預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在高速公路路基加固中的實踐分析

劉正春

（貴州省公路工程集團有限公司第七工程公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)屬于高速公路施工過程中一項較為常見的技術(shù)類別，應(yīng)用這一技術(shù)，可以提升高速公路路基的承載能力，進而保證各項參數(shù)設(shè)計符合工程施工的實際標準。高速公路預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的關(guān)鍵在于控制施工參數(shù)，保證各項施工參數(shù)合理與完善。因此，針對預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的內(nèi)涵與特點，結(jié)合高速公路發(fā)展的實際情況進行分析，希望可以起到參考的作用。

1 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的優(yōu)點

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)是指使用離心法成型的混凝土灌裝技術(shù)，根據(jù)混凝土的等級，可以將其劃分不同強度的管樁類別，如預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁。在施工中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)可以使混凝土凝結(jié)度較高，同時受力形式更加適合路面，因此這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種類型的高速公路施工中。相比較于其他的鉆孔灌注樁技術(shù)，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)具有以下優(yōu)點[1]。

其一，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的承載能力比較強。預(yù)應(yīng)力管樁的強度比較高，在實際應(yīng)用的過程中，可以將管樁打入密實度較高的風(fēng)化層。在土層彼此劇烈的擠壓下，樁尖持力層的土層承載力也將會快速提升。因此，預(yù)應(yīng)力管樁的承載能力相比較一般的直徑沉管和鉆孔灌注樁施工技術(shù)要高。

其二，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的抗彎度性能較高。預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在施工過程中，除了使用混凝土澆筑之外，內(nèi)部使用鋼筋作為主筋，因此具有一定的抗彎能力。

其三，預(yù)應(yīng)力管樁整體質(zhì)量達標。預(yù)應(yīng)力管樁需要在工廠中提前澆筑，出廠之前經(jīng)過嚴密的測試與仔細的檢查，因此可以充分保證預(yù)應(yīng)力管樁的整體施工質(zhì)量達標。

其四，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的應(yīng)用方向比較多，根據(jù)預(yù)應(yīng)力管樁的承載力不同而有完全不同的應(yīng)用方向。高速公路的不同位置可以使用不同的預(yù)應(yīng)力管樁，因此需要針對實際使用需求，進行合理的篩選與劃分[2]。

其五，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)施工較為方便快捷。預(yù)應(yīng)力管樁一般在工廠生產(chǎn)，在機械化技術(shù)的幫助下，無論是澆筑還是成型的速度，都超過在工程實地進行澆筑，因此整體施工簡單方便，直接購買運輸即可。

2 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍與設(shè)計要求

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的適用范圍較為廣泛，應(yīng)用在各個領(lǐng)域。因此，在實際應(yīng)用的過程中，相關(guān)施工人員必須結(jié)合設(shè)計要求、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、沉降施工狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)進行合理的分析，選擇預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)。預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)還包括多種不同的技術(shù)類型，如中掘法、半中掘法、鉆孔插樁等。尤其是將預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)應(yīng)用到高速公路施工中，為高速公路施工質(zhì)量提供關(guān)鍵的支持與幫助，同時為后續(xù)高速公路配套工程的建設(shè)提供支持，如建設(shè)鐵路、港口、水利、市政等工程。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)，可以更加全面地保證高速公路地基的穩(wěn)定性，避免發(fā)生變形，同時維護周邊土質(zhì)的強度[3]。在高速公路建設(shè)的過程中，可能遇到各種各樣復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尤其是強風(fēng)化積土層，是高速公路地基中最不穩(wěn)定的一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)，可以有效避免這一情況。

在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的過程中，必須對施工特點進行詳細研究分析。結(jié)合以往的經(jīng)驗，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)關(guān)注的重點在于豎向荷載，但是忽略了橫向荷載的影響。在實際應(yīng)用中，雖然橫向荷載低于豎向荷載，但是并非完全不存在。在實際應(yīng)用的過程中，需要針對這一問題進行詳細的研究分析，考慮材料使用的尺寸、強度、深度等相關(guān)數(shù)據(jù)。由于預(yù)應(yīng)力管樁的長徑較大，因此橫向荷載往往出現(xiàn)彈性受力較長的特征，因此，相關(guān)人員需要針對水平荷載進行反復(fù)試驗，測算地基的反力系數(shù)，從而明確高速公路地基單樁承擔(dān)的橫向荷載[4]。

3 高速公路預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的處理工藝

3.1 施工準備

在高速公路預(yù)應(yīng)力管樁施工前，必須在施工現(xiàn)場搭建張拉架，搭設(shè)重葫蘆，隨后使用錨墊板喇叭管。使用之前，需要將其內(nèi)部殘留的混凝土以及鋼絞線上的泥漿進行及時的清理，配套搭建對應(yīng)的工作錨板。在實際使用的過程中，可以根據(jù)實際情況，選擇是否在錨板當(dāng)中涂抹黃油。最后，可以在錨板的錐孔內(nèi)部安裝工作夾片，及時進行測算[5]。

