余君霞

摘要：文章結(jié)合某工程實(shí)例，從預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁技術(shù)（PHC管樁技術(shù)）的管樁性能、應(yīng)用原理、施工勘察、施工技術(shù)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)工藝，以及管樁施工技術(shù)中的計(jì)算方法、注意事項(xiàng)等進(jìn)行詳細(xì)介紹，充分體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁技術(shù)（PHC管樁技術(shù)）的工程質(zhì)量、施工效率等優(yōu)勢(shì)，也為其他相關(guān)的工程施工提供參考和借鑒價(jià)值。

Abstract： Based on a project example， this paper introduces the pipe pile performance， application principles， construction survey， construction technology design， construction technology process of PHC pipe pile technology， and calculation methods and precautions in the construction technology in detail， which fully reflects the engineering quality and construction efficiency of prestressed high-strength concrete pipe pile technology （PHC pipe pile technology）， and also provides reference value for other related engineering construction.

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁技術(shù);PHC管樁;管樁計(jì)算;公路管樁技術(shù)

1? 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁技術(shù)（PHC管樁技術(shù)）概述

1.1 PHC管樁定義

PHC管樁為Pre-stressed high-strength concrete（預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁）的簡(jiǎn)稱縮寫，在技術(shù)工藝上使用的預(yù)應(yīng)力離心成型技術(shù)手段，采用超過10個(gè)大氣壓（1.0MPA左右），以及高達(dá)180℃的蒸汽養(yǎng)護(hù)作用技術(shù)，制作成混凝土預(yù)制構(gòu)件，該混凝土預(yù)制構(gòu)件為空心圓柱狀。一般標(biāo)準(zhǔn)為10m/節(jié)的長度，空心圓柱的直徑在300mm-800mm，同時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到≥C80。PHC管樁有三種分類方法，根據(jù)管樁的混凝土的有效預(yù)應(yīng)力數(shù)值可以分為：A型、B型、C型和AB型。如果按照混凝土強(qiáng)度來劃分等級(jí)則可以分為：PC（一般強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁）和PHC（高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁）。最后一種分類方法則是按照管樁的外部直徑大?。╩m）區(qū)分：一般有300-1200mm等不同的規(guī)格。而本文主要是對(duì)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土即強(qiáng)度等級(jí)≥C80的PHC管樁（高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁）在公路的樁基施工項(xiàng)目中進(jìn)行詳細(xì)的研究和闡述。

PHC管樁應(yīng)用之一：在軟土地帶，當(dāng)公路的路基不足4m時(shí)，就不能使用PHC高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，一方面造價(jià)不劃算，另一方面PHC管樁的承載力不能有效的發(fā)揮出來從而資源浪費(fèi)，這個(gè)時(shí)候采用換填法、拋石擠淤、強(qiáng)夯等常規(guī)處理技術(shù)，不光造價(jià)低而且工期較短。只有當(dāng)公路軟基的厚度大于6m的時(shí)候，PHC管樁的優(yōu)勢(shì)才會(huì)發(fā)揮出來。

PHC管樁應(yīng)用之二：對(duì)于早期的碎石樁以及沙樁等公路路基的處理時(shí)，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合地基技術(shù)文件規(guī)范（GB/T50783-2012），根據(jù)公路的承載力需求，可以采用摩擦樁，但當(dāng)工期較短時(shí)，也可以臨時(shí)采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁方案。

PHC管樁應(yīng)用之三：在有些地帶，公路的沉降無法均勻處理，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ79-2012技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，必須使用管樁，而且要觸達(dá)到泥巖的位置，確保公路路基的強(qiáng)度和承載能力。這種情況一般處理方案為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁配合土工格柵來處理公路路基，從而既能保障承載能力的要求，又可以通過格柵調(diào)節(jié)路基不均勻沉降的問題。

1.2 PHC管樁的作用原理

當(dāng)公路路基軟土的厚度小于7m的時(shí)候，就需要將管樁打入泥巖的厚度要大于等于1m（打入到持力層即可），從而作為端承樁來使用，而且要根據(jù)貫入度來靈活控制PHC管樁進(jìn)入持力層的深度。當(dāng)公路路基軟土厚度大于7m的時(shí)候，此刻管樁則要作為摩擦樁的效用使用，根據(jù)實(shí)際工程測(cè)算管樁的實(shí)際使用長度，不一定需要打入到持力層。PHC管樁無論是作為摩擦樁使用，還是作為端承樁使用，都要符合復(fù)合地基的承載能力要求，與周邊的土質(zhì)共同來分擔(dān)承載力。

