1預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC樁)概述
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是指采用離心成型的先張法預(yù)應(yīng)力管樁。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁分為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC樁)、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC樁)和預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁(PTC樁)。本文所述PC樁是指離心混凝土強(qiáng)度低于C80且不低于C60的管樁。PC樁按樁身混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力值或其抗彎性能分為A型、AB型、B型和C型，其抗彎性能依次增強(qiáng)。管樁樁尖分為十字型樁尖(用a表示)和開口型樁尖(用b表示)。
上世紀(jì)九十年代，由于受港澳地區(qū)的影響，我國華南尤其是廣東地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁得到迅速推廣。時至今日，隨著社會經(jīng)濟(jì)和各類工程建設(shè)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、鐵路、水利和港口碼頭等工程建設(shè)中，尤其以工業(yè)與民用建筑用量最大。海濱大道南段二期工程作為沿海高速的組成部分和濱海新區(qū)骨架路網(wǎng)重要組成部分，是新區(qū)南北向交通大動脈。在本工程中第一次大規(guī)模采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)行地基處理，取得良好效果，其具體樁型為PC-C400(95)-La型管樁，即C型、外徑為400mm、壁厚95mm的十字型樁尖PC樁。
2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC樁)的優(yōu)點(diǎn)
天津高速公路的常規(guī)軟基深層地基處理以水泥攪拌樁和高壓旋噴樁等加固土樁為主。海濱大道南段二期工程大規(guī)模采用PC樁進(jìn)行地基處理是天津高速公路的首次嘗試與創(chuàng)新，與加固土樁相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)規(guī)格一致，質(zhì)量可靠。PC樁均按國標(biāo)、地標(biāo)或各相關(guān)圖集采用工廠預(yù)制的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品出廠前經(jīng)過檢測，質(zhì)量能得到保證。
(2)施工方便快速，制約因素少。PC樁一般采用錘擊法或靜壓法施工，受地空物影響較小，可在狹窄的空間施工。
(3)污染小。相對加固土樁而言，PC樁施工不會產(chǎn)生水泥漿液等污染；如果PC樁采用靜壓法施工，還能減小噪音污染。
(4)對周圍地基擾動小。加固土樁施工時對周圍地基擾動影響較大，如果周圍的管線和橋臺等構(gòu)筑物被擠偏移位，將會造成質(zhì)量事故。PC樁為空心樁，壁厚相對于管徑來說小很多，施工時對地基擾動影響小。
(5)成樁質(zhì)量好。加固土樁往往受土質(zhì)條件、施工工藝和施工人員素質(zhì)等因素影響，成樁強(qiáng)度和樁長難以得到保證。PC樁由于是預(yù)制產(chǎn)品，質(zhì)量完全能得到保證。
(6)檢測周期短。加固土樁一般施工完成后28天方能進(jìn)行質(zhì)量檢測。PC樁施工完成后即可進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力檢測，大大提高了施工進(jìn)度。
3預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC樁)工程應(yīng)用
海濱大道南段二期工程大規(guī)模采用了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC樁)進(jìn)行地基處理。該工程范圍內(nèi)多為蝦池及水塘，天然地基承載力約為70～90KPa。地表以下多為軟土和天然含水量大的黏土，壓縮系數(shù)約為0.91～1.08，屬于高壓縮性軟弱土，地質(zhì)條件較差。根據(jù)地基處理部位不同，PC樁主要應(yīng)用于以下幾方面：
