PHC樁在海相軟土地基處理中的應用

蒙誠

摘要：蘭州至海口高速公路欽州至防城港段工程項目施工區域為廣西地區典型的海相軟土分布區，軟土性質差、分布多、厚度小，部分路段出現厚度較大淤泥層，可采用PHC管樁進行軟基處理。文章結合該工程實例，根據相關參數計算，對平面設計及樁型設計進行了細化，并提出了PHC管樁施工的控制標準及施工重難點注意事項。施工后通過承載力檢測，滿足設計要求，證明PHC樁在海相軟土地基處理中具備較好的應用效果，值得推廣。

關鍵詞：PHC樁;海相軟土;地基處理

中圖分類號：U416.1文獻標識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.013

文章編號：1673-4874（2021）01-0048-03

0引言

近年來，隨著經濟飛速發展，我國基礎設施建設的速度和體量也逐步加快。21世紀前，公路項目多向內陸發展，其利在于民;而21世紀后，公路覆蓋面逐漸擴展到沿海地區，其利在于運。而在沿海地區，最常見的公路施工難題便是軟基處理。由于特殊的環境及地質情況，海相軟土具備高含水量、高壓縮性、結構強度差等特性，若直接作為路基，則會引起路面沉降極大、車輛運行期間陷落等嚴重事故問題，因而針對沿海公路，軟基處理在技術及造價上，都占比極大。近年來，多用于房建基礎的預制管樁逐漸在市政公路行業上嶄露頭角，尤其是PHC管樁，以其強度高、施工便利等特性成為沿海公路軟基處理方法中的佼佼者。本文即以蘭州至海口高速公路欽州至防城港段工程為例，闡述PHC管樁在其中的應用。

1工程概況

1.1工程簡介

蘭州至海口高速公路廣西南寧經欽州至防城港段改擴建工程是廣西公路網主骨架縱向干線桂海高速公路的重要路段，也是廣西壯族自治區“六橫七縱八支線”高速公路網中“縱6”線南丹至東興高速公路的主要構成路段。本項目為五期工程，即欽州至防城港段，全長30.02km。

根據該項目的使用功能、路網規劃、交通量預測結果，并充分考慮項目所在地區的綜合運輸體系、遠期發展等，經論證蘭州至海口高速公路廣西南寧經欽州至防城港段改擴建工程擬采用設計速度V=120km/h的高速公路標準，雙向八車道，路基寬42m;汽車荷載等級為公路-I級;設計洪水頻率：特大橋為1/300，一般橋涵及路基為1/100。其余技術標準執行《公路工程技術標準》（JTGB01-2014）。

1.2工程地質概況

根據野外地質調繪及鉆探揭示，勘察區段內地層主要由第四系人工堆積層（Qme）、沖洪積層（Qal+pl）、第四系殘坡積層（Qel+dl）、志留系上統防城群（S3fn）、志留系下統連灘群（S1ln）組成。其中第四系沖洪積層（Qal+pl）中的）第2層（QAL+pl-2）為淤泥質黏土，局部為淤泥，灰黑、淺灰色，軟～可塑狀為主，土質軟硬不均，局部混細砂或富含有機質，具腥臭味，局部已完成自重固結。該層主要分布于山間溝谷、山間洼地及河流階地地中下部，于K3+225通道的ZK2、K6+574通道的ZK1、K24+664通道的ZK1有揭示，厚度為1.05～3.30m。此層土為典型的海相軟土，工程性質較差，為確保沉降及承載力滿足公路基數相關指標，需針對其進行特殊地基處理設計及施工。

2軟土地基處理方案

2.1海相軟土特征

本項目所經區域欽州一防城港一線位于我國大陸南端海岸線側，為典型的廣西海相軟土分布地區。海相軟土除具備一般軟土所存在的高含水量、高壓縮性、結構強度差等性質外，還存在含砂量大，保水呈流塑～軟塑狀態等特性。根據相關學者研究可知，本區域海相軟土除上述特征外，還存在廣西地區特殊的成因特性，主要表現在以下幾點：（1）廣西沿海地區自古以來水生動植物種類繁多，為我國南端最為著名的水生植物聚集區，因而動植物死亡腐爛后，軟土內多含腐殖質成分，腐臭味較重;（2）欽州-防城港地區軟土沉積歷史較短，隨著海水運動變化而帶來整體軟土層的厚度不均，且在大尺寸上多呈點斑狀分布，整體處理難度較大，對工程勘察提出了較大的考驗;（3）廣西地區海相軟土對超載預壓極其敏感，超載的作用時間直接影響整體軟土的次固結變形效果與速率。

2.2軟土地基原處理方案

根據第一節的地質分析可知，表層填土層厚度不均，厚度在0.10～11.00m變化;淤泥層厚度較薄，在1.05～3.30m間變化。根據本工程區域軟土地質特性，考慮其點斑狀分布的特點，大范圍處理顯然是較為浪費的，故針對需要處理部位，設計采用換填及強夯等施工便利的處理手段。主要原則如下：（1）場地填土厚度大，承載力低，作強夯處理;（2）流塑～軟塑狀黏土（QAL+pl-2）土質軟弱，作換填處理。