3.2 施工工藝流程

3.2.1 底板清理

首先，需要清理地表的雜草、樹根、耕植土等雜物，隨后將施工區(qū)域上方、地上、地下的障礙物，按照順序依次清除，最后對整個場地進行平整與壓實。在實際處理的過程中，對深度為25cm 左右的地表土進行翻土，摻雜石灰之后整平壓實，壓實的厚度不低于20cm。使用壓路機碾壓，保證密實度。在碾壓期間，可以遵循先輕后重、先穩(wěn)后振、先慢后快的順序，同時要求一次性碾壓完成，避免中途走走停停。最終碾壓完成之后，路基需要形成坡度不小于2°的外向橫坡。在碾壓完成之后，需要在路基外側(cè)開挖排水邊溝，不能與農(nóng)田灌溉排水溝混合使用[6]。

3.2.2 測量放樣

測量是指針對施工設(shè)計資料要求的施工點位進行重復(fù)審核，隨后，按照施工要求對其進行有效控制。控制點可以選擇在地勢較高的位置，保證視野良好。選定控制點之后，按照一級導(dǎo)線的要求經(jīng)過實測之后獲得的平差，準確計算工程范圍當(dāng)中控制點的實際坐標。在這一過程中，對高程控制點需要按照對應(yīng)的要求進行加密，水準點間距以測量高程不加轉(zhuǎn)點作為主要的測量原則，同時保證不影響施工的正常開展。在施工的過程中，必須對其進行定期復(fù)核，一旦受到破壞與影響，需要及時進行引測，補充處理。

放樣需要對控制點進行明確復(fù)測分析，從而保證測量的精準性與全面性。放樣工作一般來說需要通過復(fù)核的控制點位，并且使用極坐標法進行樁位復(fù)核。每個樁位確定之后，監(jiān)理方需要針對樁位的狀態(tài)進行再次復(fù)核，應(yīng)用定位技術(shù)，標記施工過程中的樁位位置。同時，在確定樁位位置之后，對其進行仔細保護，避免遭受破壞[7]。

3.2.3 管樁運輸、起吊

由于預(yù)應(yīng)力管樁長細比大、質(zhì)量較大，因此在運輸以及起吊的過程中，必須進行合理的管控與約束，避免管樁因此而產(chǎn)生損壞。在起吊的過程中，可以使用兩端起吊的方式，保證不會單側(cè)受力。在運輸?shù)倪^程中，懸臂高度不超過1.5m，并且分層疊放、錯位布置，避免影響管樁的質(zhì)量。

3.2.4 樁機就位及調(diào)平

在樁機就位的過程中，必須保證位置準確，并且維持垂直穩(wěn)定，避免發(fā)生傾斜。為了保障樁基壓入的垂直度與準確度，在壓樁之前，需要將樁機機身調(diào)平，使用升降手柄，配合水平儀進行操控，直到機身完全水平，從而保證調(diào)節(jié)效果達標。

3.2.5 起吊及穩(wěn)樁

先拴好起吊使用的鋼絲繩以及索具，使用索具捆綁住樁上部約50cm 處，隨使用機器吊起預(yù)制樁，將其穩(wěn)定下放。等到樁基插入樁位一定深度之后，再檢查預(yù)制樁是否處于垂直狀態(tài)。一般來說，單樁可以使用經(jīng)緯儀進行雙向校正，插入之后，垂直度的偏差要求控制在0.5%以內(nèi)。在樁側(cè)設(shè)置標尺，方便施工期間隨時進行觀察與記錄。

3.2.6 壓樁

使用施工鋼絲繩綁住樁身，進行單點起吊，將其緩慢移入樁機，隨后調(diào)整樁機，利用兩個相互垂直的經(jīng)緯儀，檢測垂直度是否達標。在第一節(jié)樁身進入土壤30～50cm 之后，及時檢查垂直度，將其控制在0.5%范圍內(nèi)。隨后使用壓樁裝置進行壓樁，檢測壓樁時間以及壓力表讀數(shù)。壓樁必須保持連續(xù)，同時控制壓樁速度在1～2m/min，并且要求最大壓樁力不得超過樁身的荷載力，否則可能損壞樁身。如果，在壓樁過程中，發(fā)現(xiàn)樁身不垂直，需要及時進行糾正。等到樁身壓入一定的深度，并且發(fā)生嚴重傾斜之后，可以進行重新壓樁，不宜采用移架法進行糾正。第一節(jié)樁的垂直度是保證樁身質(zhì)量達標的關(guān)鍵，因此必須嚴格控制定位以及垂直度。在壓樁之前，對樁位四周進行合理的標記。如果在壓樁的過程中，發(fā)生了較大的偏差，需要及時拔出并且重新校準。

