浅谈预应力混凝土管桩处理软基的施工技术

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈预应力混凝土管桩处理软基的施工技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】随着国家公路事业的不断发展，越来越多的公路修建在软土地基上，预应力混凝土管桩也逐渐应用到公路的软基处理中。本文就预应力混凝土管桩处理软基的原理、施工方法及其质量控制要点进行了阐述，以供各位业内同行共同学习互勉。

【关键词】预应力混凝土管桩；软基处理；原理；锤击法

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、前言

预应力混凝土管桩处理软基技术已经大量应用到公路工程施工中，虽然我国在预应力混凝土管桩处理软基的原理分析上逐步完善，但在实际的应用中，依然存在一些问题需要改进。所以，在新时期下，加强对预应力混凝土管桩施工技术的重视，对软基处理具有重要的意义。

二、预应力混凝土管桩处理软基的原理

在软基处理中，预应力混凝土管桩与桩间土及桩顶的褥垫层共同构成了刚性桩复合地基。刚性桩复合地基中的预应力混凝土管桩是一种以承载力相对较高、较厚的强风化或全风化岩层、坚硬粘性土、密实碎石、卵石和圆砾、砂土、粉土层作为桩端持力层的摩擦桩。预应力混凝土管桩处理软基的原理如下：

1、复合地基处理软基通过置换作用，由预应力混凝土管桩将承受的荷载向较深的土层传递并相应减少了桩间土承担的荷载，使复合地基的承载力提高、变形减小；

2、在群桩复合地基中，通过桩对土的约束作用阻止土体的侧向变形，从而减少了垂直变形，使复合地基抵抗垂直变形的能力加强；

3、通过挤土作用使桩间土孔隙比减少、密实度增加，从而提高桩间土的强度，挤土作用是复合地基承载力提高的一个组成部分。

4、预应力混凝土管桩与刚性基础或路堤之间应设置褥垫层，其目的是将荷载应力进行扩散；调整桩、土垂直荷载和水平荷载的分担；使荷载通过垫层传到桩和桩间土上。保证了桩和桩间同作用、共同受力、协调变形，桩和桩间同承担荷载从而形成复合地基。

三、预应力混凝土管桩特点

1、单桩承载力高，桩身混凝土强度等级为C60，具有高强性能，φ600的预应力混凝土管桩的单桩允许承载力达到2500-3200KN。可作为高速公路桥涵结构物处的软基处理。

2、抗弯性能好。预应力混凝土管桩选用高强度、低松驰的阴螺纹钢筋作为预应力主筋，使桩身具有较高的预压应力，其抗弯、抗裂性能良好，预应力混凝土管桩有卓绝的贯人性能，能穿透密实的砂层，能适应复杂的环境与地理条件。

3、质量稳定可靠。由于采用工厂预制的生产方式，能利用先进的工艺和设备，质量容易控制，产品质量容易保证，且成桩质量监测方便。

4、应用范围广。桩身耐防腐性能好，规格长度容易调整，使设计选用范围广，容易布桩，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

5、施工速度快，工期短。预应力混凝土管桩在工厂商品化生产，能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短工期1-2月。

四、预应力混凝土管桩基础设计应遵循的主要原则

1、桩基采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量桩基的可靠度，采用以分项系数表达的极限状态设计表达式进行计算。

2、桩基承载能力极限状态的计算应采用荷载效应的基本组合和地震作用效应组合。进行桩基的抗震承载能力计算时，荷载设计值和地震作用设计值应符合现行交通部《公路桥涵抗震设计规范》的有关规定。

3、按正常使用极限状态验算桩基的水平变位、抗裂、裂缝宽度时，应根据使用要求和裂缝控制等级分别采用作用的短期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响进行计算。

五、实例分析

本文结合浙江省温州市77省道延伸线疏港公路工程的实践，对用预应力混凝土管桩处理软弱地基的问题作一些探讨。

1、施工方法

（1）锤击法(柴油锤和液压锤)

由柴油燃烧或液压驱动，使锤体中的活塞向上运动一定高度，然后自由落体，产生的冲击力作用到管桩桩顶，使管桩下沉，管桩下沉到一定深度，通过管桩桩身与周围土体的摩阻力与桩尖的端阻力共同作用，以达到设计承载力的施工方法。

