近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力管樁在國內(nèi)高速公路建設(shè)中得到了大力的推廣。大量工程實(shí)踐證明，預(yù)應(yīng)力管樁主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：1）工廠化生產(chǎn)，成樁質(zhì)量可靠；2）耐久性好，單樁承載力高，單位承載力價(jià)格便宜；3）設(shè)計(jì)選用范圍廣，易布樁，對樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件和不同沉樁工藝適應(yīng)性強(qiáng)；4）運(yùn)輸起吊方便，施工速度快、工期短；5）樁身耐打性好，穿透能力強(qiáng)；施工控制、成樁質(zhì)量監(jiān)測方便。
目前該樁型已在國內(nèi)普遍推廣應(yīng)用，在許多地區(qū)正取代各種傳統(tǒng)樁型而成為主導(dǎo)樁型，受到越來越多的設(shè)計(jì)人員的歡迎。由于PTC管樁在成樁質(zhì)量、處理深度、處理效果等方面均比其他樁型具有優(yōu)勢。PTC管樁能夠有效控制地基沉降，滿足高速公路控制工后沉降的要求，特別是能有效處理橋頭跳車問題。因此PTC管樁逐漸在高速公路軟基處理中得到應(yīng)用，且應(yīng)用的趨勢日益增強(qiáng)。
1工程概況
某高速公路，道路全長40km，軟土分布達(dá)16ｍ，淺層軟土為淤泥及淤泥質(zhì)亞粘土，分布于魚塘、水塘、水田等地段，軟土厚度為0.5~2.0ｍ。下面是褐灰色飽和亞粘土夾砂Ｑ4al，軟塑狀態(tài)，部分流塑，普遍發(fā)育。深層軟土主要賦存于第四系全新統(tǒng)沖湖積平原區(qū)和崗間洼地地段，厚度不均，主要為灰褐色淤泥質(zhì)土，混腐植質(zhì)，呈軟塑狀，厚度4~8ｍ之間，最深處達(dá)15m，最下層是灰色飽和粉細(xì)砂層Ｑ4al，稍密~密實(shí)狀態(tài)，局部夾粘性土薄層。
2軟土地基處理原則
本工程軟土地基處理的基本原則是：先簡后繁、先地上后地下、就地取材、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)可行，從穩(wěn)定、沉降2個(gè)方面入手，在確保路基穩(wěn)定的同時(shí)控制工后沉降。通過對全線軟土的穩(wěn)定、沉降分析計(jì)算，擬定需要處理的軟基段落，再依照國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，針對不同軟基路段軟土的分布情況、路基高度以及工期等影響因素，分別采用換填法、塑料排水板預(yù)壓、粉噴樁PTC樁等方法進(jìn)行軟基處理。
?。?）對淺部薄層軟土，清淤后采用換填碎石土并分層壓實(shí)。
?。?）對于一般軟土和需大面積進(jìn)行地基處理的路段采用塑料排水板預(yù)壓法處理，并結(jié)合穩(wěn)定性控制需要適當(dāng)設(shè)置土工格柵等進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
?。?）對于橋頭軟土路段、涵洞、通道構(gòu)筑物等路段，小范圍地采用復(fù)合地基進(jìn)行處理。對于埋深在412ｍ的軟土，采用粉（漿）噴樁＋填土預(yù)壓處理；對于埋深在12~30ｍ的軟土，采用PTC樁進(jìn)行處理。
3PTC樁設(shè)計(jì)方案
PTC樁的樁身設(shè)計(jì)參數(shù)見表１
對于PTC管樁處治軟土深度大于１２ｍ的軟基路段，采用直徑400mm，壁厚70mm的先張法預(yù)應(yīng)混凝土薄壁管樁，靜壓法施工，壓樁至設(shè)計(jì)深度后再澆注樁帽，鋪筑碎石土墊層和鋼塑格柵，形成復(fù)合地基。
4PTC樁施工工藝
