焊接規范要求。接樁時，下節樁的樁頭宜高出地面1.0～1.3 m，且樁頭處宜設導向箍，以便上節樁就位；上下節樁段應保持順直，中心線偏差不宜大于2 mm，節點彎曲矢高不得大于樁段長的0.1%.接樁就位糾偏時，不得用大錘橫向敲打。③對外露鋼帽進行不少于3遍的涂漆，避免尾礦庫內積水腐蝕。④盡可能地避免在樁尖端附近設計持力層時接樁。

4.2.4 終樁

終樁階段，需注意以下幾點：①本工程壓樁以壓樁力控制為主，樁長控制為輔，要求靜壓終壓力不得低于設計值。②單樁施工達到終壓值后，應進行終壓連續復壓，要求復壓次數不少于3次。靜壓施工結束后，應逐樁進行穩壓壓樁。穩壓壓樁力不得小于靜壓終壓力，穩定壓樁時間宜為5～10 s。③做好觀測措施，定時檢測管樁的上浮量和樁頂水平偏位值，觀測時間間隔應大于24 h。發現上浮現象時，應復壓，可采用引孔施工或在樁位設置豎向排水體的方式消散孔壓。④應采取有效措施封住終壓后的管樁管口，整平填土層上遺留的孔洞后，應立即回填或覆蓋。

5 施工監測及應急措施

5.1 施工監測

由于PHC樁施工的位置距離尾礦庫壩體的位置較近，在尾礦庫上組織PHC樁壓樁施工，除了控制PHC樁壓樁施工質量之外，還要考慮PHC樁施工過程擠土效應對尾礦庫壩體安全的影響。

本工程設計了地表位移觀測樁、深層測斜管、分層沉降標、土壓力盒及孔隙水壓計等監測內容，編制了監測方案，并在施工過程中全過程跟蹤監測，了解PHC樁壓樁施工對尾礦庫壩體、尾礦庫內孔隙水、尾砂沉降及橫向位移等影響規律及程度。根據現場監測發現，壓樁施工對周圍環境的影響距離在24 m以內。超過這個距離，則幾乎沒有影響。本工程中PHC樁壓樁施工對尾礦庫壩體穩定性的影響甚微，未觀測到壩體出現開裂及大規模變形情況。

5.2 應急措施

為了應對尾礦庫上PHC管樁施工引起壩體開裂變形及失穩問題，對尾礦庫壩體進行了應急加固措施設計。一旦壩體出現開裂、大規模變形等情況，立即啟動應急預案對壩體進行注漿及外圍填土加固處理。

6 施工結果

6.1 單樁豎向承載力

6.1.1 單樁承載力抽檢

根據設計要求，本工程單樁豎向承載力抽檢15根。抽檢結果顯示，管樁豎向抗壓極限承載力最小值為898 kN，最大值為998 kN，均滿足設計單樁豎向承載力449 kN的要求。

6.1.2 沉樁工況

A，C池的壓樁施工大致情況如表3所示。從表3可知，A，C池樁長差距均特別大，與地質的復雜情況吻合。沉樁終壓力也遠大于設計承載力，考慮沉樁過程對土體具有擾動影響，理論上來說，樁的承載力在靜置一段時間后還會變大。這在某種程度上說明單樁承載力是滿足設計要求的。

7 結束語

尾礦庫區PHC樁加筋法靜壓樁施工中，壓樁試驗既是設計

的延續，也是施工技術準備，整平填土層是壓樁施工的前提，壓樁和接樁是靜壓樁施工質量的關鍵，施工監測及應急預案工作的開展是靜壓樁施工的安全保障。從施工結果看，尾礦庫區PHC樁加筋法靜壓樁施工質量滿足工程設計及規范要求，施工安全、可靠，可為其他相似工程建設提供參考。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