一、工程概況
青島濱海公路南段二期工程（青島海底隧道黃島端連接線工程）西起已建成的濱海公路，東接青島海底隧道出口收費廣場。設計等級為一級公路，雙向六車道。其中K5+200-K6+071.62段位軟基路段。根據(jù)地質(zhì)勘察報告、設計文件及工程實際，對K5+200-K5+900段采用強夯（低能量）+預應力管樁的處理方案。預應力管樁樁位在平面呈正方形布置，樁間距2.5米，樁長12-17米。管樁采用預應力高強混凝土管樁PHC（AB型），混凝土強度等級采用C80，直徑為400mm，壁厚80mm。設計單樁承載力≥700KN，復合地基承載力≥130KPa。預應力管樁采用靜壓方式。
二、預應力管樁復合地基工作原理
由于預應力管樁頂部設置樁帽，在樁帽的頂部設置碎石墊層和鋼塑格柵，路基受力時，樁和樁間土同時受力：當樁端持力層容許承載力較高時，由于樁的剛度較大，樁體變形較小，樁和樁間土的相對位移也較小，這時樁的側(cè)摩阻力的特性不能完全利用或為負摩擦阻力，而樁的端阻力較大；當樁端持力層為相對持力層時，樁間土沉降量較大，而樁沉降較小，樁和樁間土發(fā)生相對位移，側(cè)摩阻力發(fā)生作用，但在加筋碎石墊層的作用下，樁所分配的荷載逐漸增大，進而加大樁的沉降，樁的沉降又加大土的變形，最終達到樁和樁間土變形協(xié)調(diào)，沉降穩(wěn)定。
三、預應力管樁施工
為確保預應力管樁施工能滿足工程安全、質(zhì)量、費用、進度等方便的要求，使其達到預期的效果，必須按照嚴格的施工程序。
圖-1：施工工藝流程圖
1、定位放線，確定樁位：清理并整平施工場地，根據(jù)設計圖紙，對樁位進行精確放樣，樁位放出后，在中心采用30cm長Ф8鋼筋或者竹筷插入土中，根據(jù)需要做好標識：鋼筋(或竹筷)端頭系上紅布條或點上白灰，然后畫出樁外皮輪廓線的圓周，便于對位、插樁。同時利用水準儀對場地標高進行抄平，然后反應在送樁器上，顯示出送樁深度，做好樁頂標高控制工作。
2、樁機就位：在對施工場地內(nèi)的表層土質(zhì)試壓后，確保承載力滿足靜壓機械施工及移動過程中不至于出現(xiàn)沉陷，對局部軟土層可采用事先換填處理或采用整塊鋼板鋪墊作業(yè)。
樁機進場后，檢查各部件及儀表是否靈敏有效，確保設備運轉(zhuǎn)安全、正常后，按照打樁順序，移動調(diào)整樁機對位、調(diào)平、調(diào)直。
3、壓樁：①管樁吊運及插樁。單根管樁吊運時可采用兩頭勾吊法，豎起時可采用單點法。管樁起吊運輸過程中應平穩(wěn)輕放，以免受振動、沖撞。管樁吊起后，緩緩將樁一端送入樁帽中，待管樁放入樁機夾樁箱內(nèi)扶正就位后，根據(jù)需要焊接開（閉）口型樁尖，然后將樁插入土中0.5m-1.0m的深度后，用兩臺經(jīng)緯儀（在接近90度的夾角方向）雙向控制樁的垂直度，條件不具備也可采用兩個線錘進行垂直度控制。通過樁機導架的旋轉(zhuǎn)、滑動進行調(diào)整，確保管樁位置和垂直度符合要求后壓樁。
②在壓樁開始階段，壓樁速度不能過快，應根據(jù)地質(zhì)報告顯示的土質(zhì)情況選擇壓樁速度，一般以2.0m-3.0m/min速度為宜。在初期2-3m的壓樁范圍內(nèi)應重點觀察控制樁身、機架垂直度，并在壓樁過程中需要經(jīng)常觀測樁身是否發(fā)生位移、偏移等情況并做好過程記錄，并詳細記錄每入土1米時壓力表的壓力值。
③接樁。根據(jù)具體樁位的樁長，按照“長樁在下，短樁在上”的原則進行組合，將首節(jié)管樁壓至樁頭距地面0.5-1.0m左右高度時停止壓樁，開始進行接樁作業(yè)。接樁前將上下樁端頭板用鋼絲刷清除浮銹及泥污，然后下放樁身進行對樁。下節(jié)樁樁頭應加上導向箍，便于上節(jié)樁就位。上下兩節(jié)端頭板對齊并初步調(diào)整垂直后，采用手工電弧焊在坡口周圍點焊4-6點，然后再次進行垂直度的調(diào)整，若端頭板間隙過大，應加塞鐵片。為減少焊接變形引起節(jié)點彎曲，焊接時由兩名工人對稱施焊，焊接層數(shù)不少于兩層且焊縫應均勻飽滿（焊縫與坡口平）。焊接完成后，自然冷卻8min以上，然后刷涂一層瀝青防腐漆后，繼續(xù)壓樁。如果有多節(jié)管樁，重復以上工序即可。