1.3 PHC管樁的使用條件

①使用條件：PHC預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁一般應(yīng)用在設(shè)防烈度8度以內(nèi)，而且公路的軟土路基大于4m的時(shí)候。公路路基中允許整理均勻沉降，所以一般選擇PHC管樁直徑在300-500mm范圍內(nèi)的較小的管樁即可。另外，PHC管樁有著標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)規(guī)則：PHC-外徑-型號(hào)-壁厚-樁長。

②管樁的型號(hào)選擇：如果根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)L14G407圖集即預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集，那么在本項(xiàng)目施工中應(yīng)該選擇AB型以上的PHC管樁，AB型及其以上主要特點(diǎn)為：應(yīng)用于地質(zhì)條件復(fù)雜，抗腐蝕，而且設(shè)計(jì)的等級(jí)為甲級(jí)抗震的設(shè)防烈度不低于7度，適合房屋建筑物施工，但在公路道路施工中只具備參考價(jià)值，所以綜合考量后任然使用A型管樁，外部直徑在300mm左右。

2? 某工程施工實(shí)例

2.1 某工程概況

該項(xiàng)目工地屬于山地地貌，底層結(jié)構(gòu)屬于第四系填土層、沖積層、泥盆系灰?guī)r構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探技術(shù)的勘察，該地區(qū)地貌結(jié)構(gòu)從上到下依次為：

①人工堆積層：厚度 0.85-1.45m;②沖洪積層：粉質(zhì)的黏土，軟塑性質(zhì)，中壓縮性，低強(qiáng)度，灰褐色，厚度4.30-5.30m;③更新統(tǒng)沖洪積層黏土：淺灰色，低強(qiáng)度高壓縮性，軟塑～可塑，厚度5.40-5.75m;④粉質(zhì)黏土： 低強(qiáng)度高壓縮性，黃色中帶有黃褐色，軟塑～可塑，層厚大于 5.90-6.45m;⑤礫砂：密度飽和，顏色灰褐，石英質(zhì)砂伴有少量鵝卵石，厚度6.50-7.10m;⑥泥盆系灰?guī)r： 熔巖發(fā)育狀態(tài)，隱晶質(zhì)塊狀結(jié)構(gòu)，巖體較完整。作為主要壓縮層的②、③、④，其物理力學(xué)指標(biāo)見表 1詳細(xì)數(shù)據(jù)。

2.2 巖溶軟土地質(zhì)勘察

巖溶軟土的地質(zhì)環(huán)境整體呈現(xiàn)較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，因此在施工方案制定中需要嚴(yán)密的進(jìn)行地質(zhì)勘察，常用的勘察方法例如：靜力觸探、物探、鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)等等，通過以上方法逐步摸索清楚地質(zhì)環(huán)境的整體一手?jǐn)?shù)據(jù)和情況，例如：軟土性質(zhì)和厚度、持力層的性質(zhì)和厚度，以及巖土交接位置的巖溶發(fā)育情況等等。

物探、鉆探和靜力觸探作用各不一樣，鉆探最為直接，能夠簡(jiǎn)單粗暴的直接獲取該地區(qū)的真實(shí)土層樣本，對(duì)土層樣本就行觀察分析、化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及物理實(shí)驗(yàn)等，就能迅速掌握一手?jǐn)?shù)據(jù)和參數(shù);而物探則是弄清楚巖溶分布情況的最好辦法，還能查清楚巖溶的發(fā)育狀態(tài)和埋藏的深度;最后使用的是靜力觸探孔，依據(jù)鉆探物探，布置針對(duì)性的靜力觸探孔，從而搞清楚各個(gè)土層的承載能力，為后續(xù)的PHC施工方案打下堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

2.3 巖溶軟基處治設(shè)計(jì)方案

2.3.1 方案選擇

公路軟基的處治，需要嚴(yán)謹(jǐn)和全面的考慮，從大處看它關(guān)乎著公路的生命周期以及使用運(yùn)行車輛的安全，從施工工程項(xiàng)目本身來看，又與造價(jià)、工期、技術(shù)的可靠度、處治的效果，以及對(duì)周邊環(huán)境的影響。而該項(xiàng)目本身的各項(xiàng)條件基本符合PHC管樁施工處治方案。

