劉青樺

摘要：本文針對潮汕環(huán)線3標梁場實際施工所面臨的問題，首先提出了采用PHC管樁處理軟弱地層建設梁場并提出相應施工方案，根據(jù)梁場相應的地質圖進行方案設計;然后對臺座進行受力分析及檢算，檢算結果均設計規(guī)范值之內(nèi)，證明了PHC樁處理方案在理論上的可行性;最后根據(jù)該方案將PHC管樁按方案要求進行施工，實踐結果表明該PHC管樁處理梁場軟弱地質方案符合實際施工要求，施工具有較大推廣價值。

Abstract： In view of the problems faced by the actual construction of the 3rd beam field of Chaoshan Ring Line， this paper firstly proposes to use PHC pipe piles to deal with the weak stratum to construct the beam field and propose the corresponding construction plan. According to the corresponding geological map of the beam field， the design is carried out; The force analysis and check calculation are carried out， and the test results are all within the design specification value， which proves the theoretical feasibility of the PHC pile treatment plan. Finally， according to the plan， the PHC pipe piles are constructed according to the requirements of the plan. The practical results show that the PHC The soft geological scheme of the pipe pile treatment beam field is in line with the actual construction requirements， and the construction has great promotion value.

關鍵詞：軟基處理;PHC管樁;施工

Key words： soft foundation treatment;PHC pipe pile;construction

中圖分類號：U416.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）14-0111-04

1 ?工程概況

潮汕環(huán)線高速公路第3標項目部起止里程為K9+729.821～K17+280.822，全長7.5km，標段結構物均為橋梁，預制梁板2169片，段項目設置2個預制場，1#預制場負責預制K9+729.821～K15+218.56段（韓江西特大橋、上閣特大橋、梅汕高鐵跨線橋）全部預制梁板1086片，2#預制場負責預制K15+218.56～K17+280.822（銀湖特大橋、浮洋互通主線橋及匝道橋）全部預制梁板1083片。1#預制梁場選址，位于K11+680段閣一村右側，總占地面積約為29.8畝，2#預制梁場選址，位于K16+737.191浮洋互通內(nèi)部，總占地面積約為29.1畝。

2 ?軟基處理施工的優(yōu)點及特點

1#、2#梁場地質情況較差，承載力較低，臺座、龍門吊基礎下采用PHC管樁處理。PHC管樁樁身混凝土強度高，由于擠壓作用，樁端承載力可比原狀土質提高70%-80%，樁側摩阻力提高20%-40%。PHC管樁施工速度快，工效高工期短，機械化程度高，現(xiàn)場整潔，不會發(fā)生鉆孔灌注樁泥漿滿地流臟污情況，我標為橋梁標，梁場快速建成將產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟價值。

3 ?軟基臺座受力分析及檢算

根據(jù)潮汕環(huán)線設計《工程地質勘查報告》軟基FYA-SLZK03號鉆孔資料，最不利地質資料自上到下：第1層，填筑土，層厚為4.4m左右，清表時清除0.5m，后換填施工的土層;第2層，淤泥質粉質粘土，層厚為27.1m左右;第3層，細沙，層厚為3.5m左右。

經(jīng)觸探儀測量，現(xiàn)場地基承載力為50-120kPa，本次計算地基承載力取最小值50kPa。

3.1 制梁臺座驗算

有20m、25m、30m三種不同跨徑的小箱梁。只對30m小箱梁進行臺座荷載計算。

30m箱梁梁預制時的靜載作用主要包括臺座自重G1、基礎自重G2、鋼模重量G3=280kN、箱梁重量G4=1080kN四部分的重力。臺座長度a=31m、寬度b=1m（按最大計算）、高度h=0.5m;臺座基礎中部長26.5m，基礎寬1.5m，厚度0.15m，端部長2.5m范圍內(nèi)埋置深度為0.6m，且寬2m。