（1）施工設(shè)備選擇
PTC樁施工一般采用錘擊法和靜壓法。錘擊法施工依靠柴油打樁機(jī)，施工機(jī)械較小，施工速度較快，施工費(fèi)用較低，施工過程噪聲污染大，錘擊振動對基底土的擾動大，對周圍建筑物有影響靜壓法采用靜力壓樁機(jī)，機(jī)器笨重，施工速度較慢，施工費(fèi)用較高，但對基底土擾動小，周圍環(huán)境影響小。由于本項(xiàng)目位于城郊結(jié)合部，對環(huán)境敏感度高，故選用靜力壓樁機(jī)。設(shè)計(jì)壓樁力為600kN，要求靜壓機(jī)壓樁力大于4000kN，壓樁速度≥1m/min，一次壓樁行程1.5~2.0ｍ。
?。?）施工流程
管樁施工工藝：→清表→場地平整→測量定位→樁機(jī)組裝→打樁準(zhǔn)備→喂樁→插樁→初打→初壓→矯正正式打樁→壓樁→接樁→送樁→移位施打下一樁。
靜壓沉樁時(shí)，各工序應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程并連續(xù)進(jìn)行嚴(yán)禁中途長時(shí)間停壓，以避免樁周土體固結(jié)，對樁體產(chǎn)生較大的側(cè)摩阻力，造成送樁困難。
（3）施工要點(diǎn)
1）施工順序。由于PTC樁屬于擠土樁，在沉樁過程中會對樁周圍的土體產(chǎn)生擠壓作用，從而導(dǎo)致出現(xiàn)地面隆起和軟土層中超靜孔隙水壓力升高，造成樁在軟土層中產(chǎn)生側(cè)向位移及擠樁效應(yīng)。如不加以控制，常導(dǎo)致先入土的樁傾斜、偏位，后入土的樁沉樁困難，甚至沉樁不到位。這是軟土中沉樁存在的棘手問題。為了比較合理地解決這一問題設(shè)計(jì)要求采用“Ｓ”型的壓樁順序，盡量減小擠樁效應(yīng)，壓樁順序見圖1。
圖1壓樁順序示意圖
2）控制壓樁速度。工程所用的PTC樁要根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件中的樁基深度來進(jìn)行樁的組合。當(dāng)樁基深度≥24ｍ時(shí)，不超過3節(jié)樁組合；當(dāng)樁基深度≤24ｍ時(shí)，不超過2節(jié)樁組合；樁基深度≤12ｍ時(shí)，不超過１節(jié)樁。施工時(shí)按照“長樁在下、短樁在上”的順序進(jìn)行施工。
沉樁過程中應(yīng)嚴(yán)格控制壓樁速度。這是因?yàn)樵诔翗哆^程中，壓樁速度過快，軟土中產(chǎn)生較大的超靜孔隙水壓力，這時(shí)土體有效強(qiáng)度降低，由于擠土效應(yīng)作用，深層土體將會因強(qiáng)度降低不能克服擠土力而產(chǎn)生側(cè)向位移。另一方面，超靜孔隙水壓力增大，土體強(qiáng)度降低，土體將會變得松軟，土體隆起對樁產(chǎn)生向上的推力，側(cè)向力和向上推力的作用將會引起樁傾斜偏位，嚴(yán)重的會使樁的上下節(jié)頭部位斷裂。因此打樁時(shí)必須嚴(yán)格控制沉樁速度。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，壓樁速度控制在1~2ｍ/min，當(dāng)然對具體工程要具體分析，一般在前一根樁施壓時(shí)所產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力削散70%左右再施工下一根樁，因此應(yīng)適時(shí)進(jìn)行原位監(jiān)測。
