邢宗銳

（臨西縣交通運輸局，河北 邢臺 054900）

1 工程概況

某高速公路工程與2011年建成并投入使用，伴隨當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，公路每日的車流量越來越大，其中貨車的占比可達到62.4%。為避免公路超載而引發(fā)病害，現(xiàn)需要對該公路兩側(cè)擴建施工，將原公路路基寬度由22.6m擴寬至28.4m，在改擴建施工時為保證公路路基的穩(wěn)定性。決定采用預應力管樁施工技術，采用的管樁長度為19m。

2 預應力管樁施工技術應用

2.1 施工準備

2.1.1 技術準備

本次改擴建工程預應力管樁施工前，施工單位應先組織施工隊伍，明確施工組長，同時設置多個職能部門負責施工中的監(jiān)督、管理；其次安排施工人員對施工現(xiàn)場進行詳細的勘探，勘探過程中應充分了解工程地周圍的氣候環(huán)境、地質(zhì)條件、周圍構筑物情況、地下管線情況，所有的勘查數(shù)據(jù)繪制成詳細的勘查報告；最后勘探結束后根據(jù)勘查報告以及原公路的調(diào)查資料，編制詳細的施工方案，方案中明確施工組織計劃、設備需求計劃、施工流程、施工圖紙等多項內(nèi)容，編制后的方案經(jīng)審批后組織技術交底。

2.1.2 材料機械準備

（1）施工中使用的預應力管樁由工廠加工制造后，統(tǒng)一運送至施工現(xiàn)場，采用的管樁其樁徑為400mm，管樁壁厚70mm。管樁在入場前需要出具其質(zhì)量檢驗單、合格證、出廠證等文件，所有文件經(jīng)監(jiān)理工程師檢查批準后入場。管樁入場后存放于場地的存料區(qū)內(nèi)，因管樁自重大、長細比大，在管樁運輸時采用長掛車，運送至場地后利用吊運法進行移動存儲，整個吊運施工由監(jiān)理全程監(jiān)督，并設置安全員組織實施。起吊時采取兩頭起吊的方式，吊裝中要做到輕拿輕放，吊運至存料區(qū)后的管樁分層存放，存放時應注意在場地上方設置墊木，場地內(nèi)的最高堆放高度不得超過5層[1]。

（2）預應力管樁施工采用的機械種類較多，其中最重要的機械為壓樁機。本次施工采用靜壓的方式，故壓樁機選擇靜壓壓樁機。選擇的壓樁機設計壓樁力應達到60t，實際壓樁力應達到100t，壓樁時的速度可控制在1m/min，每次壓樁深度控制在1.5～2.0m。壓樁機入場后安排人員負責定期調(diào)試保養(yǎng)，調(diào)試主要是對壓樁機自帶的壓力表進行標定。除壓樁機外，采用的機械設備還包括起重機、水準儀、長掛車、直尺等。所有的機械設備均安排人員定期保養(yǎng)與檢測，正式施工前還要聯(lián)合進行試機工作，確保機械的性能正常。

2.1.3 場地準備

（1）機械材料入場后施工單位應布置施工場地，為管樁的施工做準備。準備場地時先將加寬路段區(qū)域內(nèi)的雜草、根系植物、土壤等全部清除，同時將地表初步整平；其次在路基的外側(cè)設置臨時的排水溝，以便于施工中積水可以及時排出；最后將初步整平的地表向下松土25cm的深度，并向土中摻加適量的石灰后再度整平碾壓，經(jīng)壓實整平后的地基其壓實度應不小于90%，且具有2%坡度的外向橫坡[2]。

（2）施工區(qū)域場地整平后在其表面開展測量放樣工作。測量時先復測施工圖紙中各個導線點位的位置，復測時采用全站儀完成。如經(jīng)復測發(fā)現(xiàn)實際導線點位置與圖紙中的位置存在偏差，施工單位要校正導線點，待復測結束后依據(jù)各個導線點位放樣施工。放樣時先將小竹片樁插入每個樁位的中心點，小竹片樁的長度在30～40cm，待插入后再利用紅色油漆標記其中線點位，最后依據(jù)各樁位的中點位置放出樁位軸線，為成樁施工做指導。

2.2 施工工藝

2.2.1 吊樁及壓樁

（1）準備工作結束后依據(jù)放樣的位置安裝壓樁機，待壓樁機就位且安裝位置驗收合格后，安排施工人員利用吊車將預應力鋼管樁吊起。起吊時采用鋼絲繩綁住樁身后單點起吊，吊點的位置宜設置在距離樁頭0.28～0.32L處。起吊后將移動吊機將管樁緩慢插入壓樁機的夾持箱內(nèi)，此時壓樁機的操作人員需配合打開機械夾持箱的夾口，并在指揮人員的指令下將管樁送入夾持箱。當管樁進入夾持箱后利用壓樁機的線錘調(diào)整其垂直度，然后啟動壓樁機將管樁對準樁位后緩慢下放，待管樁下放至地面10cm的位置后將管樁夾緊，并松開吊機的吊鉤，此時夾持箱的夾力宜控制在5MPa以內(nèi)[3]。

