預應力管樁在高速公路擴建工程中的應用

周榮華

（河北省高速公路石黃管理處，河北 石家莊050000）

預應力管樁是一種細長空心等截面預制混凝土構(gòu)件，采用先張法預應力工藝制作而成。預應力管樁具有質(zhì)量可靠、施工速度快、造價低等特點。管樁樁身的混凝土強度較高，其軸向承載力較高，但是其鋼筋使用量少，因此抗拔承載力較低。管樁在以下情況下不適合采用：（1）土層中存在較多的障礙物，或存著管樁難以穿越的堅硬土層；（2）持力層較薄，且其上覆土層較為松軟。

1 工程概況

本工程為某高速公路擴建工程。為了滿足日益增長的交通流量的需要，更好地實現(xiàn)公路的服務功能，需要對該高速公路進行擴建。工程全長248.32km，其中軟土地基長92.34km。在本工程中進行擴建的主要任務是將路基兩側(cè)進行拼接加寬，從而將原有的4車道改成8車道。本工程路線上存在較多的軟土地基，土層厚度不均，最大的可達到30 多米。因此在本工程中采用預應力管樁進行軟土路基的處理。

2 預應力管樁的施工與質(zhì)量檢測

在本工程中采用的預應力管樁的直徑主要為300～400mm，為先張法預應力混凝土薄壁管樁，其施工采用靜壓法。預應力管樁施工的主要內(nèi)容包括：地表處理、壓樁、澆筑樁帽、鋪筑碎石墊層和加筋網(wǎng)。

2.1 準備工作

2.1.1 路基底板施工技術(shù)

（1）對地表進行清理，確保其上無雜草、樹根，并對地表進行整平。

（2）在路基外側(cè)開挖排水溝。

（3）將地表25cm 厚度的土進行翻松，并摻加適量的石灰進行壓實。

（4）在地表上填筑20cm石灰土，并進行壓實。

2.1.2 設備要求

在施工前，應配置各種相關的施工機械和設備，主要包括靜力壓樁機、起重機、長掛車、水準儀、皮尺、直尺以及錘球繩等。施工機械和設備應確保有滿足連續(xù)施工要求的數(shù)量。在施工前還應做好各種機械設備的保養(yǎng)和調(diào)試工作，從而確保機械處于正常運作狀態(tài)。

2.1.3 其他準備工作

熟悉實際工程的勘察資料和設計文件，充分掌握工程的具體情況，并確定合理可行的施工方案。在施工現(xiàn)場準備開闊平整的場地以作為管樁的臨時堆放場所。

2.2 預應力管樁的施工

2.2.1 施工流程

圖1為預應力管樁施工流程圖。

圖1 預應力管樁施工流程圖

2.2.2 預應力管樁的施工技術(shù)要求（1）樁位放樣

根據(jù)設計圖紙的要求在施工場地內(nèi)確定坐標控制點和水準點，從而以此為基準采用經(jīng)緯儀進行樁位的放樣。接著采用消石灰進行樁位的標記，并在樁位處設置小木樁。

（2）壓樁

用鋼繩綁住樁身，將其緩慢地移入樁機，接著進行樁機的調(diào)平，其中包括樁機調(diào)整對中和垂直度的檢查。當?shù)谝还?jié)樁入土深度達到30～50cm之后，應對樁深進行垂直度的檢查，確保垂直度誤差控制在0.5%以內(nèi)，然后即可開動壓樁裝置正式開始壓樁施工。在施工過程中應詳細記錄壓樁時間和壓力表讀數(shù)。應確保壓樁施工連續(xù)進行，同時將速度控制在1 ～2m/min之間。

（3）接樁和焊接要求

當接樁時，應確保樁頭高出地面1m 左右。首先應在下節(jié)樁的樁頭上設置定位板，接著將上節(jié)樁吊放在下節(jié)樁的端板上，采用定位板使兩節(jié)樁上下順直，其錯位誤差應控制在2mm 以內(nèi)。在進行管樁焊接之前，應先采用鐵刷對其端面進行清理。在進行正式焊接時采用分層焊接的方式。首先在坡口四周對稱點焊6 點。焊接層數(shù)應控制在2層以上，同時層與層之間的焊皮應確保干凈。樁頭焊接完成之后，應使其自然冷卻8min以上。

