李斌

（中鐵二十一局集團(tuán)第二工程有限公司，甘肅　蘭州 730000）

剖析高鐵路基施工中預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)

李斌

（中鐵二十一局集團(tuán)第二工程有限公司，甘肅蘭州 730000）

近幾年我國(guó)高速鐵路迅猛發(fā)展，與普速鐵路相比，高速鐵路對(duì)路基工后沉降控制提出了更高的要求，特別是深厚層軟土地基上的高速鐵路路基，這就需要采用更加科學(xué)、有效的處理措施？，？預(yù)應(yīng)力管樁就是一種很好的地基處理的方法，管樁施工技術(shù)自日本引入，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，產(chǎn)品已經(jīng)相對(duì)成熟，現(xiàn)已大量的應(yīng)用于高速鐵路施工中，但由于地域、環(huán)境、氣候、水土等條件的影響，存在很多區(qū)域性地質(zhì)、水文等特性，給管樁施工帶來(lái)了很大的困難。通過(guò)描述濟(jì)青高鐵濰坊北站管樁施工的方法及內(nèi)容以及施工過(guò)程中的心得及采取的措施，為以后遇到此類(lèi)工程問(wèn)題積累經(jīng)驗(yàn)。

預(yù)應(yīng)力管樁；施工方法；二氧化碳保護(hù)焊

1　工程概況與地質(zhì)

濰坊北站為高鐵站，里程為DK189+531至DK192+337.56，正線(xiàn)長(zhǎng)度2.807km。本站基底全部采用PHC管樁加固，樁徑0.4m，樁間距2.4m，樁長(zhǎng)17～30m。

線(xiàn)路主要以填方通過(guò)沖洪積平原區(qū)，地形平坦開(kāi)闊。地質(zhì)主要以粉土及粉質(zhì)粘土為主。

地下水埋深10.8～14.4m，水位季節(jié)變化幅度3～5m。

2　工程特點(diǎn)

1）濰坊北站地基處理全部采用PHC管樁施工，主要地層為粉土及粉質(zhì)黏土，由于區(qū)域性、氣候、環(huán)境等因素的影響，地層的硬度與地質(zhì)勘查結(jié)果偏差較大，造成了管樁施工困難。

2）由于地下水位季節(jié)變化幅度大，為防止整體沉降，沉樁時(shí)不能以貫入度控制，只能以設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高控制。

3）濰坊北站施工工期短、任務(wù)重，考慮到濰坊北站局部段落距離村莊較近，錘擊法噪音大的特點(diǎn)需采用靜壓法施工，液壓靜力壓樁機(jī)噸位大，不利于運(yùn)輸和倒運(yùn)，因此為滿(mǎn)足施工需求，保證質(zhì)量，爭(zhēng)取盡快的完成施工生產(chǎn)目標(biāo)，采用靜壓法及錘擊法兩種相互配合進(jìn)行施工。

3　施工方法及內(nèi)容

3.1管樁的驗(yàn)收、堆放、吊運(yùn)

3.1.1管樁的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

管樁進(jìn)場(chǎng)后，按照《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB13476-2009）的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管樁的外觀、樁徑、壁厚、樁身彎曲度、樁端頭板的平整度、樁身強(qiáng)度以及樁身上的材料標(biāo)識(shí)等按規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收，填寫(xiě)驗(yàn)收記錄，并審查產(chǎn)品合格證明文件，把好材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收關(guān)。根據(jù)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求等級(jí)將不符合要求的管樁清退出場(chǎng)。

3.1.2管樁的堆放

現(xiàn)場(chǎng)管樁堆放場(chǎng)地應(yīng)平整，采用木墊按二點(diǎn)法做相應(yīng)支墊，且支撐點(diǎn)大致在同一水平面上。當(dāng)管樁在場(chǎng)地內(nèi)堆放時(shí)，不超過(guò)4層；當(dāng)在樁位附近準(zhǔn)備施工時(shí)單層放置，且必須設(shè)支墊。管樁堆放按照不同型號(hào)、規(guī)格分類(lèi)堆放，以免調(diào)運(yùn)施工過(guò)程中發(fā)生差錯(cuò)。

3.1.3管樁吊運(yùn)

單根管樁吊運(yùn)時(shí)采用兩頭勾吊法，豎起時(shí)采用一個(gè)吊點(diǎn)吊樁，吊點(diǎn)設(shè)在距樁上端0.293倍樁長(zhǎng)處。管樁起吊運(yùn)輸過(guò)程中平穩(wěn)輕放，以免受振動(dòng)、沖撞。

