預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在高速公路路基加固中的實(shí)踐分析

劉正春

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司第七工程公司，貴州貴陽(yáng) 550000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)屬于高速公路施工過(guò)程中一項(xiàng)較為常見(jiàn)的技術(shù)類別，應(yīng)用這一技術(shù)，可以提升高速公路路基的承載能力，進(jìn)而保證各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)符合工程施工的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。高速公路預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的關(guān)鍵在于控制施工參數(shù)，保證各項(xiàng)施工參數(shù)合理與完善。因此，針對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的內(nèi)涵與特點(diǎn)，結(jié)合高速公路發(fā)展的實(shí)際情況進(jìn)行分析，希望可以起到參考的作用。

1 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)是指使用離心法成型的混凝土灌裝技術(shù)，根據(jù)混凝土的等級(jí)，可以將其劃分不同強(qiáng)度的管樁類別，如預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。在施工中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)可以使混凝土凝結(jié)度較高，同時(shí)受力形式更加適合路面，因此這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種類型的高速公路施工中。相比較于其他的鉆孔灌注樁技術(shù)，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[1]。

其一，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的承載能力比較強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力管樁的強(qiáng)度比較高，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，可以將管樁打入密實(shí)度較高的風(fēng)化層。在土層彼此劇烈的擠壓下，樁尖持力層的土層承載力也將會(huì)快速提升。因此，預(yù)應(yīng)力管樁的承載能力相比較一般的直徑沉管和鉆孔灌注樁施工技術(shù)要高。

其二，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的抗彎度性能較高。預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在施工過(guò)程中，除了使用混凝土澆筑之外，內(nèi)部使用鋼筋作為主筋，因此具有一定的抗彎能力。

其三，預(yù)應(yīng)力管樁整體質(zhì)量達(dá)標(biāo)。預(yù)應(yīng)力管樁需要在工廠中提前澆筑，出廠之前經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的測(cè)試與仔細(xì)的檢查，因此可以充分保證預(yù)應(yīng)力管樁的整體施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

其四，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的應(yīng)用方向比較多，根據(jù)預(yù)應(yīng)力管樁的承載力不同而有完全不同的應(yīng)用方向。高速公路的不同位置可以使用不同的預(yù)應(yīng)力管樁，因此需要針對(duì)實(shí)際使用需求，進(jìn)行合理的篩選與劃分[2]。

其五，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)施工較為方便快捷。預(yù)應(yīng)力管樁一般在工廠生產(chǎn)，在機(jī)械化技術(shù)的幫助下，無(wú)論是澆筑還是成型的速度，都超過(guò)在工程實(shí)地進(jìn)行澆筑，因此整體施工簡(jiǎn)單方便，直接購(gòu)買運(yùn)輸即可。

2 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍與設(shè)計(jì)要求

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的適用范圍較為廣泛，應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。因此，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，相關(guān)施工人員必須結(jié)合設(shè)計(jì)要求、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、沉降施工狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，選擇預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)。預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)還包括多種不同的技術(shù)類型，如中掘法、半中掘法、鉆孔插樁等。尤其是將預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)應(yīng)用到高速公路施工中，為高速公路施工質(zhì)量提供關(guān)鍵的支持與幫助，同時(shí)為后續(xù)高速公路配套工程的建設(shè)提供支持，如建設(shè)鐵路、港口、水利、市政等工程。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)，可以更加全面地保證高速公路地基的穩(wěn)定性，避免發(fā)生變形，同時(shí)維護(hù)周邊土質(zhì)的強(qiáng)度[3]。在高速公路建設(shè)的過(guò)程中，可能遇到各種各樣復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尤其是強(qiáng)風(fēng)化積土層，是高速公路地基中最不穩(wěn)定的一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)，可以有效避免這一情況。