臺座自重G1=l×31×0.5×25=387.5kN

基礎面積S=2×2.5×2+26.5×1.5=49.75m2

基礎自重G2=（2×2.5×0.6×2+26.5×0.15×1.5）×25=299.0625kN

①臺座砼受壓應力為：σ=（1080+280）/（31×1）=43.9kPa=0.0439MPa

②30m箱梁臺座整體受力時地基承載力計算：

N=G1+G2+G3+G4=2046.5625kN，取為2047kN，取安全系數(shù)為1.2。

則基底壓力：P=1.2N/S=1.2×2047/49.75=49.4kPa<50kPa，滿足要求。

③30m箱梁張拉兩端受力時地基承載力計算：

S=2×2.5×2=10m2

N=G1+G2+G4=1766.5625kN，按照1767kN取值，取安全系數(shù)為1.2

P=1.2N/S=1767×1.2/10=212.04kPa>50kPa

根據(jù)以上計算，30m箱梁臺座張拉兩端受力時地基承載力不滿足受力要求，采用PHC-A-400-95型管樁處理，每個臺座下打入4根，位于臺座兩端擴大基礎以下，對此方案進行檢算。

④PHC管樁長度驗算：

每個基礎澆筑厚度為0.6m，基礎長度2.5m，寬度2m，其面積為5m2，單個基礎底受力：N1=1767/2=883.5kN，每個基礎下2根PHC樁，計算單樁承載力F，2根樁共同受力，取1.2的安全系數(shù)：

F=（883.5×1.2-50×5）/2=405.1kN

PHC樁打入深度計算

[P]=∑L[a][u][fa0]+αAσr

式中[P]為樁容許承載力，PHC管樁采用振動沉樁，[a]為振動樁對周圍土層摩阻力影響系數(shù)，查表取[a]=1;[u]為樁周長;[fa0]為樁周土的極限摩阻力，[fa0]分別取45kPa、25kPa;α為樁底抵抗力影響系數(shù);A為樁端面積;σr為極限承載力分別取50kPa。

405.1≦1×3.14×0.4×45×3.9+1×3.14×0.4×25×L1+1×3.14×0.22×50

L1=5.7m，按照6m取值。樁長L=3.9+6+0.5（換填土）=10.4m，實際施工過程中按最長12m控制樁長。

3.2 存梁區(qū)臺座地基承載力驗算

考慮最終30m箱梁梁預制時的靜載作用主要包括臺座自重G1、箱梁重量G2=1080kN兩部分的重力。臺座長度a=1.5m、寬度b=3.25m（按最大計算）、高度h=0.5m。

臺座自重G1=3.25×1.5×0.5×25×2=121.875kN

①30m箱梁臺座砼受壓應力為：σ=1080×2/（2×3.25×1.5）=221.52kPa=0.221MPa

②30m箱梁地基承載力計算：

a=1.5m、b=3.25m

S=2×1.5×3.25=9.75m2

N=G1+2×G2=2281.875kN，按照2282kN取值，取安全系數(shù)為1.2

每個基礎澆筑厚度為0.5m，基礎長度1.5m，寬度3.25m，其面積為4.875m2，根據(jù)計算單個基礎底受力：N=2282/2=1141kN，每個基礎下2根PHC樁，計算單樁承載力F，2根樁共同受力，取1.2的安全系數(shù)：

F=（1141×1.2-50×4.875）/2=562.725kN

PHC樁打入深度計算

[P]=∑L[a][u][fa0]+αAσr

式中[P]為樁容許承載力，PHC樁采用振動沉樁，[a]為振動樁對周圍土層摩阻力影響系數(shù)，查表取[a]=1;[u]為樁周長;[fa0]為樁周土的極限摩阻力，[fa0]分別取45kPa、25kPa;α為樁底抵抗力影響系數(shù);A為樁端面積;σr為極限承載力分別取50kPa，地質資料見圖1。

562.725≦1×3.14×0.4×45×3.9+1×3.14×0.4×25×L1+1×3.14×0.22×50

L1=10.7m，樁長L=3.9+10.7+0.5=15.1m。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，PHC管樁實際施工樁長以試樁長度為準。

3.3 龍門吊基礎驗算

3.3.1 龍門吊設置

預制場內(nèi)設置起重設備，采用6臺80T龍門吊、2臺60T龍門吊和8臺10T龍門吊，便于預制梁（板）模板的安裝拆卸、存梁堆碼以及澆注混凝土的調運、電熱設備、起重設備應進行專業(yè)安檢。

軌道梁受壓應力計算：

由圖2可知，提運箱梁時，路軌梁負荷為2臺龍門吊重量、30m小箱梁重量（取大規(guī)格箱梁重量）及路軌重量（可忽略）。龍門吊自重28t，30m小箱梁自重108t。因此，提運箱梁時，路軌梁負荷應為（28×2+108）t=164t，單側路軌梁負荷82t。由圖可得，負荷時，單側路軌梁承載最大壓力為820kN×1.2（安全系數(shù)）/（28.4m×0.12m）（路軌寬）=0.289MPa。