2.3.2 基本參數(shù)的選擇

①PHC管樁直徑：公路工程項(xiàng)目中，軟基的處治方案采用的高強(qiáng)度混凝土預(yù)制管直徑一般在300mm-400mm，但是由于300mm預(yù)制管在實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)中，屬于穩(wěn)定性較差，斷樁率較高的風(fēng)險(xiǎn)，但如果混凝土預(yù)制管直徑過大，又會(huì)使得無法充分利用其承載力，這樣造成過度浪費(fèi)。綜合考慮后本項(xiàng)目施工使用的是400mm直徑的混凝土預(yù)制管，填土的荷載在6.5-11.5m，剛好適合上部荷載較大的情況。

②PHC管樁樁距：PHC管樁樁距的確定需要科學(xué)的判斷，判斷依據(jù)為單樁的承載能力，周邊基土的性質(zhì)，以及填土的荷載情況等來確定PHC管樁的距離。管樁距離過小，那么不利于管樁之間的擠土，而且單樁的承載力可能浪費(fèi)較多，相鄰的兩個(gè)PHC管樁的中心距離需要控制在5d范圍內(nèi);管樁距離過大，那么單個(gè)的管樁的承載力要求就更高。根據(jù)上面提到的鉆探、物探和靜力觸探，以及荷載、填土高度等多方面綜合因素評(píng)估，最終PHC管樁之間的距離控制在1.90-2.45m。

③PHC管樁樁長度：PHC管樁的樁長度，需要根據(jù)靜力觸探給出的各土層側(cè)阻力參數(shù)及樁端持力層端阻力參數(shù)按 JGJ 94- 2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》計(jì)算確定。

2.4 PHC管樁的試樁操作

2.4.1 PHC 管樁試樁目的

PHC管樁試樁的操作有著很重要的意義，試樁的內(nèi)容為：復(fù)核地質(zhì)數(shù)據(jù)材料，檢查設(shè)備、技術(shù)工藝，以及施工的順序是否正確，核查錘重、落距值、收錘標(biāo)準(zhǔn)等施工的項(xiàng)目參數(shù)，從而有序開展預(yù)應(yīng)力管樁的施工流程。

2.4.2 PHC管樁的靜載試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在試樁測(cè)試荷載能力的時(shí)候，采用液壓千斤頂逐步進(jìn)行增加負(fù)載，千斤頂需要的反作用力可以使用較多的沙袋堆重平臺(tái)承擔(dān)。測(cè)試增加承載能力的方式為快速維持荷載分級(jí)加載法，每次荷載加載量為最大試驗(yàn)荷載量的1/10，在每一級(jí)荷載作用下，管樁頂部沉降量到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定后，再操作下一級(jí)荷載增加。最大測(cè)試荷載加到實(shí)驗(yàn)荷載的100%即可。

3? PHC管樁技術(shù)施工注意事項(xiàng)

①遇到實(shí)際施工的公路路基無法使用管樁方式處理時(shí)（如拋石擠淤工藝，管樁無法打入軟土路基），需要結(jié)合實(shí)際取消管樁設(shè)置，另外采取其他公路路基搭接處理。②管樁不能位于雨水口的位置，如果位置重合，那么需要重新開新的雨水口，錯(cuò)開樁基，以確保管樁的長期承載效用和穩(wěn)定安全。③管樁與檢查井處位置重合時(shí)，需要結(jié)合管線位置圖實(shí)際確定管樁長度，使管樁位于檢查井的下面。④在管樁之間施工的時(shí)候需要注意安全，防止因?yàn)槭┕て茐牧碎g隔之間的土層導(dǎo)致承載力失衡從而管樁倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。

4? 結(jié)論

①PHC管樁技術(shù)在實(shí)際施工中具有承載強(qiáng)度高、質(zhì)量可靠、施工效率快速等顯著優(yōu)勢(shì)，在公路管樁樁基的項(xiàng)目施工中可以作為優(yōu)先處治方案。②在實(shí)際施工的現(xiàn)場(chǎng)勘查中，一定要采用綜合的勘查方案，不能單一結(jié)論，比如鉆探、物探、靜力觸探等需要聯(lián)合使用，綜合得出可靠數(shù)據(jù)參數(shù)，管樁的長度以及管樁之間的距離均需要依靠可靠的一手勘查數(shù)據(jù)。③單樁承載力應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)單樁靜載試驗(yàn)確定;靜力觸探力學(xué)參數(shù)可用于確定單樁承載力，且準(zhǔn)確度較高。④同一場(chǎng)地宜統(tǒng)一單樁承載力特征值，地質(zhì)差異較大的區(qū)域，應(yīng)分區(qū)試樁，分區(qū)確定收錘標(biāo)準(zhǔn)。

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