（2）當管樁下放至地面10cm位置后，施工單位要對樁身進行適當?shù)恼{(diào)整，調(diào)整的目的是保持樁身的垂直度，經(jīng)調(diào)整后樁體的垂直度偏差宜控制在5%以內(nèi)。然后在樁的周圍設置標尺后開啟壓樁機進行壓樁施工，整個壓樁過程連續(xù)進行，壓樁速度控制在1m/min左右。壓樁過程中安排人員對壓樁的壓力、深度及其他參數(shù)實施檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常問題應及時關閉壓樁機，并查明原因及時處理，待事故解決之后再重新根據(jù)設計的壓樁壓力及速度進行壓樁，直至壓樁至接樁位置后進行下一步施工[4]。

2.2.2 接樁及焊接

（1）第一節(jié)管樁壓至設計位置后要進行接樁操作，以延長樁體的長度。本次接樁施工采用鋼斷板焊接的方式，為便于接樁施工，第一節(jié)樁的端頭宜高出地面0.5～1.0m的高度。接樁時先在第一節(jié)管樁的樁頭設置導向箍，然后利用吊機將第2節(jié)管樁吊起就位，在兩節(jié)樁相互連接時利用經(jīng)緯儀進行雙向檢測。相互連接后兩節(jié)管樁之間的錯位偏差宜控制在2mm以內(nèi)，且管樁的中心線保持一致，此時再實施焊接使兩節(jié)管樁緊密連接。

（2）管樁焊接前要對預埋件進行清理，同時利用鐵片將兩節(jié)管樁之間墊實并焊接牢固。本次管樁焊接施工采用對稱焊接的方式，焊接遍數(shù)控制在3遍及以上，焊接層數(shù)保持2層及以上。焊接后焊縫位置應連續(xù)飽滿且焊縫保持平整。待焊接施工完成后自然冷卻8～10min，冷卻過程中不得通過其他方式加速冷卻，冷卻后安排人員檢查焊縫的質(zhì)量，檢查方式為抽樣檢測，每個焊接工人的焊縫均要抽樣，焊縫要求不得存在質(zhì)量問題。如發(fā)現(xiàn)不合格的焊縫需及時補焊處理，若經(jīng)檢測合格后在接樁位置涂刷防腐油漆，并進行送樁施工[5]。

2.2.3 送樁及截樁

送樁施工主要由送樁器完成。送裝器安裝于管節(jié)上端，且與管樁相連接的位置設置樁墊。送樁時根據(jù)設計的壓樁機施工，整個送樁過程安排人員跟蹤檢查實際情況，如發(fā)現(xiàn)送樁時出現(xiàn)問題及時停止施工采取處理措施。送樁至設計深度后持續(xù)送樁壓力10min，待管樁每分鐘的沉降量控制在2mm后停止送樁，并及時截斷高出地面的管樁。接樁前先利用鋼箍對無需截斷的位置進行保護，然后沿著鋼箍位置打穿管樁，最后采用氣割法切斷鋼筋完成截樁。

2.2.4 樁帽施工

本工程預應力鋼管樁壓樁施工結束后由監(jiān)理工程師檢查驗收，經(jīng)驗收其質(zhì)量合格后在管樁頂部施加樁帽。樁帽采用鋼筋混凝土結構，在施工現(xiàn)場澆筑施工，施工前先依據(jù)設計的尺寸在管樁樁頭位安裝模板，并綁扎鋼筋，然后采用澆筑樁帽混凝土，澆筑后養(yǎng)護28d左右，直至混凝土強度達到設計強度。樁帽施工結束后樁帽的軸線偏差應控制在15mm以內(nèi)，尺寸偏差宜控制在30mm以內(nèi)，標高偏差宜控制在20mm以內(nèi)[6]。

2.2.5 墊層及加筋網(wǎng)施工

（1）樁帽施工結束后鋪設碎石墊層及鋼筋網(wǎng)片。本次施工采用的碎石材料為軋制碎石，碎石內(nèi)部保持干凈，最大粒徑不超過50mm，碎石的強度和級配均滿足施工要求。鋪筑時采用分層鋪筑的方式，先在施工區(qū)域放樣明確碎石材料的堆放位置，然后將碎石材料卸放至放樣位置后利用推土機整平，接著利用振動壓路機碾壓密實。碾壓時先穩(wěn)壓1～2遍，再振壓3～4遍，碾壓中壓路機的激振力宜控制在200kN，每層碾壓后均要檢測其壓實度。