3）沉樁的連續(xù)性。當(dāng)樁沉入軟土層中時(shí)，樁周圍土體將會急劇地?cái)D壓，土中超靜孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強(qiáng)度大大降低，這時(shí)樁身很容易下沉。工程實(shí)踐表明，沉樁后靠近樁壁處土體產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力消散較快，即擾動土固結(jié)較快，強(qiáng)度恢復(fù)較快，如在沉樁過程中有停歇樁側(cè)土體的摩阻力就會迅速增長，往往給繼續(xù)沉樁帶來相當(dāng)大的難度，特別是在較厚的粘土層中幾乎無法繼續(xù)沉樁，因此必須盡量保持沉樁的連續(xù)性，避免中途停歇。
4）終壓標(biāo)準(zhǔn)。開始施工PTC樁前應(yīng)進(jìn)行試樁，終壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)條件和樁身強(qiáng)度綜合分析加以確定。正常情況按設(shè)計(jì)壓樁力1.3~1.5倍送樁，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后持荷10min且沉降量不超過2mm/min后方可結(jié)束送樁。在同一地質(zhì)類型的地段，若出現(xiàn)靜壓力顯著增加或送樁時(shí)靜壓力顯著減小等異常情況需暫停施工并及時(shí)報(bào)告監(jiān)理，必要時(shí)增加靜力觸探等施工勘察補(bǔ)鉆資料，分析和找出原因后提出處理措施。
5）樁帽。碎石土褥墊層和土工格柵樁帽的作用是增大樁土荷載分配比例，充分發(fā)揮樁的承載能力。碎石土褥墊層和土工格柵的有效結(jié)合能充分發(fā)揮樁與土的共同作用機(jī)理和協(xié)調(diào)變形能力，既可有效地提高復(fù)合地基的承載能力，又可減少沉降。
本工程樁帽尺寸為140cm×140cm，厚度35cm。樁帽與樁身用鋼筋焊接，樁帽施工采用反開挖樁側(cè)壓實(shí)的土體形成土模，采用C30現(xiàn)澆混凝土施工，上下兩面配￠12@130×130的鋼筋網(wǎng)。
樁帽施工完成后在上面鋪筑第一層30cm厚碎石土墊層，壓實(shí)后再鋪設(shè)第一層鋼塑格柵，其后再鋪筑第二層20cm厚碎石土，壓實(shí)后再鋪設(shè)第二層鋼塑格柵，碎石土褥墊層要求具有較高的強(qiáng)度，碎石的含量不少于40%。鋼塑格柵主要指標(biāo)要求；抗拉強(qiáng)度大于縱向≥100kN/m，橫向≥80kN/m，最大負(fù)荷延伸率≥3%。
5PTC樁處理軟基效果分析
為了檢驗(yàn)PTC樁的加固效果，施工時(shí)在樁帽中心和與之同水平位置的樁間土中埋設(shè)了壓力盒。通過施工期間的觀測可以看到，隨著填土高度的增加，當(dāng)填土高度小于2.5m時(shí)，樁頂和樁間土的應(yīng)力比差值不大，說明樁和樁間土基本上平均分擔(dān)上部荷載；當(dāng)填土高度大于2.5m時(shí)樁土應(yīng)力比差值越來越大，說明大部分荷載由樁來承擔(dān)。本工程測得的樁土應(yīng)力比達(dá)到了11，而水泥攪拌樁、碎石樁的樁土應(yīng)力比一般在3~5之間，與之相比PTC樁處理軟基加固效果明顯。
6結(jié)束語
綜上所述，本文結(jié)合某PTC管樁復(fù)合地基處理深厚軟土地基的高速公路工程，對靜壓PTC管樁的施工工藝和質(zhì)量控制進(jìn)行了分析，根據(jù)樁土接觸面提供的單樁承載力，考慮PTC管樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度控制條件，提出了合理的終壓值控制標(biāo)準(zhǔn)。PTC管樁處理深厚軟土地基，具有處理技術(shù)先進(jìn)，成樁質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益顯著，施工安全的優(yōu)點(diǎn)，對類似工程具有很好的借鑒作用。
參考文獻(xiàn)
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