预应力管桩在排水管线软土基础中的应用

付培梁

（中铁二十二局集团第一工程有限公司避暑城项目部，黑龙江 哈尔滨 150000）

预应力管桩顺序：对施工桩基础范围进行场地整平-进场预应力管桩验收合格-桩位测放-压桩机就位、吊桩就位-插入预应力管桩-桩身对中调直-静压第一节桩-桩身焊接-压第二节桩-截桩-成桩移机，如此反复完成压桩工作，进行管线基础施工。

1 施工工艺

1.1 场地整平

桩基施工前，将多余路基土方清除，清除到预应力管桩桩顶高程。横断面方向应做成约4%的横向排水坡。路基减载时弃方严禁乱堆乱弃，严禁将弃方堆填在路基边坡、护道或影响路基稳定的地段。保证桩基位置平整度及压实度。

1.2 桩材验收

本工程项目的建设中，采用的是厂家集中制作的PHC管桩，单位的单项目部门负责对成品进行现场的质量检查，主要涉及到对产品的合格证明、出厂检测报告等单据的检查与评估，进场验收内容包括混凝土强度、外观质量和接口质量，并做好检查记录与标识工作（图1）。在桩的检测过程中，需要保障整体的平整以及密实程度，掉角的深度控制在5 mm以内。其次，在局部蜂窝以及掉角的缺损方面，需要控制在整个桩表面积的0.5%以内。进场验收合格后的管桩接头处应进行防腐除锈处理。

图1 进场管桩验收并堆放整齐

1.3 测量放线

如图2所示，根据要求进行桩基础放线，梅花型布置，管桩一般从线路中心往两侧布桩，采用钢筋头上系红布进行管桩中心定位。预应力管桩的施工位置，主要是在打桩的施工区域附近，保障控制桩与水准点的合理性，避免受到打桩的影响（距离操作地点50 m外），用水准仪进行桩入土长度控制，同时加强地表变形监测，施工期间必须每天进行地表变形监测，实测地表变形量。桥路过渡段应进行桥墩台位移变形监测，发现异常应停止施工妥善控制。

图2 进行管桩放样

1.4 吊装管桩

在进行施工建设的过程中，一旦施工地当中的承载力不足，就需要在桩机下方安装厚钢板，以此保障整个桩基的稳定性。而在桩架的处理上，需要垂直于地面。桩帽的选择上，也要保障符合施工建设要求。在送桩杆过程中，严格基于桩型以及送桩的深度，保障使用的科学合理，进行相应的制作。最后则需要保障底桩可以得到准确的深度标注。

在管桩对位以及调直的过程中，对于沉桩往往会起到直接的质量性影响，因此就需要在处理过程中，对于实际偏差进行科学合理的调整。一般调直环节都需要使用2个全站仪，在距离打桩架50 m的位置形成正交方向进行观察以及矫正，同时保障进行科学合理的调直处理。首先，需要观察具体的垂直度，保障满足设计要求。之后利用全站仪对观测桩的垂直度进行观察，这样就可以保障将其控制在0.5%的水平范围内。在桩的垂直度处理上，需要经过多次调整，保障每一个桩体都符合建设的要求。在桩入土3 m之后，就要马上避免桩基受到调整。最后在底桩的垂直度控制上，始终都需要控制在0.5%的程度。对于桩身而言，在完成了调直之后，就需要保障施工过程中，不会出现严重的调制处理。最后，则是需要保障每一根桩基都需要避免出现大幅的移动，不断降低振动程度，避免桩身受到损伤。

1.5 静压沉桩

大面积施工前要进行工艺性试桩，确定工艺参数及桩长、收锤标准，压桩机应根据土质情况配足额定重量或选用相应的液压桩机。

管桩一般从线路中心往两侧布桩。压入桩施工顺序应选择单向进行，不得从两侧向中间进行。插桩入土达到一定深度并确认桩位和垂直度符合要求后静压下沉。开动桩机油泵使之上移，再抱桩固定压入，循环作业。接桩连续进行，成桩至设计。根据设计要求：沉桩前必须安装桩尖后方可进行沉桩。静压力桩如图3所示。

图3 静力压桩

1.6 管桩焊接

在底桩的桩顶位置，露出地面大约0.5～1 m的程度时，就要马上暂停压桩。同时，在管桩接长工序的处理中，都需要使用钢端板焊接的方式，完成焊接处理。在完成了相关焊接工作之后，就可以进行冷却施打。需要注意的是，在焊接位置的处理中，强度方面需要避免高于出厂的实际强度。同时，还需要保障在焊接处理之前，要全面清除桩接头位置的泥渣以及铁锈，保持较为光泽的表面。因此，为了进行有效的处理，就需要管桩接头位置，进行防腐蚀处理工作。完成了焊接工作，焊工就应当马上进行桥接，检查焊接位置的稳定性。在发现不合格的焊接位置之后，就可以进行针对性的处理。工人接桩的情景如图4所示。

图4 接桩

1.7 送桩

焊接完成后，让焊缝冷却8～10 min后方可进行压桩。完成送桩之前，还需要预先计算实际的深度，因此可以在具体的建设中，使用合适的送装器，同时在送装器上进行明确的标注。在送桩杆与桩身的处理上，需要使两者保持在相同的中心线上，同时送桩杆上的桩帽以及桩身间隙，则需要控制在5～10 m的范围当中。在送桩杆与桩体的处理上，始终保持一个较为稳定的厚度，同时在送桩的过程中，还需要做好相应的压力值，特别是在进行处理的过程中，可以保持深入度与原始记录的合理性。

