预应力管桩施工技术在高速公路路基加固中的应用

杨捷

【摘要】在高速公路工程中，软质地基较为常见，软质地基容易造成高速公路不均匀沉降问题，进而影响道路通行安全和高速公路使用寿命。本文结合某高速公路工程项目，深入研究了预应力管桩在高速公路工程中的应用。经实验验证，利用预应力管桩施工技术能够有效改善高速公路地基沉降问题，地基经处理后，路基沉降量为10mm，表明本工程采用预应力管桩施工技术有效。

【关键词】预应力管桩;高速公路;路基加固

软土地基在我国分布广泛，尤其是东南沿海地区淤泥质海相地质较多，对高速公路工程建设造成一定影响。软质地基属于不良地质，由于地基强度较低、亲水性好、压缩性高，在高速公路建设中会因软基中孔隙水压力较大而造成的路基变形、不均匀沉降等问题。传统的软基加固方法多采用抛石换填施工技术，能够有效提高软基承载力，但由于孔隙水的存在，导致传统软基加固效果不佳。预应力管桩施工技术能够有效解决传统软基加固技术存在的不足，提高高速公路软基加固效果。

1、工程案例

本工程为某高速工程加宽改建项目，原高速公路全长为80km，设计时速为100km/h，为双向四车道高速公路，路基宽度在26m，难以满足区域通行要求。根据高速公路改造规划，现状高速公路改建为双向八车道高速公路，加宽后路基宽度为40m。

经现场地质勘察，本工程沿线主要为微丘平原区，地形起伏较小，现状地表为农田，软土分部范围较广，软土厚度不宜，部分软土厚度达40m。根据岩土勘察报告，该区域软土性质较差，具有高孔隙率、高压缩性、高含水率和承载力低等特点，主要为第四系湖相沉积淤泥质淤泥质黏土。

通过对现状路基进行分析，原高速公路软土处理不当，导致局部路基沉降问题严重，且本工程作为沿线城市重要交通要道，在改扩建施工中不能采取封路施工方法，必须保持原路通行条件。针对该问题，为解决高速公路路基不均匀沉降问题，需对软质路基进行加固处理。结合该地区软基处理经验，本工程在高速公路拼接段采用预应力管桩软基加固技术。

2、预应力管桩施工技术要点

2.1 施工准备

在预应力管桩施工中，桩基操作人员操作经验直接影响预应力管桩使用效果，因此，施工单位应加强技术交底，加强岗前培训和考核，选择经验丰富的人员进行压桩施工。同时，为准确掌握预应力管桩施工参数，施工单位落实试验段试桩施工，试验桩数量5根，选择代表性路段进行试桩，确保预应力管桩施工参数准确、可靠。

2.2 底板压实

在预应力管桩施工前，为满足桩机行走要求，施工单位在路基红线外开挖排水沟，保持路基及时排水、干燥。加强路基压实，分层压实厚度为20cm，压实系数不低于0.95。针对难以压实路段掺入5%的石灰材料改良路基表层土。

2.3 测量放样

根据工程设计，为满足高速公路改扩建桩位精度控制要求，本工程安排专业测量人員测量路基中心线、边线，并根据工程设计测量预应力管桩桩位中心点，落实桩位控制线保护措施。

2.4 桩尖预制

本工程中，预应力管桩桩尖由施工单位加工制作，桩尖为刃口型，桩尖定位采用十字架法，由经验丰富的施工人员对称焊接。

2.5 桩机就位

路基压实处理后，现场安装桩机，并按压桩顺序调整桩机位置，调平桩机工作平台。借助起吊设备将管桩吊运至桩机附近，按规定方向起吊管桩，确保管桩起吊安全。管桩起吊至桩机夹桩器上方时，垂直放入夹桩器，夹桩力为压桩压力75%。管桩固定后借助桩机钢丝绳牵引和固定管桩。桩机就位时，应使桩尖对准桩位中心，防松桩机上卷扬机钢丝绳，借助管桩自重将桩尖压入土体中。

2.6 静压沉管

预应力管桩施工中，为确保预应力管桩施工质量，防止出现斜桩、断桩等问题，本工程加强管桩垂直度监测，要求垂直度偏差小于0.5%。如出现管桩垂直度偏差较大的情况，严禁采用强行扳回方法纠偏，避免形成断桩。超出垂直度偏差时，采用逐步调整纠偏方法，通过调整送桩器实现逐段纠偏。同时，为降低管桩上浮问题发生风险，本工程加强管桩连续施工，尽量减少管桩施工间隔时间。此外，针对管桩施工过程中出现的桩身位移、倾斜、桩顶上浮等问题，施工单位及时停止施工，待查明原因并制定相应解决措施后方可继续施工。此外，本工程管桩有效长度采用压桩长度和压桩力双控，以压桩力控制为主，要求终压力达到1800kPa后终压。

2.7 接桩

预应力管桩施工时，上下两节管桩采用采用上螺下顶接桩卡扣连接，接头卡扣连接强度应不小于桩身强度。接桩时，下节管桩高出地面基准1.2m，，经清理桩端面后对中，错位偏差小于2mm。在下节桩端面安放足够的密封材料（由环氧树脂、磨细砂、芳香胺等按1：2：0.6比例组成的混合材料。在专人指挥下，采用安装在桩机上的卷扬机牵引上节桩就位使上节桩的插杆与下节桩的中间螺帽孔对位，上节桩缓缓插入，严禁插杆与桩端面或中间螺帽缘壁碰撞。两节管桩接桩时，如存在缝隙，应塞入相应厚度的铁片后焊接。为确保管桩焊接质量，焊接前应清理桩端坡口露出金属光泽，并清除铁锈和油污。

2.8 桩顶处理及加筋

预应力管桩施工完成后，移开桩机并开挖至设计标高，铺设大宽幅加筋体作为桩帽，加筋体拼接处强度不小于加筋体强度70%。加筋体接头部位设置在预应力管桩桩顶部位，重叠宽度不小于300mm。加筋体铺设后，应回填土方和砂石垫层并压实处理。

3、施工质量检测

本工程中，试验段预应力管桩共计施工103根，经专业检测单位检测，桩端竖向承载力和多桩联合承载力特征值均符合工程设计要求，预应力管桩合格率为97%，最大路基沉降为10mm，有效改善了软质路基沉降问题，达到预期软基加固目标。

结语：

在软质路基施工中，由于地质承载力不足和不均匀沉降等原因，难以满足高速公路路基承载力要求。通过采用预应力管桩软基加固技术，结合工程实际情况，

开展试验路段管桩施工，能够合理掌握预应力管桩施工参数，提高路基承载力，改善道路路基沉降问题，满足道路施工质量要求。

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