当采用锤击法时，应根据桩径、壁厚、打入深度、工程地质条件及桩密集程度等合理选择桩锤。

（2）静压法(抱压式液压压桩机和顶压式液压压桩机)

由静压桩机自身的重量，通过抱压管桩桩身或顶压管桩桩顶，使管桩下沉到一定深度，通过管桩桩身与周围土体的摩阻力与桩尖的端阻力共同作用，以达到设计承裁力的施工方法。

当采用静压法时，应根据具体工程地质情况及桩基设计要求合理选择配重，压桩设备应有加载反力读数系统。

结合本工程的地理环境及施工条件，本项目预应力混凝土管桩采用柴油锤锤击法进行施工。

2、地质概况

本工程沿线基本为沿海浅滩或滩涂，从上到下依次为流泥、淤泥、碎石、粘土、全风化凝灰岩、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩，海相堆积的亚粘土、淤泥质土厚度深，极疏松，属软土区域。为解决局部软基深厚路段路基工后沉降过大及桥头跳车的病害，在此路段采用预应力混凝土管桩进行施工处理。

3、工程数量

本项目在K26+422-K26+631、K31+661-K31+954范围内路基采用预应力混凝土管桩进行软基处理，管桩规格为PC-400（60）型，混凝土等级为C60，管桩成正三角形布置，桩距为3.5米，桩长16-34米不等，工程设计总数量为68930米；管桩桩帽采用直径150cm、厚35cm的圆形桩帽，混凝土等级为C30。

4、施工准备

选择沉桩机具设备并进行保养；订购预应力混凝土管桩，根据施工进度尽快运抵现场并验收；临时便道的拓宽、加固、平整和验收；清除现场妨碍施工的高空、地面和地下障碍物；对地下管线的仔细调查并制定可行加固措施；布置测量控制网并设在打桩影响范围之外。

5、预应力混凝土管桩打试桩

在正式开工前应选择有代表性的路段进行打试桩，其主要目的是了解所用桩的可打性、检验单桩承载力，验证选锤是否合理，并确定控制收锤的具体指标；每一区域试桩不少于2根。

6、预应力混凝土管桩的施工方法

整平场地施工放样桩机就位管桩就位插桩施打接桩终锤移位

（1）场地整平：清除打桩范围内高空、地面及地下障碍物,做好排水措施。

（2）施工放样：绘制管桩桩位平面位置编号图,对管桩位置进行施工放样，定出管桩桩基轴线并设立高程控制点。管桩成正三角形布置，间距为3.5米，处理至路基坡脚外侧1～2排桩。

（3）桩基就位：根据管桩的施打深度，确定合理配桩的各节桩长，第一节桩的桩底必须焊接上符合规范技术要求的桩尖，焊接时必须满焊，并预留相应的冷却时间。管桩就位前在桩身上从下至上划出以米为单位的长度记号,按递增的顺序标明长度。以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩锤击数,用打桩机自身的卷扬机吊起管桩并就位。

（4）插桩：第一节管桩按桩位插入地面30-50cm时，应用长条水准尺或经纬仪检查桩身的垂直度,偏差不超过0.5%，开始打桩时应先轻打,及时纠正偏差，必要时拔出重打。

（5）施打：施打的顺序从路基中间开始，向两侧进行；若左右侧桩深度差别大，应先长后短。

（6）接桩:下节桩桩头距地面1～1.2米时进行接桩,焊接前上下端板表面应用铁刷子刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽，接桩焊接时应先在坡口圆周上对称点焊4～6点，然后再对称施焊，为缩短焊接时间宜两人同时对称焊接，确保焊缝饱满连续；焊接层数不得少于2层，层间焊皮要清理干净，每层焊缝的接头应错开，焊缝须饱满，不得出现夹渣或气孔等缺陷，焊接后要自然冷却不少于8分钟,禁止泼水冷却或焊后即打。如有必要，应根据项目环境特点，管桩接头应采取相应的防腐蚀措施。