1.8 停锤标准

管桩停锤标准应符合以下原则：

（1）桩顶达到设计标高即可停锤，以桩端进入持力层的深度为主进行控制。

（2）当在设计桩长范围内遇到硬层，沉桩困难时，采用桩尖引入法施工。现场试桩时，可参照以下标准收锤：a.原则上当落锤高度达到最大值，每10击贯入度≤20 cm时，可停锤。b.当20 cm＜每10击贯入度≤50 cm时，桩长满足设计桩长时可以停锤。

（3）采用静压机施工时，当压力≥2倍单桩承载力时，可停压。

1.9 截桩

如需截桩，应有确保截桩后管桩质量的措施。桩压好后桩头高出的部分应及时截除，避免机械碰撞或将桩头用作拉锚头。严禁使用大锤砸，应先将不需要截除的桩身端部用钢抱箍筋抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。自标高2.8 m处开始施工桩及桩帽。桩帽间横断面方向以C25混凝土及钢筋网片连成整体。管桩桩帽要采用挖坑施工，不应在路基填筑面上立模浇筑。

2 预应力管桩作为管线软基基础的优缺点

2.1 预应力管桩作为软基处理的优点

（1）管桩采用现代化工厂预制，高速离心成型、高温高压蒸养，产品质量稳定。

（2）管桩运输方便，施工现场容易摆放，无须现场备料制作，无砼料搅拌、泥浆等污染源，对工地及周边环境环保无污染。

（3）管桩桩身混凝土强度高，加上有一定的预应力，粘土、粉土、砂土、卵石砾石、碎石、强风化和全风化岩等各种土层均可进行设计使用，适用范围广。

（4）管桩的规格型号多，直径从φ300～φ1 200 mm，桩长从6～15 m不等，搭配方式比较灵活，同时在接长上，也可以高效便捷地进行处理，避免受到外界因素的影响。

（5）施工工艺较为简便、直观，机械化程度高，可采用静压或锤击设备，静压无噪音无污染，锤机穿透力强，可根据土层进行选择，沉桩质量可在施工中直接反映，便于监理和业主单位对施工进行监控，施工质量容易保证。

（6）工期较短，对场地的面积要求不大，场地达到三通一平即可施工，施工可送桩最大送深达8 m，可通过送桩施工桩基再开挖基坑，避免雨季开挖基坑导致延误工期等问题出现。

（7）管桩施工完毕后根据土层情况，只需等待7～20 d便可进行检测，有利于下一道工序的施工。

2.2 预应力管桩作为软基处理的缺点

管桩抗弯刚度较差，施工时接桩质量较难控制，在某些土层中沉桩困难，特别是在软弱地基中使用时，打桩过程中的挤土效应、施工过程中的端板焊接不良、重型施工机械的行走碾压、基坑边坡失稳和挖土不当等原因，容易使管桩出现倾斜、偏位以及断桩等质量问题。

3 施工中质量控制及检测

3.1 小应变测试法

竣工之后，就需要马上对桩基当中的10%数量进行小规模的小应变测试，进而掌握当下桩的稳定性与质量性。

（1）传感器的安装：在传感器的安装过程中，首先需要保障传感器的轴线与桩身的纵轴线可以保持平衡的关系。其次，传感器与桩身之间的连接上，还需要保持良好的处理方式，降低材料之间的厚度，同时当完全固化之后，进行科学合理的检测以及分析。同时传感器的位置选择上，要安装到基桩平面的中心位置上。

（2）现场数据采集：在进行检测之前，还需要对设备进行全面的检测与分析，保障在使用中可以发挥出应有的性能。例如可以使用能产生低频的力锤，在现场进行激振式的处理，并保障接收的过程中，可以全面达到应有的处理效果。在每一个桩基的检测过程中，都需要进行3次以上的测试与评估。

3.2 桩基静载试验

基于设计方面的实际要求，需要对5%数量的桩进行桩基的静载试验分析，这样就可以通过试验的方式，了解到当下桩基的实际承载力。静载试验的过程中，通常都会采用慢速维持荷载法，或者在没有特殊要求的情况下，使用单循环加载试验的方式。

在进行试验的过程中，使用的试验加载装置，要结合现场的实际试验情况，进行针对性的压重平台装置，同时保障使用的锚桩承载梁反力装置，或者使用的锚桩压重联合反力装置，可以发挥出应有的作用。在测试的过程中，需要保障仪表的准确性，其次则是保障基准梁可以在一段上进行自由的移动。

加载方法：在加载方法的选择上，则是让加载中心始终与试桩轴线保持一致，同时加载的过程中，能够进行分级处理，使其荷载可以保持一个良好的稳定性。其次，在加载的过程中，避免荷载超过每级当中的实际规定值，同时也相应地保障在方法的使用上可以将重心与试桩的轴线保持一致。

沉降观测：每级加载的观测时间规定为每级加载完毕后，每隔15 min观测1次，累计1 h后，每30 min观测1次。

4 结束语

总之，静力压桩作业过程施工，以桩端高程控制为主，贯入度做校核，对临时支护设施做好相应的验算，桩位偏差，直桩垂直度符合标准才能保证管桩在结构中发挥相应的承载作用。