PHC管樁地基處理技術在道路工程中的應用

隋 乾 馬鴻健 董昭君

(1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266061； 2.青島市城陽區公路事業發展中心，山東 青島 266109)

1 概述

1.1 PHC管樁定義

預應力管樁有兩種型號：一是先張法預應力混凝土管樁代號為PC，其混凝土強度不得低于C60；二是先張法預應力高強混凝土管樁代號為PHC，PHC樁的混凝土強度等級不得低于C80。本文主要對PHC管樁在道路工程中的應用進行詳細闡述。

當軟土路基厚度較小時(≤4 m)，因換填法、強夯、拋石擠淤等路基處理方式具有施工工期短、造價低等優點，因此PHC管樁法不具備明顯的優勢，但當軟基厚度不小于6 m時，采用管樁法能夠充分發揮其作用，因此常在濱海等軟基較厚時使用。

對比碎石樁、沙樁等路基處理方法：根據GB/T 50783—2012復合地基技術規范，采用的是摩擦樁，屬于復合地基，也能夠滿足道路路基承載力要求，因此也較為合適，但由于工期較緊張，因此在施工工期較短時，依然推薦采用PHC管樁。

為避免道路不均勻沉降，一般PHC管樁聯合土工格柵進行路基處理。根據JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范，管樁為樁基礎，深入泥巖后能夠達到路基強度要求，滿足沖擊荷載；采用1.2 m×1.2 m樁帽，并設置土工格柵及褥墊層，能夠有效保證樁間土的不均勻沉降，從而滿足地基承載力要求。

1.2 作用原理

當軟土深度在7 m以內時，往往需將管樁打至持力層(入巖深度≥1 m)，以作為端承樁使用，并按照貫入度控制其入持力層深度；當軟土深度不小于7 m時，一般作為摩擦樁使用，無需打入持力層，但需經過計算確定樁長。無論是端承樁還是摩擦樁，最終管樁需與周邊土形成復合地基，共同承受荷載，因此檢測時需滿足復合地基承載力要求。

1.3 管樁選擇

1)適用條件：預應力管樁適應于設防烈度在8度以下的軟土路基不小于4 m厚時使用。道路路基中，因道路路基允許整體沉降，往往選擇直徑較小的管樁，一般選擇直徑為300 mm～500 mm外徑管樁。其編號為管樁類別代號-外徑-型號-壁厚-樁長，例如青島本工程實例為PHC-300-A-70-L。

2)管樁型號選擇：根據L14G407預應力混凝土管樁圖集，建議采用型號在AB型以上的管樁：抗震設防烈度不小于7度、工程地質條件較復雜、設計等級為甲級、腐蝕環境下等，因為此圖集主要針對房屋建筑等，在道路路基中僅供參考，因此建議道路路基仍采用A型300 mm外徑的管樁。

2 工程實例

2.1 地質情況

道路路段樁號K0+000～K0+800段，素填土厚約2 m，下層為厚約2 m～6 m的淤泥質黏土，底層為強風化泥巖。樁號K0+800～K1+800段，素填土厚約2 m，下層為厚約2 m～4 m的淤泥質黏土，底層為6 m以上深度的黏土。

結合地質情況，本次實施全線采用管樁施工工藝，樁號K0+000～K0+800路段按照端承樁控制，樁長4 m～8 m；樁號K0+800～K1+800路段按照摩擦樁控制，樁長按11 m控制逐步加長。

2.2 施工工藝

1)樁號K0+000～K0+800段管樁處理施工工藝。

此段道路管樁采用端承樁，根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范中，當樁端達到風化巖時，應以貫入度控制為主，樁端標高為輔，樁的控制貫入度在2 cm/10擊～3 cm/10擊。因地勘報告按規范每隔50 m做探孔，地下土質可能具有突變性，或按照樁長控制時未打入巖層一定深度，具體樁長必須通過靜載試驗及復合地基承載力試驗檢測。先結合現場實際進行試樁，保證控制最后3次10擊在3 cm以內，以0.5 m數量級增加樁長。通過試樁及靜載試驗滿足后，確定此段道路樁長，并按貫入度控制樁底標高進行大范圍打樁。局部樁頂過高的需進行截樁，使管樁頂面標高一致，避免道路路基沉降。

2)樁號K0+800～K1+800段管樁處理施工工藝。

此段道路管樁為摩擦樁，按樁長控制，預先打入11 m樁進行靜載試驗，試驗未通過時，按0.5 m數量級增加樁長，直至通過靜載試驗，確定樁長后，大范圍實施。

3)管樁布置一般采用梅花形布置，間距約2.5 m，不建議采用正方形布置，因梅花形比正方形管樁密度大，相當于每10根約增加1根管樁。

4)在已完成管樁的樁位，設置樁帽，鋪設土工格柵、30 cm級配碎石+砂礫土找平層，形成20×20 m見方的試驗段，進行復合地基承載力檢測，復合地基承載力須不小于150 kPa。

2.3 注意事項

1)遇到現狀道路采用其他路基處理方式無法采用管樁施工時(如拋石擠淤工藝，管樁無法打入軟土路基)，需結合現狀取消管樁設置，另行采用其他路基搭接處理。

2)管樁位于雨水口處的，將雨水口移動至無管樁位置。

3)管樁位于檢查井處的，結合管線位置圖實際確定管樁長度，使管樁位于檢查井以下。

4)在管樁間的管線施工時，須注意施工安全，防止管樁因周邊土層破壞導致倒塌。

5)對于市政道路，局部位置車行道下存在管線，當存在管線時，可結合具體管線位置布置樁位，設置管樁平面圖以指導施工，可以在此位置處設置正方形布置，但間距宜適當縮小，以本工程為例，管樁布置間距控制在2 m～3 m之間。若管樁與管線平面及豎向存在沖突，可適當調整管線平面位置，若管線位置不可調整，應保證管線平面及豎向，適當調整管樁平面位置。

6)車行道處管樁布置中心間距大于3 m時，需路面結構層以下換填2 m砂礫土。

2.4 管樁計算

管樁樁長計算與軟土路基土質的側阻力及深度有關，主要參考規范為JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范。計算并驗收時需驗收單樁豎向承載力及復合地基承載力，對于道路工程，可不計算單樁豎向承載力。以本工程為例：

單樁豎向承載力=樁周長×(素填土厚度×樁側承載力特征值+淤泥厚度+樁側承載力特征值)+樁端承載力特征值×樁面積。

面積置換率=樁直徑×樁直徑/(1.05×樁間距)/(1.05×樁間距)。

復合地基承載力=0.9×面積置換率×單樁豎向承載力/樁面積+0.95×(1-面積置換率)×處理后樁間土承載力特征值(按照60 kPa考慮)。

3 結語

管樁路基處理目前需借助建筑等地基處理規范進行路基計算，但用于道路路基效果較好，對于較重要的工程效果顯著，具有施工工期快、軟基沉降小等特點，但由于投資較高，可進行多方案比選，最終選用較合理方案。