高速公路工程建设中的预应力管桩复合地基施工工艺

摘要：近年来，高速公路工程建设中预应力管桩复合地基技术的应用十分广泛。该技术能够有效减少地基沉降问题，使地基承载力得到提升。高速公路是一种大型带状构筑物，其地基处理长度很大，经常需要穿越多种不同的地貌单元，因而面临的土层条件也十分多变。在当前的高速公路施工当中，预应力管桩复合地基已经成为了施工中必不可少的一项重要技术，其施工工艺水平对于高速公路整体施工质量将产生直接的影响。

关键词：高速公路;工程建设;预应力管桩;复合地基;施工工艺

前言

高速公路是我国公路交通系统中最重要的组成部分，对于国民经济发展有着巨大的作用。以国道主干线系统规划为依据，我国高速公路事业近年来取得了很大的发展，工程数量和工程规模也不断扩大。但是，高速公路病害问题也日益严峻，特别是面对软土地基的情况，容易发生沉降，造成桥头跳车等不良情况，对高速公路运行安全造成了不良的影响，甚至可能引起严重的交通事故。因此，要高度重视对高速公路工程地基的处理技术及施工工艺，以保证高速公路的运行安全。

一、高速公路工程的工程概况

以某高速公路工程为案例，全长125.409km，在里程起讫桩号K35+080-K56+807段，21.727km范围内，沿线软弱土较多。施工现场环境情况，气候环境、地下水、软弱土厚度等，都会对施工过程产生影响。由于软弱土稳定性较低，因此如果采取直接施工的方式，将会对施工质量造成不利影响。基于此，采用了预应力管桩复合地基的施工方法，将地基条件改善后再行施工，保证了施工质量和工程安全。

二、高速公路工程预应力管桩复合地基的技术原理

在预应力管桩复合地基当中，其技术原理主要在于，管桩和桩顶褥垫层之间，能够实现紧密的结合，将施工稳定性进一步提升。通过对置换作用的发挥，使预应力管桩负荷状态得到优化，能够传送到较深的土层。同时可将桩间土负荷降低，提升复合地基承载力，满足工程设计要求，减少地基变形沉降情况的发生。预应力管桩可对土层发挥挤压作用，保证桩间土结合度紧密，使土体凝固时间及孔隙率得到保证，进而达到理想的施工效果[1]。

三、高速公路工程预应力管桩复合地基的施工工艺

施工前做好准备，在路基两侧开挖临时排水沟，将地表积水彻底排净。同时将施工现场的石块、树根等杂物清理干净，铺设岩渣垫层40cm。检测管桩基础承载力，遵循施工规程，确保承载力在6.37MPa以上。使用静力触探仪检测，与监理工程师共同完成，对各项数据准确记录。开展管桩试桩施工，根据施工图纸确定相关参数，参照施工桩机型号进行管桩试桩，同时检查静压桩和其它设备性能参数，得出荷载沉降曲线。沉桩作业前要先进行桩位放样，明确桩位中心和桩位轴线，使用竹片标记，在中心延长线设置控制桩，发挥保护作用，以免偏移。确认无误后，安排桩机就位，先加固处理软土地基。根据长度、深度、规格等参数，明确打桩顺序，从长到短、从深到浅、从大到小的顺序施工。

结合工程实际情况，确定施工方法，如静压法、锤击法。在锤击法施工中，缓慢将桩吊起至垂直，将锤头下部固有送桩器套在桩头上部，对准桩位后匀速打入土内，深度在1.0cm，然后检查垂直度。在静压法施工中，缓慢匀速将桩吊入井中，利用抱紧桩完成打压，深度在10cm[2]。利用经纬仪检查垂直度，第一节桩垂直度偏差在0.5%以内，最终桩身倾斜率在1%以下，桩位偏差在d/4以下。吊装作业中，固定位置在管桩上端4m位置，使用钢丝绳固定，保证垂直。放置在预定位置后调整固定，与地面相距50cm时停止，对中调直后沉桩。观察桩身磨损情况，检测桩端及桩身垂直度及壁厚。使用回弹仪检测混凝土性能，确保强度符合要求。

