宋　昱

(上海鐵路局杭州房產(chǎn)建筑段，浙江 杭州　310009)

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預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)分析

宋昱

(上海鐵路局杭州房產(chǎn)建筑段，浙江 杭州310009)

分析了預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基的特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)效益及使用范圍，針對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)內(nèi)容及常見問題，總結(jié)了預(yù)應(yīng)力管樁在施工中的注意事項(xiàng)，有利于提高預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力管樁，復(fù)合地基，施工技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益

0　引言

預(yù)應(yīng)力管樁主要是采用先張預(yù)應(yīng)力，將一些需要承載的壓力轉(zhuǎn)移到地基受力桿件上面，提升地基的承壓抗壓能力。預(yù)應(yīng)力管樁在工程中具有使用范圍廣、工效高、工期短和污染小的特點(diǎn)，適應(yīng)環(huán)境的能力較強(qiáng)，在我國大部分地區(qū)的公路建設(shè)中廣泛使用。但是這項(xiàng)技術(shù)對(duì)地質(zhì)條件要求較高，處理不當(dāng)容易造成預(yù)應(yīng)力管樁偏位、傾斜甚至斷樁的問題。

1　預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力管樁在節(jié)能環(huán)保方面取得較好效果，其工業(yè)化和程序化都得到較好的篩選、管理，制造工藝先進(jìn)，質(zhì)量檢驗(yàn)完善，與現(xiàn)場(chǎng)制造的管樁相比較標(biāo)準(zhǔn)性更強(qiáng)。管樁在進(jìn)行施工過程中容易控制，施工進(jìn)度較快，管樁運(yùn)輸?shù)鯓斗奖?，接樁也是快捷的，可以根?jù)實(shí)際情況進(jìn)行不同控樁的選擇，便于技術(shù)施工管理。同時(shí)，在成樁之后不需要進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)，可以縮短工期，對(duì)于施工進(jìn)度提升較大。高速公路在進(jìn)行軟土地基處理中，通過預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)可以減少風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)工程中出現(xiàn)的沉降問題可以有效的避免。

2　預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基的經(jīng)濟(jì)效益分析

目前在軟土地基中采用的復(fù)合地基是剛性摩擦地基，就是地基為軟土層，而預(yù)應(yīng)力管樁為剛性管樁，在進(jìn)行施工中為了保證管樁和地基之間的相互協(xié)調(diào)，需要控制管樁插入到地基的深度和力度，這樣才能進(jìn)一步保證基樁預(yù)應(yīng)力的分散能力，拉大相互之間的樁距和墊層，進(jìn)一步將路基負(fù)荷進(jìn)行分散，將地基和土層之間的關(guān)系承壓比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得承壓達(dá)到更好的效果。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁建設(shè)中，對(duì)于復(fù)合地基承載能力和沉降計(jì)算沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)于樁間距和樁帽之間的選擇也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，這樣可能會(huì)出現(xiàn)樁間距的位置無法掌控的情況，樁間距過大、樁帽過小容易出現(xiàn)樁間土承重負(fù)荷過大，使得樁頂和樁間土之間的承重受到影響，道路出現(xiàn)起伏不平的情況，對(duì)于工程的交付使用產(chǎn)生不利影響。如果樁間距過小而樁帽過大，就會(huì)使得工程耗費(fèi)過多的材料和工程，造成工程費(fèi)用過高，對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益影響嚴(yán)重。因此，從經(jīng)濟(jì)角度分析，需要將樁間距和樁帽之間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，掌握相互之間的比例，達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效果。

3　預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基的使用范圍

浙江某高鐵站進(jìn)站公路中間有一段位置是軟土層，為了在施工中減少地基的沉降，需要在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行管樁復(fù)合地基的處理，但是在施工前需要將周圍的地基進(jìn)行細(xì)致的研究，具體探測(cè)如下。

對(duì)地基過渡段的處理結(jié)果進(jìn)行分析，這樣可以將沉降速度進(jìn)行管理，增加施工安全性。但是沉降穩(wěn)定時(shí)間較短，一般維持在四個(gè)月左右，沉降量也是維持在一定的范圍內(nèi)，這樣就需要在進(jìn)行設(shè)計(jì)中將標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。 如圖1所示為沉降量隨荷載時(shí)間變化曲線，從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，沉降量在初期表現(xiàn)較為明顯，后期隨著時(shí)間的推移，沉降變化不明顯，這樣可以看出沉降的時(shí)間范圍是固定的。圖2為沉降速率隨荷載時(shí)間變動(dòng)，在這個(gè)過程中可以發(fā)現(xiàn)荷載速率一般是在10 mm/d之內(nèi)的，并且變動(dòng)較大的位置也是在初期的四個(gè)月之內(nèi)。因此在進(jìn)行管樁復(fù)合地基施工過程中需要關(guān)注時(shí)間和沉降速率的變化。

4　預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)內(nèi)容及出現(xiàn)問題分析

4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容

浙江某高鐵站進(jìn)站公路在某段中覆蓋淤泥，使得路基分成淤泥和淤泥質(zhì)土層，埋深20 m，在這段軟土層中出現(xiàn)強(qiáng)度較低、透水性差和壓縮性大的特點(diǎn)，使得路基的靈敏度和穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。在對(duì)基本土質(zhì)環(huán)境考察完成以后需要將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)，從而進(jìn)一步提升工程質(zhì)量，減少施工時(shí)間和成本，將項(xiàng)目進(jìn)行管理。在進(jìn)行方案確定中需要將預(yù)應(yīng)力管樁疏樁方案和CFG樁以及水泥攪拌樁等復(fù)合樁進(jìn)行比較，將造價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，從中找出適合的方案。

