管樁在擴建道路工程地基加固中的應(yīng)用

王永春

（上海市凱達(dá)公路工程有限公司，上海 201600）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，許多現(xiàn)有道路已無法適應(yīng)日益增長的交通需求。因此，必須對現(xiàn)有道路進(jìn)行拓寬改造，而加寬部分的地基往往需要處理。目前采用的加固方式主要有換填處理法、拋石擠淤法、灰砂樁法、水泥攪拌樁法、預(yù)應(yīng)力管樁法等。

1 工程概況

葉新公路是貫穿松江區(qū)政府下轄的葉榭、泖港和新浜三鎮(zhèn)之間的城鎮(zhèn)交通動脈，道路改建完成后，將為鄉(xiāng)村振興提供更強的交通保障，為市民出行帶來更大的便利。

葉新公路路面的現(xiàn)寬為12m，改造完成后路面寬度為38m，擴建形式主要為單邊拓展和雙邊拓展。新路面設(shè)計為在現(xiàn)有路面上進(jìn)行填高，設(shè)計中采用的地基處理方法主要有清淤換填處理、兩灰填筑路基、水泥攪拌樁加固、高強混凝土預(yù)應(yīng)力管樁（PHC）等。葉新公路地處松江區(qū)黃浦江以南，沿線土層情況主要有浜填土、粉性土和黏性土質(zhì)。設(shè)計要求在路面采用雙側(cè)拓展，在填土高度大于2.5m 的段落采用PHC 管樁加固地基,另在橋臺兩側(cè)各30m 的范圍內(nèi)采用PHC管樁進(jìn)行地基加固。

2 PHC 管樁施工

2.1 PHC 管樁的加工、運輸

PHC 管樁必須在工場集中預(yù)制，且管樁所用的建筑材料、成品檢測指標(biāo)、外表品質(zhì)等要達(dá)到《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》(GB 13476—2009)的要求。該工程項目所使用的PHC 管樁長度L=24m，AB 型；混凝土強度等級采用C80，外徑400mm，壁厚95mm，開口型。為了使相鄰樁的接頭錯開1m 以上，采用11m 和13m兩種規(guī)格進(jìn)行連接。

采用半掛車運輸，每車約運輸8～10 節(jié)管樁，現(xiàn)場使用25t 吊機吊放，將管樁放置于樁機側(cè)面，上、下樁配套供應(yīng)。但因為各節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁噸數(shù)都較大，所以應(yīng)盡量避免在現(xiàn)場兩次倒運。運至現(xiàn)場的預(yù)應(yīng)力管樁要嚴(yán)格按照國家技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗,不符合的不能通過。預(yù)應(yīng)力管樁存放前，應(yīng)先將現(xiàn)場整平、壓實，然后按規(guī)定設(shè)二支點存放，堆積層數(shù)不宜超過三層，在吊放過程中還要切實做好抗?jié)L保護等措施。

2.2 施工工藝

管樁施工主要采用錘擊法，利用樁錘吊起下落的勢能，直接作用在管樁樁頂，將管樁沉入土層中，達(dá)到規(guī)定深度，通過樁身與周圍土體的摩阻力及樁底的支承力，滿足地基的受力要求。工藝流程：場地整平、壓實—測放樁位—設(shè)備安裝就位—吊樁—打下節(jié)樁—接樁（接頭驗收）—打上節(jié)樁—送樁—檢查、驗收—樁機移位。

2.3 前期準(zhǔn)備

組織現(xiàn)場施工者熟悉工程設(shè)計圖紙、施工場地及相應(yīng)的地質(zhì)資料，并確定沉樁范圍、沉樁數(shù)量。按照管樁的施打次序?qū)段贿M(jìn)行編號，并了解工藝執(zhí)行過程的相關(guān)要求，以制定工程建設(shè)質(zhì)量的保障措施和工程進(jìn)度規(guī)劃。

首先完成清表，平均清表厚度應(yīng)≥50cm，其次整平、壓實，平均密實度應(yīng)不小于0.9。當(dāng)?shù)孛娉睗?，密實度難以達(dá)到要求時，再向下翻松一層，并摻入6%的石灰拌和并碾壓，確保密實度不小于0.9。沉樁前，要調(diào)查好施工作業(yè)區(qū)域的高空、地上及地下的障礙物，對于不在搬遷范圍內(nèi)的管線、設(shè)施等，要做好保護措施，打樁機行走路線要平坦、堅實。