2.3軟土地基變更處理方案

施工單位進場施工至K12+350～K12+410段時發現，左幅軟基開挖至設計深度1.5m后，經觸探檢測深度約5.1m、5.4m才能滿足150kPa的設計承載力要求。根據設計要求軟基深度超過2.5m，不適用換填法進行軟基處理。考慮到素混凝土樁施工時間長、投入人工機械較多，故不采用。結合現場地質情況及觸探試驗，可以滿足特殊路基設計圖中的設計要求，為盡快完成此段加寬路基填筑，經四方現場一致決定：

（1）對K12+350～K12+410段左幅軟基進行錘打預制樁施工，預制樁平均長8.0m，施工完成后樁頂蓋上管帽。

（2）K12+350～K12+410段左幅長60m，平均寬度為13.5m，按樁距1.5m施工預制樁360根，加蓋管帽360個。

（3）預制樁頂面增加長約60m，平均寬度為13.5m，一層50cm厚的砂礫墊層，砂礫墊層頂部和底部各設一層土工格室，變更工程量以現場實際收方為準。

3PHC樁設計及施工標準

3.1PHC樁詳細設計方案

圖1中B為軟基處理寬度，S為PHC樁間距，本次設計為1.5m。樁頂需設置砂礫墊層50cm，頂底部各放置一層土工格室。墊層設置到坡腳外1m的位置，并采用厚30cm的黏土進行封層，坡腳位置處的泄水管入水口設置土工布包裹碎石的反濾層。土工布采用SNG-PP-300-3型聚丙烯針刺非織造土工布，其單位面積質量為300g/m²，厚度≥2.4mm，幅寬≥3m，縱橫向斷裂強度≥9.5kN/m，縱橫向斷裂伸長率≤50%，垂直滲透系數≥5×10^-2cm/s，縱橫向撕破強度≥0.24kN，CBR頂破強度≥1.5kN。PHC樁采用PHC-300-70A樁型，外直徑為30cm，壁厚≥7cm，樁身混凝土強度為C80，樁帽采用C30鋼筋混凝土預制樁帽，如下頁圖2、圖3所示。

3.2設計標準

PHC樁樁體規格容許偏差如表1所示。

PHC樁樁體工后表觀檢測偏差如表2所示。

4PHC樁施工要點

（1）PHC樁施工可采用振動錘擊法或靜壓法施工，由于海相軟土本身強度較低，采用自由落錘打樁機易造成樁周軟土四散，導致表面不均，故宜選用三點支撐履帶式自行式柴油打樁機。如施工現場附近有房屋或錘擊法受限制的地方，則改為靜壓法施工，可有效控制振動影響，確保施工安全。

（2）根據本文2.1節海相軟土特征分析，廣西地區海相軟土對超載預壓極其敏感，超載的作用時間直接影響整體軟土的次固結變形效果與速率，故大規模施工前，需選在有地質鉆孔的位置進行試打，根據試驗段結果確定整體施工的相關技術參數，確保施工期間軟土性質不受擾動而變化較大。

（3）當樁頂填土高度<0.5m時，嚴禁用大型壓路機進行碾壓施工。

（4）如錘擊或靜壓過程中，軟土從樁側流出或擠出，影響PHC樁施工時，可采用壓送空氣、水或水泥漿的方法進行平衡，避免施工期間整體地面沉降較大，造成對周邊建筑等的不良影響。

（5）PHC樁施工到位后，若樁身仍有不穩狀態出現，則應立即從樁側進行注漿，確保樁底地層穩固牢靠，樁底土層承載力增加，保證PHC落底穩定。

（6）施工完成后，需進行單樁承載力檢測及復合地基承載力檢測，需滿足單樁承載力特征值≥350kN，復合地基承載力≥150kPa的設計要求。若無法滿足承載力要求，需考慮樁周加固或變更設計等。

5結語

（1）海相軟土除具備一般軟土所存在的高含水量、高壓縮性、結構強度差等性質外，還存在含砂量大，保水呈流塑～軟塑狀態等特性。廣西地區海相軟土對超載預壓極其敏感，超載的作用時間直接影響整體軟土的次固結變形效果與速率。因而考慮施工時間因素，根據淤泥的厚度分別采用換填及PHC樁處理是合理的，既能提高施工速度，又可以控制造價。

（2）PHC樁施工前宜先選取有代表性的試驗段進行施工，根據試驗段反饋的施工結果動態調整設計參數及施工參數，能有效提高施工效率，避免施工中的浪費。

（3）根據施工后承載力檢測試驗可知，工后承載力滿足設計要求，能確保路基整體穩定，保障公路行車安全，證明PHC樁在海相軟土處理中具備較好的處理效果，值得在類似項目中推廣。

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