3.2引孔

3.2.1鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位時(shí)，要事先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機(jī)工作正常。保證樁位附近平整，把鉆機(jī)開(kāi)到樁位旁，鉆頭的中心正對(duì)樁位標(biāo)注點(diǎn)。

3.2.2成孔

1）鉆進(jìn)多采用減壓鉆進(jìn)，即孔底的鉆壓不超過(guò)鉆桿、錘頭、壓塊重力之和的80%（扣除浮力），以避免或減少斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象。不同地層采用不同類(lèi)型的鉆頭和鉆壓，根據(jù)本工程土層情況，采用普通旋挖鉆頭。

2）在不同的地層采用不同的鉆速。

3）鉆頭和鉆桿停留在孔內(nèi)時(shí)不能終止鉆孔，因?yàn)橥恋膲毫?huì)阻止它們轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可能使鉆機(jī)被粘留在所鉆的孔內(nèi)（卡鉆）；在鉆孔時(shí)，不準(zhǔn)將鉆桿反轉(zhuǎn)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)體和頂端體的螺紋連接可能被松開(kāi)，這會(huì)使得鉆具掉落在孔內(nèi)。

4）按鉆孔深度要求，鉆桿可通過(guò)連接鉆桿來(lái)加長(zhǎng)鉆孔深度，但鉆桿總重，不準(zhǔn)超越樁架底盤(pán)的最大負(fù)荷。

5）鉆孔引孔達(dá)到深度后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工程師鑒定后確認(rèn)終孔深度，確認(rèn)鉆孔達(dá)到深度后終孔，進(jìn)行一次清孔，清孔時(shí)將鉆頭提離孔底10～20cm空轉(zhuǎn)。

6）鉆機(jī)機(jī)身垂直度控制主要依靠機(jī)械自帶平衡儀表及交叉兩個(gè)經(jīng)緯儀或吊線(xiàn)錘。

7）孔口鉆孔排出的土方由挖機(jī)配合整平或外運(yùn)，以不影響后續(xù)施工。

3.3沉樁

錘擊采用重錘低擊，墜錘落距不大于2m。打樁開(kāi)始時(shí)應(yīng)用較低落距，第一節(jié)垂直度偏差控制在0.5%以?xún)?nèi)，其他節(jié)管樁垂直度控制在1%以?xún)?nèi)，垂直度控制使用垂直方向的兩個(gè)帶刻度的長(zhǎng)條水準(zhǔn)尺或鋼卷尺配合兩個(gè)線(xiàn)墜控制，垂直度符合要求后壓樁。確認(rèn)樁錘、樁帽與樁身保持在同一軸線(xiàn)上，管樁插入樁位中心后，先用樁錘自重將樁插入地下30～50cm，樁身穩(wěn)定后，調(diào)正樁身、樁錘、樁帽的中心線(xiàn)重合，使之與打入方向成一直線(xiàn)。當(dāng)入土達(dá)到一定深度，確認(rèn)方向無(wú)誤后，再按規(guī)定的落距錘擊。

在錘擊施工時(shí)，為避免樁頂?shù)膿p壞，在樁帽或送樁器與樁之間埋設(shè)彈性襯墊，經(jīng)輕打壓實(shí)后的厚度不小于120mm，嚴(yán)禁用樁送樁的施工方法進(jìn)行。施工打樁過(guò)程中防止偏移。

3.4接樁

1）接樁均采用鋼端板焊接法連接。接樁時(shí)，其入土部分樁段的樁頭高出地面0.5～1.0m。上、下節(jié)樁段保持順直，錯(cuò)位偏差不大于2mm，同時(shí)保證焊縫飽滿(mǎn)連續(xù)。

2）下節(jié)樁的樁頭處宜設(shè)導(dǎo)向箍以方便上節(jié)樁就位，上下節(jié)樁軸線(xiàn)偏斜控制不大于0.3%，并應(yīng)使各節(jié)偏斜反向錯(cuò)開(kāi)。

3）管樁對(duì)接前，上下端板表面應(yīng)用鋼絲刷清理干凈，坡口處露出金屬光澤，對(duì)接后，若上下樁接觸面不密實(shí)，存有縫隙，可用厚度不超過(guò)5mm的鋼片嵌填，達(dá)到飽滿(mǎn)為止，并焊接牢固。采用普通電弧焊，焊接層數(shù)不得少于兩層，內(nèi)層焊碴必須清理干凈后方能施焊外層，焊縫應(yīng)飽滿(mǎn)連續(xù)。