（2）鋼筋網(wǎng)片處于第一層碎石墊層表面，其主要目的是增加墊層的強度。鋼筋網(wǎng)片施工時各個網(wǎng)片之間的連接采用點焊的方式，焊接的位置與數(shù)量應與設計要求保持一致，焊接完成后對鋼筋網(wǎng)片采取必要的防銹措施，并保持網(wǎng)片碎石墊層緊密貼合。待鋼筋網(wǎng)片施工后再依據(jù)上述第一層碎石墊層施工要求開展第二層碎石墊層施工[7]。

2.3 施工注意事項

2.3.1 注意壓樁施工

（1）在壓樁施工過程中可能會出現(xiàn)管樁壓樁難的問題，產(chǎn)生此問題的主要原因有2種：①由于本工程為改擴建工程，在原公路路基施工時可能在路基兩側(cè)設置有反壓護道，且護道的填筑高度較高，護道的填筑材料粒徑較大、強度高，在壓樁時管樁遇到反壓護道導致難以向下壓入；②在預應力管樁施工前，施工單位對場地的調(diào)查工作不到位，導致在管樁壓樁施工過程中遭遇巖石、夾層等地質(zhì)情況，導致難以壓樁。

（2）如壓樁施工中遇到上述問題，施工單位應注意做好處理，以避免影響預應力管樁的施工質(zhì)量。其中針對反壓護道問題，施工單位在壓樁施工前可以先將原路基邊坡按照1∶1.2的坡率刷坡，同時向邊坡內(nèi)開挖1m寬的臺階，然后再沿著原路基坡腳位置搭設一排預應力管樁，以避免反壓護坡的影響；針對地質(zhì)情況問題，施工單位施工前應嚴格控制勘查過程，如施工中遭遇此問題，則施工單位可以安排挖掘機將堅硬土質(zhì)挖除，若難以挖除則應考慮更換管樁位置[8]。

2.3.2 注意承載力

預應力管樁施工的主要目的是增加地基的承載力，保證改擴建公路路基的穩(wěn)定性，而在預應力管樁施工完成后有時會出現(xiàn)管樁承載力不足的問題，導致此問題的主要原因有2種：①在預應力管樁施工時，管樁接頭位置的焊接質(zhì)量差，導致管樁接頭處出現(xiàn)滑移，最終影響管樁承載力；②在管樁壓樁過程中的貫入度過小，從而導致樁身與下方土層之間的空隙增大，管樁樁尖破損，最終影響管樁的承載力。因此，為保證其承載力滿足設計要求，在預應力管樁施工中，施工單位應注意做好施工質(zhì)量的檢測與控制，避免出現(xiàn)以上問題。

2.3.3 注意舊路裂縫

壓樁施工過程中原路基經(jīng)常出現(xiàn)縱向裂縫的問題，從而嚴重威脅原公路路基結構的安全。導致此問題的主要原因是地表下方的粉質(zhì)土，經(jīng)振動后發(fā)生液化、流動的問題。流動后對原路基結構造成侵蝕，導致路基表面產(chǎn)生縱向裂縫，嚴重威脅原路基結構的安全。針對此類問題，施工單位在施工中應注意減少對粉質(zhì)土的振動，當樁體需要通過粉質(zhì)土時，可以更換為錘擊的壓樁方式。此外，如原路基已經(jīng)發(fā)生縱向裂縫問題時，施工單位要及時進行灌縫處理，以避免雨水的侵入，必要時對原路基采取加固措施[9]。

2.3.4 注意擠土效應

預應力管樁施工中容易發(fā)生擠土效應，其主要是指壓樁時管樁的下降速度過快，或密度過大從而對周圍土體造成干擾，并使土體之間排水增加、間隙變小、體積壓縮。當土體發(fā)生擠土效應后，管樁周圍的摩擦力會增大，若施工單位持續(xù)壓樁，甚至可能造成斷樁的問題。因此，在本工程施工中應做好樁間距的設置，避免樁間距過小，并在壓樁施工時注意控制壓樁速度、壓力等參數(shù)，避免造成擠土效應。

3 結語

預應力管樁施工技術作為改擴建公路常用的技術之一，其施工質(zhì)量對改擴建公路的質(zhì)量影響巨大。為有效保證高速公路改擴建施工的質(zhì)量，應加強對預應力管樁施工技術的控制，施工時施工單位必須掌握預應力管樁施工的原則，同時規(guī)范施工流程，做好質(zhì)量控制，以提高改擴建公路建設的整體質(zhì)量，實現(xiàn)公路建設的社會效益和經(jīng)濟效益。