④送樁及截樁。當樁頂設計標高較自然地面低時必須進行送樁。選用送樁器的外形尺寸要與所壓樁的外形尺寸相匹配，要有足夠的強度和剛度。送樁器下面設置樁墊，樁墊應厚度均勻并且與樁頂全斷面接觸。用水準儀確定地面標高，標出送樁深度，送樁過程中要動態(tài)檢查送樁深度，準確地將送樁送至設計標高。同時送樁器上要標出最后1m的位置線，詳細記錄最終壓力值。送樁前用水準儀確定地面標高，并在送樁桿上作標記，送樁過程中要跟蹤，動態(tài)檢查送樁深度，送樁器下面設置樁墊，樁墊應厚度均勻并且與樁頂全斷面接觸。當管樁露出地面或未能送到設計樁頂標高時，需要截樁。截樁要求必須用專門的截樁器，嚴禁用大錘橫向敲擊、沖撞。
4、終止壓樁：正常情況下按設計壓樁力送樁，達到設計高程后持荷（正常壓力）10min且每分鐘沉降時不超過2mm后方可結(jié)束送樁；非正常情況下樁長按雙控標準執(zhí)行。
5、樁帽施工：管樁施工結(jié)束后，經(jīng)檢驗合格，進行樁帽施工。
四、預應力管樁施工注意事項
1、預應力管樁的進廠檢測及堆放
管樁進場后，應按照《先張法預應力砼管樁》（GB13476-1999）的國家標準或各地區(qū)的地方標準對管樁的外觀、樁徑、長度、壁厚、樁身彎曲度、樁端頭板的平整度、樁身強度以及樁身上的材料標識等按規(guī)范進行驗收，并審查產(chǎn)品合格證明文件，把好材料進場驗收關(guān)。
現(xiàn)場管樁堆放場地應平整，采用軟墊(木墊)按二點法做相應支墊。當管樁在場地內(nèi)堆放時，不宜超過4層；當在樁位附近準備施工時宜單層放置，且必須設支墊。管樁堆放要按照不同型號、規(guī)格分類堆放，以免調(diào)運施工過程中發(fā)生差錯。
2、施工場地要求
根據(jù)地質(zhì)報告及對現(xiàn)場情況的調(diào)查，確定地下孤石、管線、廢棄結(jié)構(gòu)物等障礙物的位置。壓樁施工過程中，要對周圍涵洞、管線等相鄰構(gòu)筑物的影響進行監(jiān)測，作好記錄。
3、降低擠土效應的危害
管樁在壓入土中后，會將樁身周圍的土體向旁側(cè)擠壓，而占據(jù)原來地基土的空間，尤其在樁位較密集或者靠近既有結(jié)構(gòu)的位置，容易因原土體被擾動而產(chǎn)生土體隆起，導致管樁上浮，同時擠土效應產(chǎn)生的水平壓力容易導致樁身產(chǎn)生水平方向的撓曲變形，影響樁體承載力。如果附近有建筑物或地下管網(wǎng)，容易遭到破壞。
除設計時應采取合適的樁間距、開口型樁尖降低擠土效應外，施工中應合理安排施工順序，按照“先內(nèi)測，后外側(cè)；先長樁，后短樁”的原則進行壓樁或采用間隔跳打法；也可采用二次送樁的方式等減緩擠土效應。對于涵洞、橋梁等構(gòu)筑物周圍的管樁施工，應先進行靠近構(gòu)筑物的一側(cè)施工，后進行遠離構(gòu)筑物一側(cè)施工。
對管樁沉樁質(zhì)量基地及處理效果檢測要求：管樁沉樁完成后進行檢測，小應變檢測數(shù)的5%。大應變?yōu)闃稊?shù)的的0.5%，且不少于5根。復合地基承載力的檢測頻率不小于總樁數(shù)的0.3%，且每個施工作業(yè)點不少于3根，隨機抽取，檢測樁分布均勻。
5、沉降觀測
施工過程中應注意觀測填筑過程中或以后的地基變形，對路基施工進行動態(tài)觀測。包括穩(wěn)定性觀測和沉降觀測。
五、結(jié)論
預應力管樁在青島濱海公路南段二期工程中的應用，取得了良好的效果。該工藝較其它軟基處理施工工藝，施工噪音低、污染小，施工工期短，施工文明程度高，施工質(zhì)量容易控制。通過對預應力管樁和復合地基的檢測，預應力管樁和復合地基承載力均達到設計要求。建議根據(jù)工程地質(zhì)、工期、費用等方面靈活選擇應用。
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