預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在高速公路軟土路基中技術(shù)應(yīng)用
摘要：文章結(jié)合工程案例，分析了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在實(shí)際工程中應(yīng)用，闡述了其在施工過程中應(yīng)注意的問題，并提出解決建議。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，軟土路基，質(zhì)量控制
1、 前言
2010年福建省高速公路建設(shè)目標(biāo)基本擬定：總投資計(jì)劃從去年的300億元增加到400億元，建成通車5個(gè)項(xiàng)目，續(xù)建25條，開工建設(shè)10條；根據(jù)福建省交通運(yùn)輸廳規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2015年省內(nèi)高速公路里程將達(dá)到5000KM，2012年公路里程達(dá)到3000KM，在未來幾年還將規(guī)劃建設(shè)2000KM。福建省做為沿海省份，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，公路建設(shè)時(shí)常遭遇不同路基情況，軟土地基是經(jīng)常遇到的形式之一。省內(nèi)某段高速公路全程200多KM，雙向6車道，寬24m,按照原計(jì)劃設(shè)計(jì)，公路路基采用碎石樁處理方案,經(jīng)專家現(xiàn)場試驗(yàn),不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，后改為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁方案,結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力混凝土管樁能顯著提高公路地基的承載力，滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
2、 公路軟土地基處理方案
公路工程某標(biāo)段因上跨鐵路,其分離式立交橋橋頭最大填土高度14m,其他地段填土高度也在4m以上。地基處理要求挖除舊邊溝并回填到原地面標(biāo)高,回填壓實(shí)度達(dá)到91%以上,使用預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁進(jìn)行地基處理。管樁直徑為Φ40cm,壁厚6cm,混凝土強(qiáng)度為C60,承載力標(biāo)準(zhǔn)值600～900kN。根據(jù)路基填土高度及地質(zhì)情況使用不同的樁長,設(shè)計(jì)樁長最大為24m,最小為6m。預(yù)制管樁按標(biāo)準(zhǔn)長度成樁,成樁長度分為6m、7m、8m、9m和10m共5種規(guī)格,長樁可通過多樁進(jìn)行組合,接長采用焊接法接樁。樁位平面按梅花形布置,每側(cè)加寬路基設(shè)4排樁,樁間距為2.7m,樁頂現(xiàn)澆混凝土樁帽,混凝土強(qiáng)度為C20,樁帽尺寸為:長100cm,寬100cm,高30cm。樁帽內(nèi)設(shè)置Φ16mm鋼筋網(wǎng)片,間距為10cm,并通過連接鋼筋與預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鋼端帽焊接牢固。樁帽上部鋪設(shè)30f碎石墊層,墊層中部設(shè)置單層雙向高強(qiáng)鋼塑土工格柵,二者形成復(fù)合地基。
3、 施工技術(shù)要求
3.1施工工藝流程
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工工藝流程為:測量定位→布樁→樁機(jī)就位→吊裝管樁→管樁對中調(diào)直→靜壓管樁→接樁(如果需要)并檢查焊接情況→靜壓管樁→送樁到位后終止壓樁→樁質(zhì)量檢驗(yàn)→開挖樁帽基坑并檢驗(yàn)→樁帽鋼筋網(wǎng)片加工、安裝→澆注樁帽混凝土→養(yǎng)生。
3.2技術(shù)要求
(1)管樁的運(yùn)輸與吊裝。管樁運(yùn)輸時(shí)必須使用平板車輛,采用鋼制弧形托架疊放且≯5層,并用鋼絲繩捆綁固定,管樁的懸臂長度≯1.5m。選擇平整場地堆放,堆放高度應(yīng)≯3層。吊裝時(shí)采用兩端起吊法。
(2)壓樁。用鋼絲繩捆綁樁身單點(diǎn)起吊,平穩(wěn)移入樁機(jī),樁機(jī)調(diào)平并與設(shè)計(jì)樁位對中,然后進(jìn)行樁體垂直度檢驗(yàn),保證樁體垂直度偏差≯1%樁長。壓樁時(shí)液壓抱樁器的握樁力應(yīng)控制在8～12kPa范圍內(nèi),防止握力過大造成爆樁,壓樁速度應(yīng)≯1.0m/min,保持連續(xù)勻速壓樁一次到位。如果發(fā)現(xiàn)壓樁過程中樁體偏心,應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行垂直度調(diào)整,發(fā)現(xiàn)進(jìn)樁困難時(shí)應(yīng)放慢壓樁速度。
(3)接樁與焊接。當(dāng)管樁需要接長時(shí),可在樁頭露出地面50cm左右時(shí)使用電弧焊機(jī)進(jìn)行樁端焊接,上下樁頭保持順直,其錯(cuò)位誤差應(yīng)≯3mm。焊接前用鋼絲刷對兩節(jié)管樁鋼端帽進(jìn)行清潔,使鋼端帽結(jié)合處露出金屬光澤。先在坡口處點(diǎn)焊4～6個(gè)點(diǎn),待上下節(jié)管樁固定后拆除導(dǎo)向箍對稱焊接,內(nèi)層焊渣清理干凈后方可進(jìn)行外層焊接,要求焊縫飽滿連續(xù),焊縫自然冷卻8～10min后方可繼續(xù)壓樁,禁止使用冷水冷卻或者焊好后立即壓樁。
(4)壓樁順序。遵循“先長樁、后短樁,先邊樁、后中樁”的原則進(jìn)行。
(5)現(xiàn)場記錄。壓樁施工時(shí),應(yīng)由專人做好施工記錄或開啟自動記錄設(shè)備,管樁的施工現(xiàn)場記錄是檢查管樁施工質(zhì)量的重要依據(jù)之一。