因0.289MPa<fca=13.8MPa（fca為C30砼抗壓值），滿足要求。

3.3.2 軌道梁地基承載力計算

由圖2可知，軌道梁基礎負荷為2臺龍門吊重量、30m小箱梁重量（取大規(guī)格箱梁重量）重108t，軌道梁寬0.4m，高0.4m，軌道梁基礎寬1.2m，高0.5m。

軌道梁自重：28.4×0.4×0.4×25=113.6kN

軌道梁基礎自重：28.4×1.2×0.5×25=426kN

軌道基礎受力面積：28.4×1.2=34.1m2。

由此可知，單側軌道梁基礎承載力：

P=F/S={（280×2+1080）÷2+114+426}×1.2/34.1=47.9kPa

承載力靠近實測地基承載力，保險起見基底也進行處理，我部采用PHC-A-400-95型管樁進行處理，龍門吊軌道寬度限制，管樁安裝單排進行布置，間距7m。

PHC樁打入深度計算

[P]=∑L[a][u][fa0]+αAσr

式中[P]為樁容許承載力，PHC樁采用振動沉樁，[a]為振動樁對周圍土層摩阻力影響系數(shù)，查表取[a]=1;[u]為樁周長;[fa0]為樁周土的極限摩阻力，[fa0]分別取45kPa、25kPa;α為樁底抵抗力影響系數(shù);A為樁端面積;σr為極限承載力分別取50kPa，地質資料見圖1。

47.9*1.2*7.5≦1×3.14×0.4×45×3.9+1×3.14×0.4×25×L1 +1×3.14×0.22×50

L1=5.6m，樁長L=3.9+5.6+0.5=10m，實際施工過程中按最長11m控制樁長。

4 ?梁場建設方案制定

4.1 地基處理

經(jīng)現(xiàn)場地基觸探試驗，地基承載力不滿足制梁區(qū)臺座受力要求，需做地基處理，根據(jù)我標實際情況，采用PHC管樁處理，25m/30m臺座兩端擴大基礎分別打入2根PHC管樁，龍門吊基礎每7m打入1根PHC管樁。管樁施工流程如下：

4.1.1 測量放線定樁位

根據(jù)復核過的控制網(wǎng)計算出每條樁中心坐標，并用全站儀放出樁位。測量放出樁位后，用30cm長ψ10鋼筋在樁位位置打入土中，并用石灰畫出樁徑，施工時根據(jù)石灰線及鋼筋頭精確找到樁位，防止錯漏施工。便于在施工中準確掌握PHC管樁沉樁數(shù)量，事先應繪制管樁平面布置圖，進行樁位編號。施工一個標注一個。

4.1.2 PHC管樁的運輸及吊裝

管樁采用平板拖車運至現(xiàn)場吊放在指定位置，管樁擺放是要防止?jié)L動措施，吊裝前應目測樁身質量及端頭平整度，將管樁劃出每米劃出刻度線，以便在打樁過程中準確記錄每米錘擊數(shù)。

4.1.3 樁機就位

將壓樁機就位至樁位上，將樁吊入壓樁機內(nèi)，然后將樁端定位于樁位中心，起門架，校正水平和樁中心。

4.1.4 校正樁的垂直度

調整樁機支腿油缸塞桿的伸出長度，使樁機平臺保證水平，樁入土1-2m后，用吊線測樁的垂直度，及時調整垂直度達到規(guī)范及質量檢驗標準。

4.1.5 壓樁

開始啟動壓樁油缸，壓樁在進入土層適當加快壓樁速度，以保證樁尖有一定的穿透力，達到持力層或油壓突然加大時，應放緩壓入速度，防止斷樁。

4.2 制梁臺座結構

臺座兩端分別施工2根PHC管樁，管樁上施工尺寸為：長2m*寬2.5m*厚0.6m的鋼筋砼擴大基礎，臺座中部設尺寸為：寬1.5m*厚0.2m的鋼筋砼墊層，墊層上部為寬0.92m*高0.5m鋼筋砼臺座，臺座頂面鋪設寬0.92m、厚1mm不銹鋼板+5mm鋼板的面板，不銹鋼板與臺座兩側的槽鋼（50mm*37mm*4.5mm）間斷性焊接牢固。臺座砼一次澆筑成型，提前預留好預埋件，控制好預拱度。

