公路软基处理中预制静压管桩应用探讨

摘要：公路软基处理中，预制静压管桩由于具有单桩承载力高、施工质量高、施工速度快、施工造价低等诸多优点而得到广泛的应用，是深厚软基处理中一种较为有效的方法。文章结合具体公路工程实例，在简要概述施工方案选择及预制静压管桩优点的基础上，对预制静压管桩的关键施工工艺进行了分析，以促进预制静压管桩的推广和应用。

关键词：公路；软土地基；预制静压管桩

中图分类号： TU471.8 文献标识码：A

1　工程概况

如表1所示，某高速公路，以穿越软土地基为主，兼有深厚软土地基，需要填土的高度较大。以某典型路段为例，该路段的表层为0.5～3.0m的厚灰褐色亚粘土，中部为厚8～15m的淤泥质亚粘土，底部为中密状粉砂、泥岩。

2　方案选择

2.1水泥搅拌桩：水泥搅拌桩法优点在于速度较快、加固效果较好，造价教低，缺点在于施工时工艺参数不易控制、深层成桩困难、深层加固效果不佳，同时，水泥搅拌桩法加固深度浅，一般在14m之内。

2.2　CFG桩：CFG桩的主要成分为水泥粉、煤灰以及碎石、砂等，经加水搅和后使用成桩机械制成，强度等级在C5～C25之间，CFG桩的优点在于强度可变，加固深度可达18m，当软土深度在10～15m之间时，CFG桩比较经济合理，缺点在于采用振动法时有较大扰动，同时施工需要的工作面大。

2.3　Y型沉管桩：Y型沉管桩是一种新型的桩基技术，优点在于表面积增大，提高了摩阻力和基桩承载力。缺点在于沉桩时有挤土效应和振动效应，同时Y型沉管桩受地质、施工队的经验和专业素质等因素影响较大，不适合建筑物密集区。

2.4　PTC管桩：预制静压管桩适用于填土高度大于3倍地基极限高度的工程，其优点在于最多可以压入持力层2m处，并可以有效降低管桩间土的承载力，进而减少路基沉降。

综上所述，结合该工程表层为硬壳层、中间层承载力较低而下层承载力高的特点，通过各种方案的优缺点对比，决定选用预制静压管桩的施工方案。

3　优势

3.1处理范围广：对于20m以上的软土区，堆载预压法和水泥土搅拌桩法已不再适用，但预制静压管桩由于可承受的上部荷载重（由桩侧阻力和桩端支撑力共同承重），所以可穿透普通的软土层和粉砂粘土层，并可以使用多种土质材料作为持力层，即使持力层的地质环境复杂（比如起伏较大）也可以施工，可见，预制静压管桩可以处理的软基范围很广。

3.2质量可靠：预制静压管桩在沉桩施工时，静压桩机的压力表可以直接显示压桩力，有利于控制预制静压管桩的承载力并提高精度。预制静压管桩制作时经过了特殊工序，对水泥混凝土的抗压强度很大。另外，还可以直接监测预制静压管桩的沉桩长度，进而保证了施工质量可靠。

3.3单桩承载力高：预制静压管桩由于桩基嵌固在持力层，且桩身采用的混凝土有很高强度，所以预制静压管桩的单桩承载力很高，在相同截面下预制静压管桩的单桩承载力具有明显优势，这是各种灌注桩和搅拌桩所无法比拟的。

3.4速度快：PTC管桩使用静压法施工，在5分钟时间内，可以将5m长达的管桩压入地下，比上文所述的其它三种方法都快，而且桩体的承载力也能得到保证。可见，在相同地质条件下，预制静压管桩法的施工进度比其它软基处理法快。

3.5造价低：预制静压管桩法每平米单位造价较高，但是静压法的使用使预制静压管桩截桩少，对桩身的破坏性小，另外，预制静压管桩法施工速度快，工程完工时间短，工程运行所需养护费不高，综合考虑，预制静压管桩的综合造价低于其它方法，对15m及以上地基优势尤其明显。

