先張法混凝土預應力管樁在軟弱基礎橋臺處理中的應用

摘 要：先張法混凝土預應力管樁具有抗壓強度高、方便施工、縮短工期、施工不受季節限制等優點，被廣泛地應用于各類橋梁工程基礎中，但管樁抗側彎較薄弱，在軟土地基中施工，或在挖土過程中稍有不慎便會發生傾斜、裂縫。從而影響工程質量乃至整個工程的安全。軟弱基礎橋臺的處理工作難度較大，主要是由于這種基礎施工環節相對比較復雜。先張法混凝土預應力管樁是一種比較常見的軟弱基礎處理方法，施工人員需要充分結合自身工作經驗，對施工方案進行詳細地掌握，同時明確技術要求和施工方法，在技術規范的基礎上提升施工的整體效率，提升軟弱基礎的穩定性，同時最大限度地發揮先張法混凝土預應力管樁的重要作用。本文中主要分析先張法混凝土預應力管樁在軟弱基礎處理工作中的應用情況。

關鍵詞：軟弱土質；裂縫；傾斜；偏位斷樁；加固處理；質量控制

1 工程概況

某公路工程屬于山嶺重丘路段，地基為軟土，其厚度從4米到8米不等。軟土路基的含水量超過80%，而且孔隙最大為2.9。從實際的測試結果中可以看出天然的地基可以承載的總重為50kpa，而且埋藏的深度、強度都比較低，壓縮性相對較高。由于地基多數為軟土，因此，路基的填土高度可達5-7m。公路預計施工時間為24個月。為進一步保證施工的整體穩定性，避免出現沉降問題，在實際的施工中，施工人員主要采用的是先張法混凝土預應力管樁施工技術，對沉降結果以及檢測結果進行細致地分析，保證施工狀態達到最佳。

2 先張法混凝土預應力管樁的原理及特點

對于先張法混凝土預應力管樁來說，行業標準還沒有得到具體地制定，因此在應用過程中更多地是參照類似技術操作方案。現場控制工作有專業研究人員管理，而且符合國家規定相關標準。如果先張法混凝土預應力管樁所預設應力值不同，就會出現不同程度彎矩狀態，從這一點上說，可以將其分為A、B、C以及AB等不同類型。其結構和特點之間也存在著一定差異性。第一，單樁本身承載力相對較高，混凝土可達到C80強度，同時預應力管樁所能夠承載重量可以達到2500kN～3200kN。可見，這種結構對軟土路基進行處理，優勢比較突出。第二，先張法混凝土預應力管樁抗彎性較佳，而且無論是從質量上還是穩定性上看，都符合軟弱基礎施工要求。第三，預應力管樁應用范圍比較廣，而且其防腐蝕性也較強。第四，施工速度，經濟性等方面都能夠達到標準。因此，在實際施工中得到了廣泛地應用。

3 橋臺基礎處理中先張法混凝土預應力管樁工藝技術要求

對于山嶺重丘的公路軟弱基礎建設工程來說，每一處管樁在應用之前，都應該進行試樁工程。一般情況下，工程樁數量不能低于3根，樁位應該設置在打孔位置附近，樁體的長度和周圍的地質條件，也就是軟弱基礎的程度之間應該成正比。在先張法混凝土預應力管樁打樁之前，施工人員應該在其上面做好標記，包括樁體的長度、埋設深度以及錘子可敲擊的次數等等。在正式打樁的時候，專業施工人員需要對施工的相關記錄表進行按時填寫，同時還應該對施工記錄進行詳細地分析。施工人員需要明確施工順序，如果先張法混凝土預應力管樁和建筑物相差不遠，而且施工場地相對來說比較廣闊，施工人員就應該采用從四周向中間的順序進行；如果先張法混凝土預應力管樁接近周圍的建筑物，則應該從建筑物的一端開始從遠到近施工，試樁的長度也應該按照從長到短來進行，盡量提高管樁的利用率。

在施工的過程中，如果先張法混凝土預應力管樁的長度不足，需要接長，那么樁頭應該預留在地面以上1米的距離，而且預留的管樁數量不能多于4個。如果接長部分的管樁需要以焊接的形式進行，則焊接的層數不能低于2層。在施焊前需要對索要焊接的部位清理干凈，焊縫應該達到一定的飽滿度。在樁體焊接之后，需要冷卻一定的時間才能夠用鐵錘進行敲擊，否則就會造成樁體的斷裂。冷卻的時間不能低于8分鐘，在此過程中不能即可用冷水處理。可見，在施工的過程中，先張法混凝土預應力管樁的試樁和正式施工都會遇到各種不同的問題，只有根據具體的情況進行，采用正確的處理方案，才能夠保證軟弱基礎處理工作的有效性。管樁施工工作的相關規定需要施工人員牢記在心，并且應用到實際的工程當中。