在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的過(guò)程中，必須對(duì)施工特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)研究分析。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)關(guān)注的重點(diǎn)在于豎向荷載，但是忽略了橫向荷載的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，雖然橫向荷載低于豎向荷載，但是并非完全不存在。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，需要針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的研究分析，考慮材料使用的尺寸、強(qiáng)度、深度等相關(guān)數(shù)據(jù)。由于預(yù)應(yīng)力管樁的長(zhǎng)徑較大，因此橫向荷載往往出現(xiàn)彈性受力較長(zhǎng)的特征，因此，相關(guān)人員需要針對(duì)水平荷載進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，測(cè)算地基的反力系數(shù)，從而明確高速公路地基單樁承擔(dān)的橫向荷載[4]。

3 高速公路預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的處理工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

在高速公路預(yù)應(yīng)力管樁施工前，必須在施工現(xiàn)場(chǎng)搭建張拉架，搭設(shè)重葫蘆，隨后使用錨墊板喇叭管。使用之前，需要將其內(nèi)部殘留的混凝土以及鋼絞線上的泥漿進(jìn)行及時(shí)的清理，配套搭建對(duì)應(yīng)的工作錨板。在實(shí)際使用的過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇是否在錨板當(dāng)中涂抹黃油。最后，可以在錨板的錐孔內(nèi)部安裝工作夾片，及時(shí)進(jìn)行測(cè)算[5]。

3.2 施工工藝流程

3.2.1 底板清理

首先，需要清理地表的雜草、樹(shù)根、耕植土等雜物，隨后將施工區(qū)域上方、地上、地下的障礙物，按照順序依次清除，最后對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行平整與壓實(shí)。在實(shí)際處理的過(guò)程中，對(duì)深度為25cm 左右的地表土進(jìn)行翻土，摻雜石灰之后整平壓實(shí)，壓實(shí)的厚度不低于20cm。使用壓路機(jī)碾壓，保證密實(shí)度。在碾壓期間，可以遵循先輕后重、先穩(wěn)后振、先慢后快的順序，同時(shí)要求一次性碾壓完成，避免中途走走停停。最終碾壓完成之后，路基需要形成坡度不小于2°的外向橫坡。在碾壓完成之后，需要在路基外側(cè)開(kāi)挖排水邊溝，不能與農(nóng)田灌溉排水溝混合使用[6]。

3.2.2 測(cè)量放樣

測(cè)量是指針對(duì)施工設(shè)計(jì)資料要求的施工點(diǎn)位進(jìn)行重復(fù)審核，隨后，按照施工要求對(duì)其進(jìn)行有效控制?？刂泣c(diǎn)可以選擇在地勢(shì)較高的位置，保證視野良好。選定控制點(diǎn)之后，按照一級(jí)導(dǎo)線的要求經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)之后獲得的平差，準(zhǔn)確計(jì)算工程范圍當(dāng)中控制點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)。在這一過(guò)程中，對(duì)高程控制點(diǎn)需要按照對(duì)應(yīng)的要求進(jìn)行加密，水準(zhǔn)點(diǎn)間距以測(cè)量高程不加轉(zhuǎn)點(diǎn)作為主要的測(cè)量原則，同時(shí)保證不影響施工的正常開(kāi)展。在施工的過(guò)程中，必須對(duì)其進(jìn)行定期復(fù)核，一旦受到破壞與影響，需要及時(shí)進(jìn)行引測(cè)，補(bǔ)充處理。

放樣需要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行明確復(fù)測(cè)分析，從而保證測(cè)量的精準(zhǔn)性與全面性。放樣工作一般來(lái)說(shuō)需要通過(guò)復(fù)核的控制點(diǎn)位，并且使用極坐標(biāo)法進(jìn)行樁位復(fù)核。每個(gè)樁位確定之后，監(jiān)理方需要針對(duì)樁位的狀態(tài)進(jìn)行再次復(fù)核，應(yīng)用定位技術(shù)，標(biāo)記施工過(guò)程中的樁位位置。同時(shí)，在確定樁位位置之后，對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)保護(hù)，避免遭受破壞[7]。

3.2.3 管樁運(yùn)輸、起吊

由于預(yù)應(yīng)力管樁長(zhǎng)細(xì)比大、質(zhì)量較大，因此在運(yùn)輸以及起吊的過(guò)程中，必須進(jìn)行合理的管控與約束，避免管樁因此而產(chǎn)生損壞。在起吊的過(guò)程中，可以使用兩端起吊的方式，保證不會(huì)單側(cè)受力。在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，懸臂高度不超過(guò)1.5m，并且分層疊放、錯(cuò)位布置，避免影響管樁的質(zhì)量。