4、 施工注意事項(xiàng)
4.1嚴(yán)格控制壓樁速度,一般以1m/min左右為宜。當(dāng)遇到大塊障礙物影響壓樁時(shí),應(yīng)降低壓樁速度,避免樁體出現(xiàn)偏位現(xiàn)象。
4.2應(yīng)采用液壓式靜壓機(jī)壓樁,嚴(yán)禁使用錘擊式打樁機(jī)壓樁。因?yàn)殄N擊式打樁機(jī)落錘瞬間的沖擊力較大,會破壞原有路基的穩(wěn)定。特別是路基含水量較大時(shí),連續(xù)多次的沖擊振動會使路基土發(fā)生液化,在路面荷載的作用下使路基產(chǎn)生滑動,造成原有路基及路面的開裂,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致原有路基滑坡。
4.3管樁施工完畢,若有高出地面的樁頭應(yīng)予以保護(hù),嚴(yán)禁施工機(jī)械碰撞。需要鑿除多余樁頭時(shí),可用人工一點(diǎn)點(diǎn)地鑿除,禁止用重錘猛烈敲擊。
5、 管樁質(zhì)量控制
5.1混凝土預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量
必須對進(jìn)場管樁進(jìn)行外觀檢查、尺寸檢查和抗裂性檢驗(yàn)。檢查管樁是否有裂縫,端部平面是否傾斜,外徑、壁厚和樁身彎曲是否符合規(guī)范要求;檢查管樁的產(chǎn)品質(zhì)量保證書、合格證、檢驗(yàn)報(bào)告等是否齊全。
5.2嚴(yán)格按批準(zhǔn)的施工方案組織施工,施工方案要措施合理,施工流程清晰。
5.3定期檢查靜壓管樁機(jī)械傳感設(shè)備是否完好,根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整壓樁機(jī)的配重質(zhì)量,保證樁機(jī)配重與管樁的設(shè)計(jì)承載力相適應(yīng)。
5.4垂直度控制
壓樁現(xiàn)場必須配備專用測量儀器,用2臺經(jīng)緯儀、夾角90°進(jìn)行垂直度監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)管樁垂直度不符合要求時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正。
5.5在壓樁過程中如果遇到硬土層或大石塊時(shí)不能用力過猛,應(yīng)降低壓樁速度進(jìn)行壓樁。
6、 常見問題及防治措施
6.1樁身斷裂
在壓入管樁的過程中,如果樁身突然錯(cuò)位,出現(xiàn)回彈現(xiàn)象,則可能發(fā)生樁身斷裂。主要有以下原因:
(1)樁身出現(xiàn)較大彎曲,在集中荷載的作用下,樁身受拉側(cè)混凝土被拉壞。
(2)當(dāng)壓應(yīng)力大于混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí),樁身混凝土被壓壞。
(3)管樁在堆放、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生裂紋或斷裂。
(4)管樁本身存在質(zhì)量問題。
防治建議：加強(qiáng)對管樁的進(jìn)場檢驗(yàn),確保進(jìn)場管樁質(zhì)量合格率100%；重視管樁的堆放、場內(nèi)運(yùn)輸及吊裝；在壓樁過程中加強(qiáng)過程控制,發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，一旦發(fā)生樁身斷裂事故,應(yīng)補(bǔ)壓管樁。
6.2壓樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求
(1)壓樁區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化幅度大,局部出現(xiàn)淺層障礙物或強(qiáng)硬持力層。
(2)地質(zhì)勘探時(shí)布點(diǎn)不合理,勘探資料不齊全,考慮地下持力層位置有誤。如果這種情況發(fā)生的區(qū)域較大,可由設(shè)計(jì)單位對地質(zhì)情況補(bǔ)充勘探,重新設(shè)計(jì)樁長。
6．3樁頂位移
在壓樁過程中,相鄰管樁產(chǎn)生橫向位移或樁體上升現(xiàn)象。主要有以下原因:
(1)壓樁使樁身四周土體結(jié)構(gòu)受到擾動,改變了土體原有的應(yīng)力狀態(tài),產(chǎn)生了擠土效應(yīng)。
(2)地下土層飽和密實(shí),樁間距過小。
(3)壓樁時(shí)土體被擠到極限密實(shí)度而向上隆起,相鄰樁一起被涌起。
(4)在軟土地質(zhì)路段壓樁時(shí),壓樁引起的土壓力將相鄰的樁推向一側(cè)或涌起。
防治建議：根據(jù)土質(zhì)情況調(diào)整壓樁順序,采取間隔跳打法壓樁；調(diào)整樁間距,控制壓樁速度；壓樁期間不得同時(shí)開挖附近結(jié)構(gòu)物基坑。
6.4樁身傾斜
(1)施工場地不平整,地基發(fā)生下沉導(dǎo)致壓樁機(jī)本身傾斜。
(2)靜壓打樁機(jī)械維修不及時(shí),導(dǎo)致樁機(jī)失穩(wěn)。
(3)穩(wěn)樁時(shí)樁不垂直,送樁器、樁帽及樁身不在一條垂線上。
防治建議：壓樁前必須進(jìn)行地基處理和整平工作,嚴(yán)格控制樁身垂直度,施工時(shí)可在打樁機(jī)行走路線上加墊方木等物,以保持打樁機(jī)平穩(wěn)。
7、 總結(jié)語
高速公路工程建設(shè)路基質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于減小路基的不均勻沉降。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在軟弱地基處理方面具有明顯的優(yōu)勢,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況,優(yōu)化施工方案,加強(qiáng)施工過程的監(jiān)督管理,才能保證施工質(zhì)量,打造精品工程�！ �
