高强预应力混凝土管桩（PHC）在桥梁软基中的应用

李开封（中铁五局一公司　,长沙　410017）

高强预应力混凝土管桩（PHC）在桥梁软基中的应用

李开封
（中铁五局一公司,长沙410017）

摘要：本文结合工程实例，重点介绍了高强预应力混凝土管桩（PHC）处理桥梁软基的施工技术和控制要点，希望能供同行参考和借鉴。

关键词：高强预应力混凝土管桩；施工技术；控制要点

1　工程概况

九江绕城高速公路干中湾中桥上部结构为3跨预应力混凝土箱梁，先简支后连续；桥梁下部除3号桥台采用桩基础外其余墩台位均采用扩大基础，扩大基础基底承载力设计为≥350KPa。施工开挖检测基底承载力1#、2#（左右幅）地基承载力达不到设计值。针对该桥1#、2#墩基底情况进行补充勘察，地质情况为0～4.8米为漂石土，漂石含量40%，直径在0.2～0.3m不等，漂石之间的孔隙为黄色粘土填充。4.8～7.8米为粉质粘土，黄色，微湿，可塑状，含少许砂砾。7.8～15米为强风化至中风化花岗岩。综合以上情况，该桥1#、2#墩基底需要进行软基处理。

2　方案比选

软土地基处理主要以控制地基沉降和稳定性为原则，一般情况下，软基处理可采用换填、碎石桩、粉喷桩等施工方法，但这些方法相对本项目施工有如下局限性：（1）换填土方量较大，碾压设备难以下到基坑，换填质量难以保证；（2）碎石桩、粉喷桩机械设备难以下到基坑，施工难度大。

相比较而言，PHC桩处理具有以下优点：（1）施工简捷，采用电机振动打桩锤打桩与起重机配合施工可以保证基坑的完整性，PHC桩施工完毕后直接可以施工扩大基础；（2）PHC桩可以直接在厂家购买，施工速度快，工期短；（3）现场施工文明，无需水泥砂石料，无泥浆污染；（4）强度高，抗弯性能强；（5）造价低。针对该地质情况分析和各种软基处理方案做出详细比较后，通过设计院、业主、监理、施工单位几方讨论达成一致意见采用PHC桩处理干中湾中桥1#、2#桥墩软基。

3　PHC桩处理方案概况

依据干中湾中桥1#、2#墩（左右幅）基底地质情况，采用预应力高强度混凝土管桩（PHC-A型）加固处理，管桩具体规格尺寸为外径300mm壁厚70mm、强度等级C80，管桩按间距1.5米间距梅花型布置，管桩穿过粉质粘土嵌入强风化至中风化花岗岩1～2米，桩长8～10米。桩顶嵌入扩大基础（嵌入深度0.6米）。如下图1、图2：

4　PHC桩施工技术

4.1 施工准备

（1）施工前，在施工区域内保障便道通畅，能够满足施工机械通行；（2）清理施工区域内的地上地下电力线路及其他影响施工的障碍物；（3）场地平整，保证场地内排水通畅；（4）在基坑四周提前打入抗滑桩及做好其他防滑措施以稳固基坑边坡，防止后续振动施工产生基坑坍塌；（5）绘制桩位布置图及打桩顺序图。

4.2 打桩机选择

为了PHC桩施工完后能够保证基坑的完整性，依据电机振动打桩锤体积小，重量轻，搬运方便，施工速度快等特点，选择起重机配合悬吊电机振动打桩锤进行施工作业。施工机械见下表：

4.3 施工工艺

测量放样→机械就位→喂桩→锤击成桩→桩机移位。

4.3.1测量放样

根据设计图纸采用全站仪准确放出管桩处理范围的边线及管桩准确位置，桩位用木桩或短钢筋头做好标记，防止漏打。

4.3.2机械就位

机械就位时应对准桩位，垂直稳定确保施工过程不倾斜。

4.3.3喂桩

管桩起吊后，将桩的一端送入夹持器中，扶直就位后，根据现场需要焊接锥形桩尖，插入地表土中0.5-1.0m深度后采用全站仪校正垂直度，通过起重机进行调整，确保管桩垂直度满足要求。

4.3.4锤击成桩

锤击成桩采用DZ-60A电机振动打桩锤，起重机配合悬挂电机振动锤。

4.3.5桩基移位

施工下一根桩。

5　施工控制要点

（1）桩基需要接桩时，桩头需露出地面0.5m，接头处应设置套箍，并保持上下节顺直。错位偏差不能超过2mm。（2）由于PHC桩厂家预制未设置桩尖，施工时为了加快PHC桩入土进度和避免管桩碰到地下孤石导致管桩入土困难，应在桩底设置桩尖，以确保管桩能顺利入土。桩尖形式设置应根据地质情况和工地实际情况而定。（3）为确保成桩后桩身的完整性和防止桩头被击碎，应在桩的顶部设置2cm厚的锤垫，且施工时应经常检查，遇到锤垫磨损严重时要及时补充。（4）打桩时要求始终保持桩身垂直，并使锤、桩身保持在同一直线铅垂线上，这不仅可以保持桩身的垂直度，还可以保证预制管桩顶免受偏心锤击而破碎。

6　施工中出现的问题及应对措施

6.1管桩桩顶被击碎而桩顶标高难以达到设计标高

原因分析：在排除预制管桩自身质量问题以外，主要是由于地勘取样难以全断面实施，难以发现局部地方有硬夹层或孤石，同一层的土出现强度差异很大。桩沉入该层时，砂层越挤越密，导致桩顶击碎，甚至桩身开裂而桩顶标高难以达到设计标高。

处理措施：（1）实践证明在桩底增设十字型桩尖，能使PHC桩更具有导向性和较强的挤土破岩的能力；（2）当增设十字型桩尖还不能改变沉桩深度的情况下，可以适当采取植桩方法解决桩顶标高问题。

6.2桩顶偏位

原因分析：（1）喂桩时未对准桩位；（2）桩尖被孤石障碍物挤偏；（3）两节桩施工接头不直，桩中心线成折线形，桩顶偏位。

处理措施：桩尖对位时要准确，认真做好地质勘察，提前做好清除方案。桩头对接应保持上下顺直，接头严格按规程操作施工。

7　效果

PHC桩施工完后，我们对基坑地基承载力进行了检测，土体通过管桩的挤密作用承载力已经远远大于设计值。经过跟踪沉降观测，通车半年沉降量基本上没有，有效解决桥梁软基处理沉降问题。

8　结语

在九江绕城高速公路干中湾中桥1#、2#扩大基础沉入管桩后取得的效果非常明显，基底承载力得到了明显地加强，且施工节约了时间。综上所述，高强预应力混凝土管桩具有较强的挤密性和固结性特点，而且施工简单，速度快，无污染。在工期紧张的情况下采用效果尤为突出。

参考文献：

[1]张诚厚.高速公路软基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.