3.2.4 樁機(jī)就位及調(diào)平

在樁機(jī)就位的過(guò)程中，必須保證位置準(zhǔn)確，并且維持垂直穩(wěn)定，避免發(fā)生傾斜。為了保障樁基壓入的垂直度與準(zhǔn)確度，在壓樁之前，需要將樁機(jī)機(jī)身調(diào)平，使用升降手柄，配合水平儀進(jìn)行操控，直到機(jī)身完全水平，從而保證調(diào)節(jié)效果達(dá)標(biāo)。

3.2.5 起吊及穩(wěn)樁

先拴好起吊使用的鋼絲繩以及索具，使用索具捆綁住樁上部約50cm 處，隨使用機(jī)器吊起預(yù)制樁，將其穩(wěn)定下放。等到樁基插入樁位一定深度之后，再檢查預(yù)制樁是否處于垂直狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，單樁可以使用經(jīng)緯儀進(jìn)行雙向校正，插入之后，垂直度的偏差要求控制在0.5%以內(nèi)。在樁側(cè)設(shè)置標(biāo)尺，方便施工期間隨時(shí)進(jìn)行觀察與記錄。

3.2.6 壓樁

使用施工鋼絲繩綁住樁身，進(jìn)行單點(diǎn)起吊，將其緩慢移入樁機(jī)，隨后調(diào)整樁機(jī)，利用兩個(gè)相互垂直的經(jīng)緯儀，檢測(cè)垂直度是否達(dá)標(biāo)。在第一節(jié)樁身進(jìn)入土壤30～50cm 之后，及時(shí)檢查垂直度，將其控制在0.5%范圍內(nèi)。隨后使用壓樁裝置進(jìn)行壓樁，檢測(cè)壓樁時(shí)間以及壓力表讀數(shù)。壓樁必須保持連續(xù)，同時(shí)控制壓樁速度在1～2m/min，并且要求最大壓樁力不得超過(guò)樁身的荷載力，否則可能損壞樁身。如果，在壓樁過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)樁身不垂直，需要及時(shí)進(jìn)行糾正。等到樁身壓入一定的深度，并且發(fā)生嚴(yán)重傾斜之后，可以進(jìn)行重新壓樁，不宜采用移架法進(jìn)行糾正。第一節(jié)樁的垂直度是保證樁身質(zhì)量達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵，因此必須嚴(yán)格控制定位以及垂直度。在壓樁之前，對(duì)樁位四周進(jìn)行合理的標(biāo)記。如果在壓樁的過(guò)程中，發(fā)生了較大的偏差，需要及時(shí)拔出并且重新校準(zhǔn)。

3.2.7 接樁

在接樁的過(guò)程中，保證樁頭高出地面1m 左右。在接樁之前，在下節(jié)樁的樁頭上安裝固定板，隨后將上節(jié)樁吊放在下節(jié)樁的端板上，并且依靠定位板將上下兩節(jié)樁接上，保證垂直度。在接樁的過(guò)程中，錯(cuò)位偏差控制在2mm 以內(nèi)。如果上下節(jié)樁之間存在空隙，可以使用楔形鐵片將其全部墊實(shí)，并且進(jìn)行焊接，保證牢固性。在焊接之前，上下節(jié)樁表面需要使用鐵刷進(jìn)行全面清潔，直到坡口位置出現(xiàn)金屬光澤。焊接的方式可以使用分層焊接法，一般可以先在坡口位置對(duì)稱點(diǎn)焊。為了進(jìn)一步保證受力均勻，需要由2 名焊工對(duì)稱焊接，焊接層數(shù)要求不少于2 層。焊接完成之后，及時(shí)檢查焊縫寬度、平整度、連續(xù)施焊效果。符合要求之后，再進(jìn)行上節(jié)樁壓樁，涂刷防腐漆，避免發(fā)生腐蝕或者銹蝕。