(1)橋頭地基處理。本工程橋頭填土高度均大于4.5m，根據(jù)地質(zhì)資料計(jì)算分析，為滿足路基穩(wěn)定和工后沉降要求，須采取地基深層處理。橋頭地基處理PC樁采用正三角形布樁，主路基的投影范圍內(nèi)施打長樁，路基邊坡投影范圍內(nèi)施打短樁；同時主路基投影范圍內(nèi)的樁長沿遠(yuǎn)離橋頭縱向分三個區(qū)間逐級遞減。樁長和樁距須根據(jù)地質(zhì)資料計(jì)算分析后確定，樁長應(yīng)穿透軟弱土層到達(dá)承載力相對較高的土層，邊坡短樁還應(yīng)穿透最不利破裂面2m以上。PC樁頂設(shè)置C25混凝土托板，尺寸為：1.0×1.0×0.3m，內(nèi)設(shè)Φ10＠10×10鋼筋網(wǎng)；在托板下設(shè)置400×400×4mm鋼板。托板上設(shè)置50cm厚碎石褥墊層，并在碎石褥墊層中部鋪設(shè)一層土工格柵。樁和樁間土共同受力，協(xié)調(diào)應(yīng)力應(yīng)變，形成良好的復(fù)合地基。橋頭地基處理橫斷面示意圖詳見圖1，設(shè)置托板的PC樁大樣圖詳見圖2。
圖1橋頭地基處理橫斷面示意圖圖2設(shè)置托板的PC樁大樣圖
(2)老路加寬地基處理。本工程有近15Km為利用現(xiàn)狀海防路進(jìn)行拼接加寬?，F(xiàn)狀海防路兩側(cè)多為蝦池及水塘，加寬段路基填土高度大于4m的段落占了較大比重，采取淺層換填的地基處理方式難以保證路基穩(wěn)定和原有路基與加寬路基的路拱橫坡度的工后增大值不大于0.5%的要求。現(xiàn)狀海防路通車近十年，已基本或絕大部分完成了地基固結(jié)沉降，路基加寬范圍內(nèi)的軟土地基處理宜采用深層地基處理。本工程老路加寬段落根據(jù)不同地質(zhì)條件和填土高度分別采用釘形水泥土雙向攪拌樁和PC樁深層地基處理。采用PC樁段落，PC樁為正三角形布樁，主路基的投影范圍內(nèi)施打長樁，路基邊坡投影范圍內(nèi)施打短樁，樁長和樁距須根據(jù)地質(zhì)資料計(jì)算分析后確定。PC樁頂同上設(shè)置C25混凝土托板、50cm碎石褥墊層和土工格柵。老路加寬地基處理橫斷面示意圖詳見圖3。
圖3老路加寬地基處理橫斷面示意圖
(3)邊坡穩(wěn)定地基處理。本工程K15+800～K15+841.492段落位于一取土坑，從坑底算起填土高度約為7.5m。經(jīng)計(jì)算分析工后沉降能滿足規(guī)范要求，但路基邊坡穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求。本著保證質(zhì)量安全經(jīng)濟(jì)的原則，在路基邊坡投影范圍內(nèi)施打PC樁進(jìn)行邊坡穩(wěn)定加固，樁頂不設(shè)置托板。樁長和樁距須根據(jù)地質(zhì)條件計(jì)算分析后確定。本工程樁長取20m，樁距取1.4m，正三角形布樁，輔以路基加筋，共同提高路基穩(wěn)定性。邊坡穩(wěn)定地基處理橫斷面示意圖詳見圖4。
圖4邊坡穩(wěn)定地基處理橫斷面示意圖
此外，PC樁還應(yīng)用于海濱大道南段二期工程的涵洞和通道的深層地基處理，在此不一一贅述。
4預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC樁)施工質(zhì)量檢測
4.1PC樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按表1規(guī)定檢查。
表1PC樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
4.2樁身完整性檢測采用以下方法：
(1)工程樁樁身完整性檢測驗(yàn)收采用低應(yīng)變法。
(2)低應(yīng)變法檢測樁身數(shù)不應(yīng)小于總樁數(shù)的5％，且不得小于10根。
(3)低應(yīng)變反射方法宜在管樁側(cè)壁的不同方向分別進(jìn)行敲擊、接收試驗(yàn)，并對比其信號的一致性。
(4)當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)樁身完整性不滿足相應(yīng)要求時，應(yīng)分析原因，必要時進(jìn)行擴(kuò)大檢測。
4.3單樁承載力特征值及復(fù)合地基承載力檢測。
(1)采用現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，在同一條件下的試樁數(shù)量不小于總樁數(shù)的1％，且不應(yīng)小于3根，工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時不應(yīng)小于2根。
(2)PC樁采用正三角形布樁，不同樁長單樁承載力特征值及復(fù)合地基承載力要求見表2。
表2PC樁單樁承載力特征值及復(fù)合地基承載力要求
結(jié)束語：
海濱大道南段二期工程深層地基處理使用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁超過57萬m。該工程經(jīng)過不足兩年的建設(shè)期已于2010年12月交工投入使用，目前路基使用狀況良好，PC樁地基處理發(fā)揮了重要作用。本工程是天津第一條大規(guī)模使用PC樁的高速公路，希望對其他工程有借鑒參考意義。
參考文獻(xiàn)
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