固定首节管桩后，与对面保持50cm，焊接固定管桩端头法兰盘及十字形钢桩尖，匀速压入地下，在外露长度剩余100cm时停止。将管桩吊起送入桩机，平稳压入地下，深度1.0-1.5m。使用锤击法沉桩，以冷打作业方式完成初打，贯入深度达到100mm以下时开始正常沉桩。采取重锤轻击的方式，锤落距离不超过1.5m，连续进行，以免发生固结。检查桩的质量后进行打桩，将管桩油污灰尘清理干净，以免影响焊接质量。做好标记后，随时观察桩体入土深度。第一节桩完成后，吊装连接第二节桩，中心线偏差不超过5mm。拼接区域坡口槽采取焊接作业，保证对称焊接，遵循二级焊缝质量标准，使用J506电焊条，做好防护，避免影响周围结构质量。焊接后清理焊渣，检查质量，然后沉桩。桩体与地面相距1m时暂停，继续连接第三节桩，依次推进施工，确保达到设计标高。

沉樁作业时，对于相关参数应准确记录，按照连续锤击3阵，每阵锤击10次的方式进行。控制好桩接头数量，少于4个，且位置在不同截面。检查桩帽混凝土强度，达到施工要求后，进行桩间砂填筑施工，高度比桩帽高度略高，高度差在5-10cm以内。对砂的级配和规格严格控制，依次分层填筑碾压，保证压实度合格。符合设计标准后，进行土工格栅施工，明确承受荷载方向，采取人工捆扎的方式连接，确保平整性符合要求。铺设作业情况要及时检查，对褶皱问题做好处理，路基外部填筑层预留30-50cm。检查土工格栅铺设质量合格后，进行砂石垫层施工。该项施工需要尽快完成，将土工格栅外露时间控制在48h以内。施工过程中，压轮不能直接触碰筋料，在还没有完成压实处理之前，不允许车辆行驶，避免外力作用造成筋料错位的问题。

四、高速公路工程预应力管桩复合地基的质量控制

在高速公路工程建设中，对于预应力管桩复合地基要做好质量控制。根据标准施工规程的相关要求，保证端头板外侧平面度偏差在0.2mm以内，桩体倾斜度在0.5%d以内。群桩点及单排桩位偏差方面，前者的偏差要控制在20mm以内，后者的偏差要控制在10mm以内。在桩顶标高偏差控制方面，保证灵活性，不超出±50mm的偏差范围[3]。上下节管桩通过顺直连接的方式，保证错位偏差不超过2mm。桩端头板焊接过程中，焊缝需要满足饱满性、完整性的要求，结束检查接头焊接作业后，需要预留8min的时间，保证能够达到良好的自然冷却状态。施工方法选取静压法，对最大压桩力和单桩竖向承载力之间的关系做好处理，保证前者压力达到后者压力的1.35倍左右。

结论：高速公路工程建设是我国交通发展中的一项重要内容，对于提高交通运行效率有着直接的影响。而高速公路由于建设里程较长，面临的环境情况较为复杂，经常会遇到软土地基的不良情况。为了保证高速公路的施工质量和建成后的运行安全，采用了预应力管桩复合地基的施工方法。该方法污染小、效率高、质量好，运用科学的施工工艺，做好各个环节的处理，进而保证施工质量合格。

参考文献：

[1]王本法，刘世清，王瑞.水工建筑物PHC管桩复合地基的塑性混凝土褥垫层施工方法[J].中国标准化，2019，26（15）：166-168.

[2]王承罡，魏赣英.预应力管桩在高速公路地基处理中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2018，34（22）：177-179.

[3]梁建锋，黄擎洲，李富有，等.深厚泥浆池预应力管桩与就地固化复合路基施工技术[J].四川建筑，2020，40（2）：153-155.

作者简介：姓名：李凤伟（1976.8.26-）男，汉，黑龙江省青冈县，初级工程师，大专，单位：黑龙江迅腾建设工程有限公司，研究方向：公路工程专业，单位所在省市及邮编：黑龙江省哈尔滨市道里区，150016。