4 預(yù)應(yīng)力管樁施工的常見(jiàn)問(wèn)題與解決對(duì)策

4.1 打樁難度較高

在打樁的過(guò)程中，如果出現(xiàn)樁體難以打下的情況，可能主要原因在于以下幾方面：首先，在原路基兩側(cè)或者單側(cè)修建了反壓護(hù)道，這一類反壓護(hù)道整體填料的顆粒直徑偏大，難以向下打樁，其主要原因可能是由于施工期間樁尖遇到了較大的顆粒物。其次，原路基坡腳向外一定范圍內(nèi)為原路基便道，無(wú)論是密實(shí)度還是填料的顆粒都比較大，難以順利打入。最后，在施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，一些局部位置可能存在較厚的夾層或者較硬的加厚層，最終導(dǎo)致貫入度較少，難以打入其中。

針對(duì)打樁難以打入的情況，可以在反壓護(hù)道施工的過(guò)程中，先按照1∶1.2 的坡率進(jìn)行刷坡，并且向內(nèi)開(kāi)挖1m 左右的臺(tái)階，緊貼原路邊坡腳打下一排管樁。使用同樣的方式，在反壓護(hù)道邊坡坡腳的位置向外，按照設(shè)計(jì)間距打下管樁，超出加寬路基坡腳的位置可以不打。在打樁的過(guò)程中，如果樁尖位置遇到了顆粒較大的塊石等障礙物，需要及時(shí)清理，使用挖掘機(jī)挖掘出來(lái)，并且清理干凈。對(duì)于有夾層的地質(zhì)，在打設(shè)過(guò)程中，需要對(duì)樁的實(shí)際打設(shè)長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，如果兩者相差過(guò)多，需要根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析，并且采取合理的措施進(jìn)行處理。

4.2 承載力小

導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管樁承載力不達(dá)標(biāo)的原因主要在于以下幾點(diǎn)：首先，管樁在制作的過(guò)程中，并未達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)高，導(dǎo)致承載力不足。其次，管樁在焊接的過(guò)程中焊接質(zhì)量較差，導(dǎo)致接頭滑移，最終影響承載力。最后，在管樁打入過(guò)程中，貫入度較少，導(dǎo)致樁身與軟土層間隙較大，摩擦力較小，樁尖嚴(yán)重破損，最終超長(zhǎng)刺入下沉，承載力因此受到影響。

針對(duì)這種情況，施工方可以通過(guò)鋼筋勘探并結(jié)合檢查施工原始記錄，排除樁身長(zhǎng)度問(wèn)題。如果由于焊接質(zhì)量而引發(fā)的下沉，可以在下沉的過(guò)程中，對(duì)打入下沉量進(jìn)行縝密的分析與推算，對(duì)接頭位置進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量。如果現(xiàn)場(chǎng)地面并未發(fā)生明顯的變化，同時(shí)鋼筋也并未變形，那么表明接頭并未發(fā)生異常彎曲，可以排除焊接不良引發(fā)的問(wèn)題。

4.3 老路面基層出現(xiàn)縱向裂縫

老路面基層出現(xiàn)縱向裂縫的主要原因是，一些預(yù)應(yīng)力管樁施工路段下方存在粉質(zhì)土層，在受到振動(dòng)之后，出現(xiàn)液化、流動(dòng)等情況，最終導(dǎo)致施工路面開(kāi)裂。針對(duì)這一現(xiàn)象與問(wèn)題，如果已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，可以使用充填的方式處理裂縫，避免邊坡滑塌。同時(shí)，施工方需要針對(duì)路面以及路基加強(qiáng)觀察，對(duì)于粉質(zhì)土路段進(jìn)行仔細(xì)勘測(cè)分析，提前進(jìn)行處理。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)屬于一門涉及工程設(shè)計(jì)、工程施工、工程結(jié)構(gòu)、巖土工程理論等方面的綜合技術(shù)，在應(yīng)用這一技術(shù)的過(guò)程中，必須對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析勘探，將勘察、設(shè)計(jì)、施工等三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行緊密的分析與測(cè)量。同時(shí)，需要應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)，針對(duì)不同的工程地質(zhì)情況進(jìn)行分析，選擇最合適的施工方案。