预应力管桩复合地基施工工法

预应力管桩复合地基施工工法

熊耀邦黄永建

核工业西南建设集团有限公司 610021

1 前言

预应力管桩具有桩身质量稳定可靠、强度高、耐施打、穿透土层能力强、施工快捷方便、工程造价相对较低等优点。近些年来在建筑、桥梁基础及软基处理中得到越来越广泛的应用。

我公司在二广高速公路怀集至三水段路基软基处理施工中采用的就是预应力管桩。本工法是在该工程的预应力管桩软基处理施工中经总结提炼而形成的。

2 工法特点

2.1 质量稳定可靠。由于采用工厂预制的生产方式，能利用先进的工艺和设备，质量容易控制，产品质量容易保证，且成桩质量监测方便。

2.2 应用范围广。桩身耐防腐性能好，规格长度容易调整，桩长选用范围大，容易布桩，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

2.3 施工速度快，工期短。预应力混凝土管桩在工厂商品化生产，能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短工期1～2月。

2.4 利于现场文明施工。施工现场无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工现场狭窄的工程特别有利。

3 适应范围

本工法适用于公路路基持力层深度为7～15m的软土地基的处理。

4 工艺原理

采用预应力混凝土管桩作为增强体与桩间土及桩顶的褥垫层共同构成了刚性桩复合地基。复合地基通过置换作用由预应力混凝土管桩将承受的荷载向较深的土层传递并相应减少桩间土承担的荷载,使复合地基的承载力提高、变形减小；在群桩复合地基中,通过桩对土的约束作用阻止土体的侧向变形,从而减少垂直变形,使复合地基抵抗垂直变形的能力加强；通过挤土作用使桩间土孔隙比减少、密实度增加, 加速场地土的固结，从而提高桩间土的强度。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程（图1）

图1 预应力管桩复合地基施工工艺流程框图

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

路基两侧排水沟位置挖设临时土水沟，排除地表积水。清除路基范围内杂草，上铺45cm岩碴垫层作桩基施工场地。根据具体施工区段进行配桩，提交进桩计划。

5.2.2 管桩基础承载力检测及打试桩

1 管桩基础承载力检测

桩位放样完成后，经核算桩的地基承载力应≥6.37MPa,采用静力触探仪检测桩基承载力,以确定桩的长度。每个桩基的承载力检测时，请监理工程师进行复检并做好定位纪录和桩基承载力检测纪录。

2 打试桩

首先估算桩入土深度，根据估算的桩长确定合理的配桩，再根据桩的直径和长度确定最终贯入度。

试桩位置的选择满足以下几点：

1）尽量靠近结构桩基附近；

2）地质情况具有代表性；

3）方便做静载试验，有场地堆放加载重物，吊车作业方便。

试桩试打前应做好以下准备工作：

1）场地坚实平整、不积水；

2）补充静力触探孔，孔位选择在与各桩中心等距处，1000m2补充一个触探孔。

3）熟悉地质资料、桩基设计资料、设备的技术资料、试桩资料。

单桩承载力试验及收锤标准：

1）选择三根桩作PDF静载试验，作对比试验，建立关系式后均采用PDA试验检测。

2）试打一根桩，并根据单桩承载力的要求，通过PDA检测手段确定相应的贯入度作为收锤标准。

5.2.3 桩位放样

沉桩前由导线点施测出桩位轴线，定出桩位中心，以钢筋或小竹片桩标志。

在每一纵、横排桩位中心延线上设置控制桩，以方木桩标志，木桩加固保护。测量放样经自复后，请监理工程师进行复核检查，并作好定位记录和技术复核记录。

5.2.4 桩机就位

桩机使用前应对桩架的机械性能做全面的检验，各项性能均良好后方可使用。桩架就位后应检查一下桩架的平稳性及垂直度，若不稳定，需抄垫平稳，并使桩架垂直。就位前应由控制桩复核桩位中心。