（4）送樁

在送樁之前，應采用水準儀對地面標高進行測量，并在送樁桿上做好標記，在送樁施工過程中，應嚴密跟蹤施工的動態(tài)情況。應在送樁器的下端設置樁墊，應確保樁墊的厚度均勻。

（5）終止壓樁

在正常情況下，應根據(jù)設計要求選擇送樁的壓力。當送樁深度達到設計高程之后，所施加的壓力應持續(xù)10min，同時當每分鐘中樁的下沉量不超過2mm 即可認為送樁結(jié)束。當在同一土層情況的路段進行壓樁施工時，如果出現(xiàn)靜壓力明顯增大或者明顯減小的情況時，應立即停止施工，并上報監(jiān)理工程師，在分析事故發(fā)生的原因，并解決問題的基礎上方可繼續(xù)進行施工。

（6）預應力管樁的施工質(zhì)量及檢測要求

表1 所示為預應力管樁的施工質(zhì)量及檢測要求。

表1 預應力管樁的施工質(zhì)量及檢測要求

（7）截樁

壓樁施工完成后，如需進行截樁，在截樁過程中，應采取措施確保截樁后管樁的質(zhì)量，避免對管樁的質(zhì)量造成不利影響。在截樁時，嚴禁采取大錘硬砸的方式。截樁時應首先采用鋼箍將不截斷部分的樁端包緊，作為其保護外殼，然后沿著鋼箍的上邊沿鑿槽，槽應貫穿樁體，接著采用錘子將混凝土打下，最終采用氣割法將鋼筋切斷。

3 預應力管樁樁帽的施工

（1）當預應力管樁施工完成之后，應上報監(jiān)理工程師進行檢查，確保其質(zhì)量符合要求之后，即可開始進行樁帽的施工。

（2）根據(jù)樁帽的具體尺寸，在樁頭位置處設置模板。

（3）根據(jù)設計圖紙的要求進行鋼筋的綁扎，完成之后即可進行樁帽混凝土的澆筑，最后按照養(yǎng)護要求進行一定期限的養(yǎng)護。

（4）如表2所示為預應力管樁樁帽施工質(zhì)量及檢驗要求。

表2 預應力管樁樁帽施工質(zhì)量及檢驗要求

4 碎石墊層和加筋網(wǎng)的施工

（1）本工程所采用的墊層材料為軋制碎石。碎石應滿足干凈、無垃圾等雜質(zhì)的要求，同時應確保級配良好，最大粒徑應控制在50mm以內(nèi)。

（2）當進行第一層碎石墊層的鋪筑時，應采用推土機進行整平，同時在碎石的縫隙中填充石屑，接著采用振動壓路機進行壓實處理，一般情況下應采用200kN的激振力。振動壓實時應先進行1～2遍的穩(wěn)壓，最后在進行3～4遍的振壓。

（3）鋼筋網(wǎng)的加工應采用點焊的方式，同時應對其采取一定的防銹措施。在放置時鋼筋網(wǎng)，應確保其與底下的碎石墊層能夠有效的貼合在一起。

（4）鋼筋網(wǎng)放置完成之后，則應進行第二層碎石的鋪筑，其施工過程和要求與第一層碎石墊層相同。

如表3所示為碎石墊層和加筋網(wǎng)的施工質(zhì)量及檢測要求。

表3 碎石墊層和加筋網(wǎng)的施工質(zhì)量及檢測要求

5 施工效果

本工程軟土路基施工完成之后，根據(jù)后期的沉降觀測結(jié)果來看，大多數(shù)路段每月的平均沉降量在0～3mm 之間，到目前為止，累計的總沉降量最大僅為30mm。這說明在本工程中采用預應力管樁進行軟土路基的處理能夠滿足設計的要求，同時也說明本工程在預應力管樁施工過程中施工質(zhì)量控制良好。由于地質(zhì)情況往往較為復雜，因此采用預應力管樁進行軟土路基處理，應對地質(zhì)情況進行充分徹底的勘察。

6 結(jié)語

對某高速公路路基兩側(cè)進行拼接加寬，該公路存在較多的軟土地基，土層厚度不均，最大的可達到30 多米，采用預應力管樁進行軟土路基處理。本文重點探討預應力管樁在公路軟基中的施工技術(shù)。從工程實施效果來看，預應力管樁具有質(zhì)量可靠、施工速度快、造價低等優(yōu)勢，可有效地應用到同類工程當中。

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