4　工艺原理分析

4.1发挥桩端阻力作用：为发挥预制静压管桩桩端阻力作用，使用桩距2.5～3.5m、桩帽边长1.2～1.6m、桩径40cm的预制静压管桩，采用静压法将荷载传递给持力层。

4.2提高桩端承载力：采用静压法将管桩压入后，利用预制静压管桩的支撑作用和对土层的挤压作用，提高了桩侧的摩擦力和桩端的承受力。

4.3控制软基沉降：在预制静压管桩的桩帽上加铺碎石层，如果土质合适，还可铺设土工格栅，通过这种方式，将碎石、土工格栅和桩帽的作用相结合，减轻预制静压管桩的桩间荷载，降低了对土层的压缩。从而实现控制软基沉降的目标。

5　预制静压管桩关键施工工艺分析

5.1压桩：压桩前首先清理工地上的障碍物，并对预制静压管桩标注每米的长度，这样可以随时监测预制静压管桩的入土深度和承受压力值。通过送桩器和水准仪的配合使用，控制最终的送桩深度。另外，每根预制静压管桩的接头数应小于3，同时位置错开；进行预制静压管桩压桩时，应尽量减少挤土效应和管桩偏移。压桩时，可以结合工程具体的地质情况，进行蛇形压桩。同时，在对预制静压管桩压桩前需进行试压，以确定该桩的技术参数是否合适。调平机台并进行准确定位和对中后，才可以开始压桩，使用经纬仪控制桩的垂直度，确保偏差在0.5%以内。同时，压桩速度不宜太快，一般为1.0-2.0m/min。施工人员要全程监控压桩的过程，随时进行垂直度的校准。还要随时检查预制静压管桩承受的压力以及压入土层的深度，避免下压过程中突遇障碍物导致断桩的现象。压桩时，还要避免压桩机的反复行走，对土层造成干扰，同时保证吊桩、喂桩方便。

5.2接桩：接桩前，使用刷子清洁端板的表面，露出金属光泽，在接桩时使用定位板将需要接桩的桩段接直，使用楔形铁片填补接口处的缝隙，直至确保两个桩段牢固连接；接桩时，两节桩段要垂直，保证偏差小于2mm，同时桩头应高出地表0.5m以上。接桩时，两段轴线偏差应小于5mma，弯曲矢高小于桩段的0.1%，同时，严禁采用大锤横向敲击来进行纠偏。焊接时，应该先解下导向箍，然后分层施焊。焊接的工艺要求也很高，要注意焊渣的清理和桩头的冷却、沥青防腐层的涂刷。焊接时，不可采用水冷却法，同时自然冷却时间应该大于8min。当有多节管桩时，应逐层完成。

5.3送桩：送桩时应注意，当中心线与PTC桩吻合时，才可以开始送桩。送桩器下方的桩垫必须均匀，且与PTC桩顶部的断面全部接触好。送桩过程中，要对送桩杆上的标记号动态跟踪，把握送桩的深度。

5.4终压：进行预制静压管桩的终压时，需要严格控制偏差，其中，送桩的压力偏差不得大于5%，桩顶标高的偏差不得大于±50mm。

结语

工程施工结束后，动力检测的结果十分理想，各项指标均能满足设计要求，其中，Ⅰ类桩的数量超过95%，路基最大沉降量低于7cm，对沉降的控制有良好效果，充分说明了文章所选方案和所述工艺的合理性，以广泛的推广和应用提供了依据。

参考文献

[1]谈传华.桩土相互作用及单桩承载力确定模拟研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2011，（01）：41-44

[2]高海燕，树立华，李宏建，苏扬.从低应变检测结果分析扬州地区基桩常见质量问题[J].扬州职业大学学报，2009，（01）：18-21，25