表1　類型樁造價(jià)對(duì)比分析

如表1所示，表中三種路基的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)最終使用預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)方案最符合經(jīng)濟(jì)效益的需要，進(jìn)行實(shí)際施工中需要將管樁長度和厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行組合，經(jīng)過計(jì)算，得出在上述工程中樁間距為30 cm，樁帽為0.15 m×0.14 m×0.035 m，這種配比方式相較于CFG樁n=20～50以及水泥混凝土樁的n=5～10更加具有優(yōu)勢(shì)，能夠進(jìn)一步控制樁土和地基之間的相互作用，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2出現(xiàn)問題

在進(jìn)行通道和涵洞基礎(chǔ)處理中，采用復(fù)合管樁地基處理經(jīng)常出現(xiàn)的問題就是堆載后相鄰涵洞之間可能出現(xiàn)錯(cuò)節(jié)或者是左右移位等問題，這些問題出現(xiàn)的原因一方面是因?yàn)檐浲翆映霈F(xiàn)不規(guī)則的沉降，導(dǎo)致樁基之間出現(xiàn)錯(cuò)位的情況。還有一部分原因是樁基在施工過程中工程設(shè)計(jì)不規(guī)范，在進(jìn)行施工中管樁之間間距過大導(dǎo)致單樁承載力過大，從而導(dǎo)致管樁應(yīng)力集中，復(fù)合地基整體承受能力過大，地基均衡程度被打破，出現(xiàn)移位情況。因此在進(jìn)行施工中需要將地基受力情況進(jìn)行管理。如表2所示，對(duì)單樁動(dòng)態(tài)承載力和極限承載力進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于單樁的承載力進(jìn)行分析，保證預(yù)應(yīng)力管樁施工有效性。

表2　管樁試驗(yàn)樁單樁承載力測(cè)試成果表

5　預(yù)應(yīng)力復(fù)合管樁施工中需要關(guān)注的問題

5.1重視試樁工作

進(jìn)行試樁才能將受力情況和地質(zhì)情況進(jìn)行分析，掌握大量的數(shù)據(jù)，從而確定樁基的間距和長度，并且將施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定，保證各項(xiàng)參數(shù)符合實(shí)際施工需要。同時(shí)通過試樁可以將設(shè)計(jì)中一些不符合實(shí)際施工的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，減少成本投入。

5.2重視施工順序

在施工中管樁沉壓過程需要重視施工順序，由內(nèi)而外的進(jìn)行施工，這樣可以將空隙水壓進(jìn)行控制，保證地基不出現(xiàn)透水情況，進(jìn)一步提升施工質(zhì)量。同時(shí)，在施工中可以運(yùn)用排水板技術(shù)，在地基開挖過程中將排水板使用其中，加速水隙孔洞的消散過程，提升土體本身強(qiáng)度，降低后期出現(xiàn)地基沉降的可能性。

5.3重視預(yù)應(yīng)力復(fù)合樁基在橋梁等特殊工程的施工技巧

在進(jìn)行橋體工程中，預(yù)應(yīng)力管樁的施工應(yīng)該盡量靠前，這樣可以進(jìn)一步減少因?yàn)楣軜妒┕ぴ斐蓸蝮w其他部位出現(xiàn)位移的情況，避免對(duì)橋梁建設(shè)造成影響。橋梁施工和其他工程施工具有差異性，在施工中需要更加關(guān)注橋體各部位之間的連接情況，對(duì)于容易出現(xiàn)偏移的部位需要先進(jìn)行施工，保證后面工程的穩(wěn)定性。

5.4重視管樁填土順序

管樁本身抗剪性較差，因此在進(jìn)行管樁周圍土體填埋的過程中需要注意順序性，先進(jìn)行地基處理段的填埋，將主要地基位置進(jìn)行填埋之后進(jìn)行管樁兩側(cè)的填埋，避免出現(xiàn)管樁從一側(cè)向另一側(cè)傾倒的現(xiàn)象。在進(jìn)行地基主體填充的過程中需要將地基中心線確定，按照中心線位置進(jìn)行填埋避免出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致后期管樁的滑移。

6　結(jié)語

由于預(yù)應(yīng)力管樁在實(shí)際使用中抗壓性較好，因此使用范圍逐步得到推廣，在工程中得到廣泛的應(yīng)用。但是，這種施工方法抗剪性較差，在今后的施工中盡量做好管樁地基處理段落與非管樁地基處理段落的施工組織安排，確保樁基兩側(cè)土壓力平衡，避免出現(xiàn)較大的人為基坑或人為邊坡。

Analysis on the design and construction technologies of composite foundation with prestressed pipe pile

Song Yu

(Shanghai Railway Bureau Hangzhou Real Estate Construction Section, Hangzhou 310009, China)

The paper analyzes features, economic benefits and utilization scope of composite foundation with prestressed pipe pile. In light of prestressed pipe pile design contents and common problems, it summarizes matters needing attention in the construction of prestressed pipe pile, which will be good for improve construction quality of composite foundation with prestressed pipe pile.

prestressed pipe pile, composite foundation, construction technology, economic benefit

1009-6825(2016)25-0081-03

2016-06-28

宋昱(1981- )，女，工程師

TU473

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