预应力混凝土(PHC)管桩在公路软基处理中的应用

摘要：公路为大型带状构筑物，往往要穿越多种地形地貌，土层条件多变，地基处理长度较大。在软土地基上修建公路，会遇到稳定及变形等问题，特别是对于高等级公路而言，不仅要求路堤稳定，而且对工后沉降要求高，尤其是要严格控制工后不均匀沉降。本文依托工程位于迪庆州维西~德钦二级公路维系境内K184+200处，为了解决软土路基问题，首次采用了PHC管桩处治的方法处治软土地基。本文就PHC管桩处治软土地基的加固机理、设计方法、施工工艺、沉降分析及经济指标等方面进行了研究。

关键词：软基础;PHC管桩;变形观测

Abstract: The highway for large band structures, often need to pass through a variety of topography, soil conditions and ground treatment, larger length. Construction of highway in the soft soil foundation, will encounter the deformation and stability problems, especially for the high grade highway, not only requires the embankment stability, but also the requirements for high settlement after construction, especially to strictly control the differential settlement. This paper relies on the project is located in Diqing Weixi ~ Deqin two highway maintaining domestic K184+200, in order to solve the problem of soft soil subgrade, the treatment method of PHC pipe pile in soft soil foundation treatment. This paper introduces the study of PHC pipe pile in soft soil foundation treatment reinforcement mechanism, design method, construction process, settlement analysis and economical aspects.

Key words: soft foundation; PHC pile; deformation observation

中图分类号：TU528.571文献标识码：A文章编号：

工程概况

云南省迪庆州维西~德钦二级公路为国家投资项目，本处治理段位于维西县结义村境内。处置长度320米左右，全部位于软弱地基地段。且软土具弱膨胀性，厚度平均达10m（H=5～12m之间），并且位于2%～6%的缓冲地带。经过反复探讨，提出了预应力混凝土（phc）管桩方案。软土地基不仅软、深、广，而且位于缓坡地带，要确保软土地基处治后的填方不产生蠕动，必须要对软基两侧及中部进行约束。在填挖交界处，我们通常采用挖土质台阶的办法对填方进行约束，防止滑动。

二、研究机理

静压桩作为挤土桩，在沉入饱和粘性土、特别是饱和软土地基的过程中会对周围环境产生影响，这种影响主要表现在以下4个方面：①压桩时桩周土层被压密或挤开，使土体产生水平移动或竖直隆起，可能造成邻近已压入的桩产生上浮、桩位偏移和桩身翘曲折断，并可使邻近建筑物破坏、管线断裂、道路不能正常使用等；②压桩使土中孔隙水压力升高，造成土体破坏，未破坏的土体也会因超孔隙水压力的不断传播和消散而蠕变，也会导致土体垂直隆起和水平位移；③压桩过程中桩周土体被剧烈扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质发生改变；④压桩后桩周土体中孔隙水压力会缓慢消散，土体会再固结，可能使桩侧受到向下的负摩阻力的作用。一般认为静压桩没有打桩那样剧烈的振动，引起的超孔隙水压力也没有打桩那么高，所以其挤土效应的程度与打桩有所差别。

三、设计方案

3.1 设计方案前对土样进行了实验分析，数据如下：

备注 土名代号：CHE 天然含水量W=25.6%

液限WI＝54.8塑限Wp＝ 24.3hp＝2.60塑指Ip＝ 30.5

天然稠度

3.2 设计方案

本项目软土区处治选取了直径为D=400mm，壁厚δ=80mm的AB型桩，其抗裂弯矩为63KN·M，极限弯矩Mmax=104KN·M。

四、数据分析

为确切掌握PHC桩对路基的处治效果，我方要求施工方对填筑范围内均匀布置四个断面对已填筑完毕的路堤的沉降与位移作了详细观测，

4.1、竖向沉降数据分析

取观测数据具有代表性的每10日的沉降量进行分析。对路堤的沉降观测原始数据如下表所示：

表4.1路堤沉降观测原始数据表

表4.1路堤沉降观测原始数据表

由表中数据计算出各点沉降累计月平均值：

K184+050的月平均沉降δ=9.3mm；K184+150的月平均沉降δ=20.8mm；

K184+250的月平均沉降δ=13.4mm；K184+350的月平均沉降δ=22mm。

其中

K184+050软基及碎石桩处治深度为8.5～12.3米；K184+150软基及碎石桩处治深度为8.5～10.8米；K184+250软基及碎石桩处治深度为5.8～6.9米；K184+350软基及碎石桩处治深度为6.9～7.1米。

不计施工差异，可以得出： PHC桩对路基范围内软土的约束对路基的总体沉降产生了积极作用。

4.2位移数据分析

位移观测是四个具有代表性的点，分别位于K184+050、+150、+250、+350四个断面，观测点设在路堤底部（填方脚）两侧。位移数据如表4.6～4.10。

表4.2 K184＋050观测点位移数据表

表4.3 K184＋150观测点位移数据表

表4.4 K184＋250观测点位移数据表

表4.5K184+350观测点位移数据表

根据上述位移表，可以绘出更直接的位移图，如图4.1所示:

对位移表进行分析，可以得出如下结果：

①位移方向

位移是一个矢量。K184+050、+150、+250、+350的位移矢量方向与路基横断面方向所成角度为240～610，跨度大，平均值为41.80，表明路堤脚的位移方向并不只是垂直于路中线，而是与路基横断面方向成较大角度移动。由此可以推断，在路堤两边的PHC桩及路基中部的PHC桩均对路堤的移动产生了阻抗作用，导致位移矢量方向与路中线、路基横断方向成一个较大角度，而不是仅仅沿某一特定方向移动。

②位移绝对值

三个典型断面的观测点的位移量分别为57mm、64mm、63mm，平均61.3 mm；观测点2的位移量分别为63mm、72mm、47mm，平均60.6 mm。数据说明了PHC桩对路堤的纵、横向位移提供了很好的抵抗作用，阻止了路堤底部的移动，对路堤的稳定作用明显、意义重大。

五、结论

在实测软土地基沉降的数据，通过分析沉降量以及有无增加PHC桩的数据比较我们得出了预料结果，通过以上的工作我们得出的结论包如下几个方面：

1 总结了复合地基沉降的计算方法和理论，分析了它们的特点和使用范围，它们均不同程度的存在的局限性、计算精度问题以及其理论假定与实际工程情况存在的差异。因此，在没有得出更符合实际工程情况的计算方法之前，复合地基沉降计算必须与实测沉降相结合才有较强的实际意义。

2 PHC桩对路堤的纵、横向位移提供了很好的抵抗作用，阻止了路堤底部的移动，对路堤的稳定作用明显、意义重大。

3 采用PHC桩的复合法处理软土地基不仅有利于减少地基沉降，而且对于软土地基的侧向位移和承载力强度有很好的作用。

4 由于复合桩的施工方法和计算方法都不够健全，同时由于PHC桩在公路工程中应用很少，故对复合地基的沉降应作长期观测，从而得到更确切的结果。

参考文献：

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[8]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1988.

作者简介：

钱春华（1977~）男，工程师，工程硕士，2011年毕业于南京林业大学道路与桥梁专业方向，多年来一直从事道路设计及研究工作

滕建奎（1982~），男，工程师，注册土木工程师（岩土），工学硕士，2008年毕业于昆明理工大学岩土工程专业，多年来一直从事岩土专业的工程设计和研究工作