3.2.7 接樁

在接樁的過程中，保證樁頭高出地面1m 左右。在接樁之前，在下節(jié)樁的樁頭上安裝固定板，隨后將上節(jié)樁吊放在下節(jié)樁的端板上，并且依靠定位板將上下兩節(jié)樁接上，保證垂直度。在接樁的過程中，錯位偏差控制在2mm 以內(nèi)。如果上下節(jié)樁之間存在空隙，可以使用楔形鐵片將其全部墊實，并且進行焊接，保證牢固性。在焊接之前，上下節(jié)樁表面需要使用鐵刷進行全面清潔，直到坡口位置出現(xiàn)金屬光澤。焊接的方式可以使用分層焊接法，一般可以先在坡口位置對稱點焊。為了進一步保證受力均勻，需要由2 名焊工對稱焊接，焊接層數(shù)要求不少于2 層。焊接完成之后，及時檢查焊縫寬度、平整度、連續(xù)施焊效果。符合要求之后，再進行上節(jié)樁壓樁，涂刷防腐漆，避免發(fā)生腐蝕或者銹蝕。

4 預(yù)應(yīng)力管樁施工的常見問題與解決對策

4.1 打樁難度較高

在打樁的過程中，如果出現(xiàn)樁體難以打下的情況，可能主要原因在于以下幾方面：首先，在原路基兩側(cè)或者單側(cè)修建了反壓護道，這一類反壓護道整體填料的顆粒直徑偏大，難以向下打樁，其主要原因可能是由于施工期間樁尖遇到了較大的顆粒物。其次，原路基坡腳向外一定范圍內(nèi)為原路基便道，無論是密實度還是填料的顆粒都比較大，難以順利打入。最后，在施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，一些局部位置可能存在較厚的夾層或者較硬的加厚層，最終導(dǎo)致貫入度較少，難以打入其中。

針對打樁難以打入的情況，可以在反壓護道施工的過程中，先按照1∶1.2 的坡率進行刷坡，并且向內(nèi)開挖1m 左右的臺階，緊貼原路邊坡腳打下一排管樁。使用同樣的方式，在反壓護道邊坡坡腳的位置向外，按照設(shè)計間距打下管樁，超出加寬路基坡腳的位置可以不打。在打樁的過程中，如果樁尖位置遇到了顆粒較大的塊石等障礙物，需要及時清理，使用挖掘機挖掘出來，并且清理干凈。對于有夾層的地質(zhì)，在打設(shè)過程中，需要對樁的實際打設(shè)長度和設(shè)計值進行比較，如果兩者相差過多，需要根據(jù)地質(zhì)情況進行詳細分析，并且采取合理的措施進行處理。

4.2 承載力小

導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管樁承載力不達標的原因主要在于以下幾點：首先，管樁在制作的過程中，并未達到設(shè)計的標高，導(dǎo)致承載力不足。其次，管樁在焊接的過程中焊接質(zhì)量較差，導(dǎo)致接頭滑移，最終影響承載力。最后，在管樁打入過程中，貫入度較少，導(dǎo)致樁身與軟土層間隙較大，摩擦力較小，樁尖嚴重破損，最終超長刺入下沉，承載力因此受到影響。

針對這種情況，施工方可以通過鋼筋勘探并結(jié)合檢查施工原始記錄，排除樁身長度問題。如果由于焊接質(zhì)量而引發(fā)的下沉，可以在下沉的過程中，對打入下沉量進行縝密的分析與推算，對接頭位置進行詳細測量。如果現(xiàn)場地面并未發(fā)生明顯的變化，同時鋼筋也并未變形，那么表明接頭并未發(fā)生異常彎曲，可以排除焊接不良引發(fā)的問題。

4.3 老路面基層出現(xiàn)縱向裂縫

老路面基層出現(xiàn)縱向裂縫的主要原因是，一些預(yù)應(yīng)力管樁施工路段下方存在粉質(zhì)土層，在受到振動之后，出現(xiàn)液化、流動等情況，最終導(dǎo)致施工路面開裂。針對這一現(xiàn)象與問題，如果已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，可以使用充填的方式處理裂縫，避免邊坡滑塌。同時，施工方需要針對路面以及路基加強觀察，對于粉質(zhì)土路段進行仔細勘測分析，提前進行處理。

5 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)屬于一門涉及工程設(shè)計、工程施工、工程結(jié)構(gòu)、巖土工程理論等方面的綜合技術(shù)，在應(yīng)用這一技術(shù)的過程中，必須對預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)進行科學(xué)合理的分析勘探，將勘察、設(shè)計、施工等三個環(huán)節(jié)進行緊密的分析與測量。同時，需要應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)，針對不同的工程地質(zhì)情況進行分析，選擇最合適的施工方案。