2.4 打樁機的安裝、驗收

打樁機械在由具有安裝資格的單位安裝完畢后，要進(jìn)行全面驗收，檢驗內(nèi)容主要包括：機械的日常維修與養(yǎng)護工作，達(dá)到緊固、潤滑、防腐蝕、清潔性好，安全保護裝置完整合理，機械傳動部位連續(xù)、安全、運動良好，測量指示儀表警告燈、照明系統(tǒng)安全、完整，機械高度限位裝置完整、合理、安全，現(xiàn)場懸掛操作規(guī)程等，驗收合格后再投入使用。

2.5 打樁順序

打樁順序應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、樁機操作空間、樁機行走線路等綜合因素來確定，一個施工段內(nèi)的沉樁深度基本相近。打樁通常從中間向兩邊進(jìn)行,應(yīng)避免從兩邊向中間施打,防止土體過于擠密,造成中間樁貫入困難。如果鄰近建筑物或地下管線時,則應(yīng)朝向遠(yuǎn)離建筑物或管線的方向施工,防止土體擠壓對建筑物或管線造成損傷。橋臺后管樁加固區(qū)域,要先進(jìn)行管樁施工,再進(jìn)行橋臺基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工。

2.6 打樁施工

2.6.1 測放樁位

先使用全站儀打出樁點位，用竹簽或鋼筋頭做好標(biāo)記，樁機行走基本到位后，再次校核竹簽或鋼筋頭，該工程管樁平面為3m 間距的梅花形布置。

2.6.2 樁機就位

打樁時，機械操作人員應(yīng)按照在現(xiàn)場放好的定位筋行走打樁機，先復(fù)核樁中心點，在樁心處引出十字線，釘四根定位樁。為了探明樁中心點下方是否有老基礎(chǔ)等較堅硬的障礙物，應(yīng)先用送樁器試打，確認(rèn)無誤后吊出送樁器，準(zhǔn)備吊樁。

2.6.3 吊樁落位

用鋼絲繩把第一個下節(jié)樁吊起，用吊錘在其正面和側(cè)面進(jìn)行檢測，再用樁機自身調(diào)節(jié)垂直度，樁身垂直度及點位偏差要符合規(guī)范要求。

2.6.4 打樁

在樁體垂直度和樁位偏差符合要求后，可進(jìn)行打樁。施打前，應(yīng)在樁頭上放置襯墊，施打后要做好沉樁記錄，安排兩名工作人員在正、側(cè)兩面用吊線錘查看樁身是否傾斜，如發(fā)現(xiàn)傾斜超標(biāo)應(yīng)立即調(diào)整。

2.6.5 管樁施工應(yīng)符合規(guī)定

下節(jié)樁起吊就位，利用打樁機自身調(diào)節(jié)垂直度，垂直度誤差要滿足規(guī)范要求，不滿足要求時要拔出重插。預(yù)應(yīng)力管樁開始施打后,要安排專人做好打樁記錄。當(dāng)樁頂露出地面約1m 時停錘，然后吊放上節(jié)樁,調(diào)節(jié)樁體的垂直度，使樁體保持垂直。接頭采取焊接法接樁,但錯位誤差不能超過規(guī)范要求，接頭焊接驗收合格后繼續(xù)施打至工程設(shè)計深度。要求11m 和13m 兩種長度的樁交錯布置，以保證相鄰樁接頭位置錯開1m 以上。

預(yù)應(yīng)力管樁開始施打后，務(wù)必要一次性連續(xù)打到底，中途盡量不要停歇，并按照施工計劃盡量的減少接樁時間。該工程的樁頂高度低于經(jīng)清表、整平、壓實后的地面25cm，樁頂入土前要采用送樁器，送到設(shè)計要求的深度后即可收錘。

2.6.6 預(yù)應(yīng)力管樁施打過程中,應(yīng)安排專人填寫預(yù)應(yīng)力管樁的施工記錄表,經(jīng)工程總包施工單位的質(zhì)檢員和監(jiān)理單位的旁站監(jiān)理簽字確認(rèn)后，方可成為有效的施工記錄。

2.7 焊接接樁的要求

樁下沉到比地面高出約1.0m 時，接上節(jié)樁。接樁時應(yīng)上、下對正，調(diào)整樁體垂直度，保證樁身垂直，并在下一節(jié)樁的樁頭部設(shè)置導(dǎo)向箍，兩節(jié)樁的對位誤差不得超過規(guī)范要求。