5.2.5 吊桩喂桩

管桩沉桩时，一个吊点吊桩，吊点应设在距桩上端0.3倍桩长处（图2）；两个吊点吊桩时，吊点应设在距上端0.25倍及0.5倍桩长处（图3），吊运时应

层；堆放桩的支撑垫木位置：当两点支撑时，应设在距两端0.21倍桩长处；当三点支撑时，应设在距两端0.15倍桩长及中点处。

5.2.6 桩身检查

用目测法观察桩身有无裂缝，用角尺检查桩端与桩身是否垂直及直径、壁厚、法兰盘是否满足要求，用弦线拉直观看桩身是否顺直，用回弹仪检查桩身混凝土强度是否合格，并要填好交接记录。

5.2.7 静力压桩

将管桩吊起，喂入桩机内，然后对准桩位，将桩插入土中约1.0m至1.5m，校正桩身垂直度后，开始沉桩。如果桩在刚入土过程中碰到地下障碍物，发生桩位偏差超出允许偏差范围时，必须及时将桩拔出进行重新插桩施工，如桩入土较深而碰到地下障碍物，造成桩位偏移或垂直度偏差，桩已无法拔出的情况下，及时通知有关单位，协商处理发生情况，以便施工顺利进行。

沉桩时，用两台经纬仪交叉检查桩身垂直度，边校正桩身垂直度边往下沉桩，以保证桩身的垂直，避免由于桩身倾斜产生管桩损坏。待第一节桩入土一定深度且桩身稳定后再按正常沉桩速度进行，第一节桩端距地面1.0m左右时停止沉桩。

5.2.8 接桩

1 准备工作：按打桩计划与桩长组合进桩，打桩之前，逐根检查管桩外观质量情况。对于管桩两端面及施工焊面上的泥灰、油污等要清理干净，确保不影响接桩密贴和焊接质量，在排定接桩次序后，要从桩脚起逐节向上，沿桩身作好标志，以便在打桩中观测进土深度。

2 立桩就位：吊上第二节桩，接桩前先将上下段桩顶用钢丝刷清理干净，加上定位板，然后把第二节桩吊放在下端桩端板上，依靠定位板及两台经纬仪将上、下桩段接直，上、下桩段的中心线偏差不大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。接头处如有空隙，采用楔形铁片全部填实焊牢，拼接处坡口槽电焊分两次对称焊接，焊缝连续饱满（满足二级焊缝），电焊条采用J506型，焊后清除焊渣，检查焊缝饱满程度，自检合格后，再请监理工程师复检，经监理工程师同意方可继续沉桩，待桩沉入到距地面1.0m左右时，停止沉桩，吊上第三节桩，采用同样工艺将上下段桩焊接完毕后，继续沉桩。

采用水准仪测量控制桩顶标高，打入桩采用最后贯入度及最后1m锤击数估算桩的承载力。

5.2.9 沉桩施工记录

沉桩时详细、准确地填写沉桩记录。打入桩施工：记录每米的锤击数，距设计标高2～3m时则以50cm为单位记录锤击数、最后连续锤击3阵每阵10击的贯入度及桩顶标高,本施工段最后的收锤标准暂定为30～50mm/10击，最后1m的锤击数不宜超过250击。

5.2.10 桩帽混凝土浇筑

管桩检验符合设计要求后，绑扎钢筋、安装模板，经自检和监理工程师检查符合要求后，浇筑C25桩帽混凝土。

5.2.11 桩间碎石（砂）、土工格栅及砂垫层施工

1 桩间砂（碎石）填筑：桩帽混凝土达到设计规定强度后，填桩间砂（碎石），并高出桩帽5～10cm，利于土工格栅铺筑。其填筑的施工工艺按照路基填筑工艺进行，要求砂（碎石）的规格、级配合格，分层铺筑、分层碾压密实，压实度达到设计要求。

2 铺设土工格栅：在桩间砂（碎石）施工完成且验收合格后，按设计要求铺筑土工格栅。铺设要平整，无皱折，尽量张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的