（7）终锤：终锤的技术参数一般采用双控，本项目根据设计要求，采用以贯入度控制为主，标高控制为辅的控制标准。沉桩过程中专人记录桩的入土深度及每沉入一米的锤击数，最后三阵的贯入度应准确无误的记录，最后一阵的贯入度满足试桩的结论，若贯入度达到要求而设计标高未达到，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度为20~30cm为宜。

（8）移位：达到收锤标准时，将桩机移位并重复以上工艺流程进行下一桩位的施工。

7、管桩桩帽的施工

（1）平整路基，压实松土，处理桩头，用截桩机将高出设计标高的管桩进行截断，使桩顶标高高出地面约10cm（即管桩伸入桩帽10cm）。

（2）安装、绑扎钢筋，安装模板，浇筑混凝土，整平表面混凝土、养生。

（3）施工时，应保证填芯混凝土高度满足设计及规范要求，其下托板应安装稳固，填芯混凝土钢筋应锚入桩帽，并与桩帽主筋进行焊接。

8、找平层施工

用符合设计要求的碎石对桩帽间空隙进行补填，填筑厚度满足设计要求。

9、钢塑土工格栅的施工及填土

为提高路基的稳定性,在碎石垫层的顶部沿路基全宽横向铺设一层钢塑土工格栅。施工方法如下:

（1）在碎石垫层上沿路基全宽横向摊铺钢塑土工格栅，土工格栅应平整、张紧，不得出现松弛现象，并用插钉固定。

（2）纵向搭接长度不小于10厘米，每隔10厘米绑扎一次。

（3）土工格栅摊铺完成后，应及时填土碾压，首先在土工格栅的两侧填土，将土工格栅固定，再向中间推进，碾压的顺序是先两侧后中间，禁止车辆直接与土工格栅接触。

10、质量技术要求

（1）原材料

①碎石：采用级配碎石,含泥量10-3cm/s。

②钢塑土工格栅：钢塑土工格栅要求断裂延伸率≤3%，其纵向抗拉强度≥100KN/m，横向抗拉强度≥80KN/m。

③预应力砼管桩

1）管桩的几何尺寸：桩径、长度、桩身的弯曲度、端头板的几何尺寸在允许的偏差范围内。

2）管桩的外观质量：表面纵向或环向裂缝、内外表面露筋、桩接头及桩套箍与混凝土结合处空洞和蜂窝、桩身合缝漏浆、内表面混凝土塌落、桩套箍凹陷应符合外观质量要求。

（2）工程桩成桩后的质量检查:

工程桩成桩后的质量检查包括桩身垂直度、桩位、桩顶标高是否在允许的偏差范围内；检查桩身完整性、单桩承载力是否满足设计要求；配置封口型桩尖的工程桩施打收锤后立即用低压电灯泡沉入管桩内腔用灯光照射检查，当管桩内腔完整干燥，说明桩身基本完好、电焊焊接质量完好、桩尖无损坏。

现场施工照片：

1.管桩施工垂直度控制2.管桩接头焊接

3.管桩接头防腐处理4.桩帽施工

五、意义

本项目预应力砼管桩软基处理路段，相比其他软基处理方式的路段，其后期路基沉降明显减少，达到了设计预期目标。

预应力混凝土管桩基础质量可靠、施工高效、经济环保，对软土、粘性土、粉土、砂土及全风化岩体等地层条件均具有广泛的实用性。通过对制约因素的深入探讨可知，结构采用预应力混凝土管桩基础经济合理、质量可控。设计、施工、监理和检测规范的完备，可有效推进管桩基础的应用；对竖向承载能力的恰当界定，可确保管桩基础方案的合理性；对于环境作用等级较高或地震烈度较高的区域，适当强化预应力混凝土管桩技术措施和构造措施后，预应力混凝土管桩基础的耐久性、抗震性能可满足结构功能要求。

六、结束语

综上所述，预应力混凝土管桩技术对软基工程的质量保证是显而易见的。所以，在今后的软基工程中，我们要加大对预应力混凝土管桩技术的思考与探讨。

参考文献

[1]《先张法预应力混凝土管桩》 GB13476-2009.

[2]《先张法预应力混凝土管桩》 图集号：2010浙G22.

[3]廖卓清.预应力砼在桥梁工程中的应用[J].广东公路交通2012(2):81-83.

[4]《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004) 人民交通出版社