管樁連接前，應(yīng)用鐵刷將上、下端板表面的污垢、污物等清洗一遍，以保持接頭部件干凈，對接口不平之處,用楔入鐵片進(jìn)行填平。焊時將，兩個焊接件應(yīng)對稱進(jìn)行，先在斜坡處外圈對稱點焊六個點，待二節(jié)樁牢固后，再將下一節(jié)樁的導(dǎo)向箍拆開，分級施焊。先施焊內(nèi)部,完成后把焊渣處理完畢，再施焊外層，最少焊兩層，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿。經(jīng)檢查，焊縫要達(dá)到《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》(JG J81—91)的規(guī)定。

焊完樁接頭后，要讓自然風(fēng)吹冷，嚴(yán)禁人為潑水降溫，自然放置時間應(yīng)不少于8min,自然降溫后再繼續(xù)施工。

2.8 樁帽及襯墊的設(shè)置規(guī)定

樁帽一般做成圓筒式，內(nèi)徑略大于預(yù)應(yīng)力管樁外徑，套在樁頭上的筒體深度通常約為400mm。在加工制造樁帽時，樁帽應(yīng)具備一定的抗壓強度、剛性和耐打性。在樁帽和樁頭的中間要設(shè)置彈力襯墊，襯墊所使用的材質(zhì)可為硬紙面、涂膠板、麻袋、編織袋等，襯墊材料必須平整鋪設(shè)，且夯實后的厚度不能小于120mm。打樁階段應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查，不滿足要求的要及時處理。

2.9 送樁器的設(shè)置規(guī)定

送樁器通常為圓筒式，在加工制造時，要求具有一定的抗壓強度、剛性和耐打性能，尺寸也要適應(yīng)送樁深度的要求，送樁深度不宜大于2m。

送樁器的兩端面均應(yīng)保持水平,并與送樁器的中心主軸互相垂直。套在樁頭上的筒體深度通常約為400mm，內(nèi)徑略大于預(yù)應(yīng)力管樁的外徑。

2.10 PHC 預(yù)應(yīng)力管樁檢測

預(yù)應(yīng)力管樁檢測的主要內(nèi)容和指標(biāo)均應(yīng)滿足設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計文件檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：樁身完整性檢測，抽檢數(shù)量應(yīng)為總樁數(shù)的10%；豎向抗壓力測試，抽檢數(shù)量應(yīng)為總樁數(shù)的1%，且不少于5 根；復(fù)合地基承載能力測試，抽檢數(shù)量應(yīng)為總樁數(shù)的0.3%，且每作業(yè)面不少于3 根，檢測時應(yīng)隨意選擇，做到測試樁均勻分布。

2.11 樁帽施工

該工程的樁頂高度，按工程設(shè)計要求應(yīng)低于清表壓實后的地基高度25cm，以樁位為中心按1.4m×1.4m 的正方形挖深30cm，現(xiàn)澆C30 鋼筋混凝土，厚度為30cm，將樁體嵌入樁帽中5cm，樁帽和管樁間采用樁塞鋼筋混凝土連接，樁塞填充混凝土的深度為從樁頂向下35cm，底部用木塞塞緊。

2.12 鋪設(shè)褥墊層

一段施工作業(yè)面內(nèi)的樁帽混凝土滿足養(yǎng)護齡期后，即可全斷面的填筑褥墊層，材料采用級配碎石，厚度為60cm，同時在60cm 厚的級配碎石內(nèi)需鋪設(shè)兩層鋼塑土工格柵。

3 常見問題及防控措施

3.1 樁體傾斜

樁體傾斜產(chǎn)生的原因主要有：第一，場地沒有充分平整、壓實，樁機底盤支墊不穩(wěn)固；第二，施打前，樁身的垂直度沒有控制好，垂直度偏差超標(biāo)；第三，樁位下有堅硬的障礙物。

預(yù)防的措施主要有：其一，先清表，而后整平、壓實，并要求密實度不小于0.9，且樁機的擺放要求支墊水平、牢固；其二，由正、側(cè)兩面用兩個吊錘，利用打樁機調(diào)節(jié)樁體的垂直度，要求傾斜率滿足規(guī)范要求，在入土后再重新校核垂直度，滿足條件后可繼續(xù)施打；其三，吊樁前，先用送樁器將樁壓入地基中2m 深，檢查淺層處有無堅固障礙物，較淺的堅固物可先破除再填密實，如果障礙物較深而無法打破，應(yīng)及時通知業(yè)主、設(shè)計部門商討解決方案。