當達到收錘標準而尚存有較長的樁長時，樁的外露部分應進行切割，應使用鋸樁器對樁頭進行切割，嚴禁采用大錘橫向敲擊截樁或強行扳拉截樁。為了避免因碰到地下孤石而致使打入困難，應在每根管樁的第一節管節配備樁尖，以確保管樁的順利施打。可采用鋼板制作樁尖，其規格及類型應根據地質條件及設計要求選用，建議使用封口型樁尖。

收錘標準應滿足設計要求，即以進入樁端持力層2m、最后貫入度不得超過80cm/10擊為控制標準。用于施打先張法混凝土預應力管樁樁機。可根據PHC樁設計長度與施工成本，結合實際現場地質情況選用。目前，管樁施打方式主要有錘擊式和液壓式兩種。而具體采取何種形式，應根據地質條件予以選用。在選擇樁錘時，必須充分考慮樁形狀、尺寸、重量、入土長度、結構形式以及土質、氣象等條件，并掌握各種錘特性。樁錘夯擊能量必須克服樁貫入阻力，包括克服樁尖阻力、樁側摩阻力和樁回彈產生能量損失等。如果樁錘能量不能滿足上述要求，則會引起樁頭部局部壓曲，難以將樁送到設計標高。

4 橋臺基礎處理中的工程質量控制措施

一般情況下，在橋臺基礎施工完每一處先張法混凝土預應力管樁后，應按設計要求進行以下幾個方面的檢測：首先，必須進行單樁荷載試驗3根，及復合地基堆載模擬試驗2點，其承載力要求分別為：單樁承載力不得小于500kN，復合地基承載力不得小于300kPa。其次，必須進行高應變無破損檢測及低應變無破損檢測，其檢測頻率需根據各個項目的合同協議書或習慣而定，一般為：高應變檢測0.5%，低應變檢測5%。最后，當管樁生產數量達到30000延米時，必須作為一個檢驗批隨機抽取2根管樁，并委托具有相應檢測資質的檢測單位進行“抗裂彎矩”及“極限彎矩”兩項指標的試驗，外徑為40cm。

5 結語

對于山嶺重丘公路建設工作來說，不僅質量要高，工作效率也要高。但是，由于山嶺重丘區公路建設工作本身存在著一定難度，要想做好公路建設工作任重道遠。當樁頂出現裂縫時，出現這種情況多數是采用頂壓式靜壓樁機或錘擊式樁機施工，在樁尖下部有相對比較堅硬土層時，靜壓值過大或錘擊數過多造成。而裂縫位置如發生在深度8m～10m以下時，一般是由于地基土上部軟土層較厚，在上下二節樁接樁部位出現，大多發生在接樁部位和樁箍筋間距變化處。此類管樁為缺陷樁，樁承載能力和耐久性大大降低。從整個工程中可以看出，軟弱基礎是影響工程建設重要因素。公路工程對地基的要求相對較高，如果是軟弱基礎進行處理，主要采用的是先張法混凝土預應力管樁技術。先張法混凝土預應力管樁，作為一種山嶺重丘軟弱基礎處理方式，由于匯集了其它軟弱基礎處理方式的所不具有眾多優點，在未來將會演變成這一軟弱基礎處理領域的主要地位。由于未來發展方向的明確性，為了更好地對它的施工質量、技術性能進行科學管理，在工程管理日臻規范的環境下，在有可能條件下，公路建設領域，應該擁有一套可適用于公路工程、具有施工指導意義的先張法混凝土預應力管樁施工規范，以區別于建筑工程技術規范，讓先張法混凝土預應力管樁設計、施工及在山嶺重丘區領域中發揮它更為重要的作用。

參考文獻：

[1] 莊一舟，黃福云，錢海敏，等.PHC管樁-土相互作用受力性能擬靜力試驗[J].中國公路學報，2017（4）：42～51.

作者簡介：

邱軍廷（1978年6月生），男，河南平頂山人，工程師，本科；研究方向：道路與橋梁。