高速公路預應力孔樁錘擊法施工技術探究

司馬莉

（洛陽市公路事業發展中心，河南 洛陽 471000）

一、工程概況

某高速公路改擴建工程中，k1139+000～k1143+700為丘陵地貌，地層以上均屬于粉質黏土屬性的黃土，以下為泥巖和泥質礫巖層；k1143+700～k1148+423.024為河階、河漫灘區域，上面主要為粉質黏土地層，夾雜部分雜填土和粉質土，下伏為洪積卵石。因該路段地質情況復雜，擬采用預應力混凝土孔樁加固地基，通過柴油錘、雙動汽錘打樁施工。

二、施工技術要點

（一）試樁

試樁前，需根據實際情況選擇合適的施工方式和機械整平場地。該工程通過柴油錘和雙動汽錘兩種機械重錘低打的施工方式，樁身每貫入1m記錄一次用時和錘擊次數；樁身最后1m每10cm記錄一次數據，取兩次試樁的最后10cm平均值作正式施工時的停打貫入值，單位以mm計算。

（二）打樁

當地基表層土質中夾雜塊石等雜質影響沉樁時，可適當引孔。合理地選擇施工樁帽和襯墊，將8cm～10cm厚的木墊用于樁身短、貫入阻力一般的情況；15cm～20cm厚的木墊用于樁身長、土層較軟的情況，施工期間需隨時觀測并更換。打樁開始時，應起錘輕壓或輕擊數錘，待樁頭打進土體后測量樁體的垂直度，并將樁體垂直度的傾斜偏差保持在1%取值內，樁位偏差同樣不應超出樁徑的2/5范圍，當樁體垂直度和樁位偏差超過允許值時應通過固定式導桿矯正，不合格則應重打。墜錘和單動汽錘的下落距離應分別控制在2m和0.6m以內，視樁入土情況逐漸增加錘擊頻率，在預估深度或出現容易打進的情況時，應降低錘擊速度從而降低拉應力，防止樁身開裂。

（三）接樁

接樁時，應盡量縮短停打時間，防止樁身四周的土壤因恢復導致常間斷后樁身無法打入。樁頭應按照焊接式結構進行設計連接，在下節樁和地面間需預留50cm～75cm空間，方便在下節樁樁頭安裝導向箍；對上節樁的就位施工起到積極影響，將兩節樁中心線之間的偏差控制在2mm范圍內。將上下樁保持齊平，安排兩位焊工將坡口圓周對稱點按照30°～45°的焊距角點焊4處～6處，不宜間斷施工部，焊接厚度高出坡口1mm以上。

（四）成樁和穩樁

樁體施工結束后，需在樁帽施工前通過合規的防水材料徹底覆蓋并包裹樁頭，再用尼龍繩綁扎固定，避免樁體內和外界環境之間發生水分交換。

為便于預應力樁參數的檢測，樁打進土體前應在樁兩側及樁架位置設置標尺，檢測與控制成樁過程，并及時糾正成樁和穩樁過程中發生樁位偏差、樁垂直度偏差等現象。當檢測結果顯示樁體施加設計應力遠超設計值和及規范值時，應重新勘探地質條件，并在調整預應力孔樁施工工藝后重新施工，而非繼續檢測和校正嚴重偏斜的樁體。在上節預應力樁起樁就位過程中，需通過經緯儀實時監測預應力樁垂直度及變動程度，保證上下節段預應力樁中心線位于同一條垂線，將錯位偏差控制在2mm范圍內后，嚴格按照相關規范點焊接樁，將鐵片將上下節段間隙焊接牢固，并通過連續滿焊的方式防止焊縫變形。

（五）樁帽施工

按照設計方法檢測樁身實際承載力水平，待檢測結果達到設計要求后再澆筑和安裝樁帽。該工程預應力孔樁樁帽澆筑通過強度等級C30的混凝土現澆，實際澆筑尺寸為長×寬×厚=1.2m×1.2m×0.3m。測量標記出樁帽邊線后，應開挖樁帽基槽，并澆筑5cm厚的保護層。澆注混凝土時傾落高度不得超過2m，并按照梅花形間隔30cm振搗。混凝土結構實際強度達設計值的75%時按照與模板安裝程序相反的次序拆除立模，并按照設計要求覆蓋薄膜并灑水養生至少7d，在樁身強度沒有達到2.5MPa前不得承受荷載。在部分由于樁帽施工破壞樁間土的段落，碎石墊層施工之前應回填樁間土，通過人工手扶小型振動打夯機分層回填夯實，并控制好含水量，保證回填夯實的強度和穩定性。

（六）碎石墊層施工

樁帽施工后，應在其上鋪設厚度30cm的碎石墊層，并將一層抗拉應變模量至少為185kN/m的三向土工格柵材料鋪設在墊層底部。碎石墊層攤鋪分層分段鋪筑，先通過裝載機平整墊層，再通過人工修整和水準儀控制攤鋪厚度。碎石墊層外緣1m用反濾土工布反包施工，施工方式如圖1所示。

圖1 碎石墊層施工斷面圖

三、單樁承載力載荷檢測

（一）檢測方式

該工程主要通過錨樁反力裝置進行單樁承載力檢測，檢測用千斤頂量程0kN～1000kN，并將千斤頂設置在樁頂處，使千斤頂施工機械設備的工作中心與試樁中心徹底貫通。樁周增設錨樁后所施加的反力將依次通過次梁、主梁后將地錨所施加的應力傳遞至樁頂。載荷傳遞結束后通過量程70MPa、精度0.5%的壓阻壓力傳感器及RS-JYD靜力載荷測試儀開展荷載量的檢測。檢測時，單樁上放置一塊與單樁樁頭面積相當的圓形承壓板，板下用中粗砂墊平。對于所得數據，應在各級荷載施加結束的5min、15min、30min、45min和60min內測量并讀取樁頂所實際發生的沉降量，當滿足△s/△t＜0.1mm/h條件后達到穩定狀態。

（二）檢測結果

根據單樁承載力載荷檢測方式及過程可知，該工程單樁承載力載荷檢測結果如表1所示。

表1 單樁承載力載荷檢測結果

由表1可知，預應力孔樁測試點均可以最大加載壓力的50%作為測點處實際承載力取值。該工程預應力孔樁試驗場地檢測結并未超過均值的30%，因此預應力孔樁承載力的特征值可采用其檢測結果的均值。

四、結語

該工程通過試樁、打樁、接樁、成樁、樁帽、碎石墊層施工等施工技術要點，在預應力孔樁施工過程中加強質量控制，發揮了處置軟弱土層的工藝優點。研究結果表明，通過錘擊法施工的預應力孔樁經檢測全部合格，抽檢的單樁承載力特征值滿足設計要求，道路工后沉降量小。