3.2 樁頂?shù)艚恰㈤_裂

樁頂?shù)艚?、開裂的原因主要有：第一，樁頂平面不垂直于管樁的中心線，且樁頂面不夠水平，受錘擊力不均勻；第二，樁頂與樁帽之間的接觸表面不均，或樁頂襯墊結(jié)構(gòu)受到破壞，錘擊時樁頂受力不均勻，局部整體應(yīng)力聚集導(dǎo)致樁頂?shù)艚?、開裂；第三，樁錘跳動過高；第四，預(yù)制管樁時，施工管理人員沒有嚴(yán)格控制各道工序，致使混凝土結(jié)構(gòu)不密實或養(yǎng)護不到位，樁頂?shù)乃啾Ｗo層過厚。

預(yù)防的措施主要有：其一，管樁進(jìn)場后，應(yīng)先仔細(xì)檢查構(gòu)件，察看端面是否水平，有無凹凸，以及樁頂平面是否與樁的中心線垂直，發(fā)現(xiàn)問題要及時與廠家商議解決辦法，驗收有問題的樁不得使用；其二，在樁頂與樁帽的接觸面間要設(shè)置彈力墊，并經(jīng)常進(jìn)行查看；其三，施工中應(yīng)盡量“重錘低擊”，嚴(yán)禁高起高落，根據(jù)管樁類別及現(xiàn)場土質(zhì)情況，合理選用樁錘；其四，預(yù)制管樁時，應(yīng)確保樁身混凝土密實，養(yǎng)生要及時到位，安裝鋼筋時，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋擺放的位置及保護層厚度。

3.3 接樁處開裂

接樁處開裂的主要原因是接頭焊接不滿足規(guī)范要求。

治理辦法主要有：其一，接樁施工前，用鐵刷清洗上、下結(jié)合表面的污垢、污物等，對接口部也要刷至露出金屬光澤，對接口部不平之處，應(yīng)楔入鐵片進(jìn)行填實；其二，將上節(jié)樁和下節(jié)樁對正后，先將兩個焊接件對稱點焊六個點，再分別進(jìn)行內(nèi)層和外部的焊接，焊接層數(shù)最少兩層，且焊縫要連續(xù)、飽滿，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.4 樁身斷裂

引起樁體斷裂的主要原因有：第一，在工場制作管樁時，工序管理不規(guī)范，以致樁體混凝土強度不能滿足設(shè)計要求、樁體不順直，在施打過程中造成樁體斷裂；第二，穩(wěn)樁時，樁體的垂直度不能滿足規(guī)范要求，施打中樁體受彎，又或在兩節(jié)樁接樁時，兩節(jié)樁的軸線不在同一條線上，致使樁身受力不均發(fā)生斷裂。

防治的措施主要有：其一，制作管樁時，要嚴(yán)格控制各道工序，確保管樁質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求；其二，在穩(wěn)樁及接樁時，要確保樁身垂直度滿足要求。

3.5 地面隆起、鄰樁出現(xiàn)位移

發(fā)生該問題的原因主要有：在打樁過程中，樁體擠壓附近的地基土，使地基土受到過大的擠壓而向上隆起，甚至導(dǎo)致相鄰的樁發(fā)生位移。尤其在一些地基土較密實，預(yù)應(yīng)力管樁平面布置間距較小的施工段，最易發(fā)生該問題。

防治措施主要有：其一，根據(jù)設(shè)計文件編寫合理、可行的施工計劃，操作時要按照從中間向兩邊或周圍的順序打樁；其二，設(shè)計時要根據(jù)勘查資料，合理布置樁與樁之間的間距；其三，遇到固定的結(jié)構(gòu)物時，施打順序要向背離結(jié)構(gòu)物的方向進(jìn)行。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力管樁制作工廠化集中預(yù)制，便于操作，成樁質(zhì)量可靠，且施工速度快、工期短、工效高、污染小，同時采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行地基加固處理，可以大幅提高復(fù)合地基的承載力。但樁在制作過程中，如果工藝控制不到位，依然會出現(xiàn)樁體彎曲、樁身強度不足、樁端面不夠水平等質(zhì)量問題；運至現(xiàn)場施打的過程中，如果不嚴(yán)格遵守各道工序的規(guī)定，也會出現(xiàn)樁體傾斜、樁頂破碎、接頭焊縫不滿足規(guī)范要求等現(xiàn)象。相較于挖孔樁、鉆孔樁等其他樁基礎(chǔ)，預(yù)應(yīng)力管樁更為便捷，質(zhì)量也更有保障。預(yù)應(yīng)力管樁在今后的地基加固處理工程中，也將會得到更廣泛的推廣和應(yīng)用。