PC管桩在市政道路软基处理的应用研究
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摘 要：本文结合预应力混凝土管桩（pc管桩）在市政道路软基处理的应用，着重介绍PC管桩在软土路基处理施工中的适用范围、机械选择、工艺流程、施工控制要点、施工注意事项及质量检验标准等，为以后类似工程设计、施工提供有益借鉴。
关键词：PC管桩，深厚软基处理，设计、施工控制要点
1 概述
预应力混凝土管桩（PC桩）复合地基法是一种由高强度刚性桩和桩周软同组成的地基，在桩顶设置面积较大的混凝土桩帽；在组成的复合地基中，桩承担更大的荷载，充分发挥桩的高承载特性。用它处理高填方桥头深厚软基的思路是将高填方路堤荷载通过桩体传入深层好的地层上，绕过上部软弱土层，避免了产生过大的软土压缩量和施工中会出现的路堤稳定问题，加快了施工进度和大大减少了工后沉降量。该软基处理工法在苏州地区市政道路深厚软土区域的桥头路段及高填路段得到广泛运用。
2 施工机械的选择
可根据地质报告情况及施工场地周边环境，选择合适的施工机械，静压法及锤击法均可。推荐采用静压法施工。
静压法及锤击法主要区别
①对周边环境影响不同：静压法施工，噪音小，震动小；而锤击法噪音大，震动剧烈，对周围环境影响大。
②工作面地基承载力要求不同：两者对场地承载力要求不同，静压法要求地面承载力大于锤击法施工的机械。
③工作面宽度要求不同：静压法施工一般要求桩周3～4.2m的空间，而锤击法施工，只需边桩间距1.0m左右就可以施工。
④穿透土层的贯穿能力不同：两者穿透土层的能力不同，锤击法的贯穿能力比静压法强。
3 施工机械工作面的要求
1、管桩施工前必须进行场地清理平整，施工机械工作面应满足施工机械设备安装平稳及施工的地基承载力要求，并确保桩架的垂直度。如原地面开挖后地基承载力较差时，需采用换填或回填等方法创造人工硬壳层。一般情况下，静压桩机械工作面地基承载力宜≥120kpa，锤击桩机械要求工作面地基承载力≥80kpa。
2、管桩处理工作面须场地平整，便于桩帽施工，如可采用灰土垫层，自然开挖形成土模。
3、从路基施工时排水方面考虑，管桩机械工作面场地需设置与路面一致的横坡，以利于排水，同时减少调坡土方厚度。
4 施工机械工作面整平高程控制原则
管桩机械工作面除满足承载力要求外，必须有合适的整平高程。一般来说，管桩施工的整平高程为原地面高程，但对于填土高度较小的低填路段，管桩整平高程宜考虑保证路面结构层的厚度和路基工作区的深度要求，同时应避免桩顶集中应力引起路面起伏所需的最小填土高度。一般管桩的整平高程最少应低于路面设计标高2.3-2.5m左右。
5 PC桩施工流程
1）施工工艺
①静压机就位；
②静压第一节桩；
③起吊第二节桩；
④电焊接桩，并检查焊接质量和垂直度；
⑤静压第二节桩；
⑥重复以上压桩工艺，直至达到设计桩长；
⑦移动桩位，进行下一桩的施工；
⑧一段路段管桩施工结束后，检查整桩质量；然后开挖桩帽土体，形成土模；
⑨绑扎桩帽钢筋，现浇水泥混凝土并养护；
⑩铺筑碎石垫层，铺筑钢塑格栅。
管桩的横向打设顺序应按先路中，在往两侧隔行跳打的打设顺序；纵向打设顺序应按从桥头向路基方向隔行跳打的打设顺序，以便避免出现严重的挤士效应。
2）试桩
每个工点正式施工前，应在地质勘察孔附近进行不少于3根工艺性试桩，据以评价挤桩效应，检验施工设备适宜性，确定施工控制参数。管桩主要确定收锤标准等施工参数。管桩桩长应根据试桩结果、相邻桩施工情况和地质资料等综合确定。
3）施工质量控制
①每批管桩进场之前，应进行随机抽样检验。并附检验单，经监理工程师批准后方可进场。
由于管桩的长细比大、自重大，在起吊、运输过程中，过大的动荷载易使管桩产生破坏。
正确的起吊方法是两支点法或两头勾吊法，并在吊装过程中轻吊轻放，禁止采用拖吊的方法，
以避免产生较大的动荷载。在工地现场起吊时，必须有安全员在现场组织实施，监理进行旁站监督。汽车运输采用长挂车，桩的悬臂不超过1.5m，在汽车运输时，应该捆固、分层叠放并错位布置，不宜超过5层。在施工现场堆放时，必须选择坚实平整的场地或垫木支承，堆高不宜超过 5层。在每个工厂每批的管桩进场之前，应进行随机抽样检验。并附检验单，经监理工程师批准后方可进场。
②一般桩基深度≥24m，不超过3节管桩组合；桩基深度
③压桩时，应用钢丝绳绑住桩身单点起吊，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横两向油缸移动桩机调整对中，同时利用相互垂直的两个方向的经纬仪检查垂直度。第一节桩管入土30～50cm后检查和校正垂直度，垂直度控制在0.5%以内，开动压桩装置，记录压桩时间和各压力表读数，保持连续压桩并控制压桩速度1m/min～2m/min。
④接桩及焊接要求：接桩时其桩头应高于地面1.0m左右，接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节桩吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差不应大于2mm。上下桩如果有间隙，用楔型铁片全部垫实，焊接牢固。管桩焊接之前，上下端面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽。焊接时应分层焊接，在坡口四周先对称点焊6点，焊接由两个焊工对称进行，焊接层数不得少于2层，层间焊皮要清理干净，焊缝应达到三级焊缝要求，焊接好的桩接头应自然冷却，冷却时间至少8min，严禁用水冷却。
⑤送桩：送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。送桩器下端设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。
⑥终止压桩：一般情况下以设计桩长和标高为准。在大面积施工前可以先施工2～3根管桩进行试桩，试桩合格后，即可按设计桩长和标高进行全面施工，否则应进行调整。
6 桩基检测与验收
压桩结束后，应检测桩身的完整性、单桩竖向抗压极限承载力，宜进行复合地基承载力检测。
桩身完整性检测采用低应变动测法进行检测，检测数量不应小于总桩数的20%。
单桩承载力检测采用现场静载荷试验，检测数量为随机抽检总桩数的1%，且≥3根；当总桩数
复合地基承载力检测数量不得少于同条件下的总桩数的0.5%，且≥3根。
工程桩承载力抽检的开始时间即从静压施工完毕或打桩收锤到开始进行静载试验的间歇时间应符合下列规定：砂土，宜≥7d；粉土，宜≥10d；非饱和粘性土，宜≥14d；饱和粘性土，宜≥25d。
7 垫层选择
管桩复合地基上应设置垫层，可以有效的改善复合地基的整体工作性状，保证桩、桩间同承担荷载，提高复合地基的承载力，减小复合地基的沉降量。目前，垫层类型可分为碎石加筋垫层，石灰土加筋垫层等，如地下水位较高，桩顶填土高度低时推荐采用碎石垫层+钢塑格栅，以协调桩土变形；反之，可采用石灰土垫层。
参考文献：
[1]JTG D30-2015， 公路路基设计规范[S]。
[2]JTG/T D31-02-2013， 公路软土路基路堤设计与施工技术细则[S]。
[3]赵冬梅.预应力管桩软基处理技术[J]. 城市建设理论研究，2015（13）。