臺座兩側采用[50mm槽鋼，梁模側包底時塞入50mm黑色止?jié){條，可以防止底部漏漿。

在臺座兩頭1.6m處預留吊裝孔，寬30cm矩形槽，臺座護邊槽鋼在此處縱向斷開，橫向閉合。同時底模上覆鋼板在此處斷開，綁扎底板鋼筋前設置同厚度鋼板，此處鋼板設置為活動面，相鄰臺座之間的間距按區(qū)域不同分別設置4.7m、4.5m、4.8m，臺座表面以下10cm處按間距60cm均勻布置6cmPVC管為對拉桿孔。

4.3 反拱設置

反拱設置按拋物線設置，以臺座中心線為原點向兩側分配，不同梁長按表1、表2設置反預拱值。

箱梁底模按二次拋物線預設反拱。由方程y=ax2+c，以30m箱梁為例，根據(jù)箱梁通用圖中跨中反拱建議值，當x=0mm時，取y=30.0mm;當x=14800mm時，取y=0mm;則得a=-1.36961×10-7、c=30，再以得出的a、c值在臺座上每米設1個反拱值控制點，其它跨度類型反拱設置以此類推。

4.4 養(yǎng)生管道布設

1#梁場內(nèi)預制梁養(yǎng)生水自拌合站蓄水池采用，預埋20cmPVC管過路至梁場制梁區(qū)，2#梁場在制梁區(qū)內(nèi)設置蓄水池，采用20cmPVC管分別經(jīng)過龍門吊軌道內(nèi)側水溝接至每個制梁臺座的兩端，然后，再采用50mmPVC管自臺座兩端的水管接頭處接入，布設于每排臺座2側，距離臺座各1m，縱向每隔5m分別設置1個噴水口，再經(jīng)過外接噴頭對預制箱梁兩側腹板灑水養(yǎng)生。預制箱梁頂板和內(nèi)室分別采用1條*32mm的水帶進行懸掛灑水養(yǎng)生（每個臺座兩端的主養(yǎng)生管道預留接頭不少于3個）。在臺座端頭預埋水管接頭，箱梁內(nèi)腔及頂板安裝可拆卸噴淋水管，與臺座端頭預埋水管連接，并在預埋20cmPVC管處設置2處增壓泵，以保證噴水有足夠壓力。

4.5 場區(qū)內(nèi)排水

梁場、鋼筋加工廠、拌合站整體排水方向為由左到右，由上到下，最后經(jīng)過過路涵管排入五支渠;整個梁場外側做磚砌60*60cm的主排水明溝，以利于清除溝中雜物。

制梁區(qū)內(nèi)沿龍門吊軌道內(nèi)側設置2條寬40cm×深40cm的縱向砼排水溝，排水溝縱向坡度與龍門吊軌道坡度一致;在場區(qū)內(nèi)每2個臺座中間位置設置1條橫向砼排水溝（橫向排水溝截面尺寸為：寬15cm×深10cm，采用雙面坡（中間高、兩端低），坡度為0.1%），順接至制梁區(qū)左右兩側軌道內(nèi)側的縱向排水溝，主要排梁板養(yǎng)護水。

4.6 臺座沉降觀測點

預制梁臺座應埋設沉降觀測標（（左、右）端頭、1/4，1/2共10個位置），制梁前，應有臺座原始標高記錄。預制梁體后，要觀測記錄沉降標的標高。防止沉降過大，影響梁體質量。（圖3）

5 ?結束語

本文針對潮汕環(huán)線3標梁場實際施工所面臨的問題，首先提出了采用PHC管樁處理軟弱地層建設梁場并提出相應施工方案，根據(jù)梁場相應的地質圖進行方案設計;然后對臺座進行受力分析及檢算，檢算結果均設計規(guī)范值之內(nèi)，證明了PHC樁處理方案在理論上的可行性;最后根據(jù)該方案將PHC管樁按方案要求進行現(xiàn)場預壓，實踐結果表明該PHC管樁處理梁場軟弱地質方案符合實際施工要求，施工具有較大推廣價值。

參考文獻：

[1]邢皓楓，趙紅崴，葉觀寶，徐超.PHC管樁工程特性分析[J]. 巖土工程學報，2009（01）.

[5]李永棟，劉云.PHC管樁施工中穿越密實粉砂層的措施[J]. 價值工程，2011（05）.

[3]沈晞，周建凡，夏亮.PHC管樁在基坑支護工程中的應用研究[J].國外建材科技，2007（01）.