4）焊接時(shí)宜先在坡口圓周上對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊4點(diǎn)～6點(diǎn)，待上下樁節(jié)固定后拆除導(dǎo)向箍在分層施焊，施焊宜對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。

5）焊接完成后，需自然冷卻不少于8min后才可繼續(xù)施工，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即打。

3.5送樁或截樁

為將管樁打到設(shè)計(jì)標(biāo)高，需要采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長(zhǎng)4m。設(shè)計(jì)送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復(fù)使用。

當(dāng)管樁露出地面或未能送到設(shè)計(jì)頂標(biāo)高時(shí)，需要截樁。截樁要求必須用專(zhuān)門(mén)的截樁器，嚴(yán)禁用大錘橫向敲擊、沖撞。

送樁完成后，移動(dòng)調(diào)整機(jī)械進(jìn)行下一根管樁的施工。

4　施工心得及措施

4.1管樁施工的優(yōu)點(diǎn)

PHC樁采用C80混凝土，強(qiáng)度高；鋼筋采用預(yù)應(yīng)力螺旋筋，抗裂性好，因此成樁質(zhì)量可靠，不易損壞。實(shí)際施工中，可做到現(xiàn)場(chǎng)清潔，文明施工，有利于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化管理。

在施工過(guò)程控制中，能有效的控制管樁的長(zhǎng)度。避免出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)象，大大地提高了工程的整體質(zhì)量。

4.2管樁接樁

管樁的連接可采用焊接、法蘭盤(pán)連接或機(jī)械快速連接（螺紋式、嚙合式），在中國(guó)大部分管樁連接采用焊接的方式，濰坊北站管樁施工連接采用普通電弧焊，按設(shè)計(jì)要求焊縫層數(shù)為3層，電弧焊焊接容易夾渣，要求內(nèi)層焊碴必須清理干凈后方能施焊外層，大大的增加了焊接的時(shí)間，不利于施工的進(jìn)度，改用二氧化碳保護(hù)焊，可有效的提高施工的效率。焊接過(guò)程中如遇下雨、大風(fēng)要做好防雨、防風(fēng)措施。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊：在手工電弧焊的基礎(chǔ)上，利用二氧化碳?xì)怏w做為保護(hù)氣體，其工作原理與手工電弧焊相同，只是手工電弧焊利用藥皮做保護(hù)，并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。兩者之間焊縫成形原理相同：二氧化碳?xì)怏w成形好，焊接速度快，不用換焊條，節(jié)省時(shí)間，提高效率；二氧化碳?xì)怏w便宜，成本低。

施工中焊接冷卻時(shí)間必須要保證不少于8min，不能為加快施工進(jìn)度，而縮短冷卻時(shí)間，要自然冷卻，這是管樁施工質(zhì)量控制的重中之重。

4.3管樁垂直度控制

在管樁施工過(guò)程中，管樁的垂直度控制尤為重要，它與管樁沉樁質(zhì)量密切相關(guān)，垂直度控制不好，就容易發(fā)生爆樁、斷樁等一系列的問(wèn)題，實(shí)際施工中，管樁垂直度控制標(biāo)準(zhǔn)是用經(jīng)緯儀測(cè)角控制，但實(shí)際情況不允許，所以可以使用互成90度的鉛垂線(xiàn)控制其垂直度，也可采用長(zhǎng)條水準(zhǔn)尺控制。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用帶刻度的長(zhǎng)條水準(zhǔn)尺控制其垂直度為宜，其精度為0.1%，完全可以滿(mǎn)足施工需求，在大面積管樁施工中投入機(jī)械多及惡劣天氣情況下，完全適用，價(jià)格不高，操作簡(jiǎn)單，可提高施工效率。

4.4管樁施工輔助措施

濰坊北站地層較為特殊，土質(zhì)遇水、遇風(fēng)較為松散，地下土層較硬，地質(zhì)勘查土層的硬度與實(shí)際相差較大；水位季節(jié)變化幅度3～5m，設(shè)計(jì)意圖管樁要穿越地下水層，樁底作用在下層粉質(zhì)粘土層上，避免水位季節(jié)變化幅度較大，造成站場(chǎng)整體沉降，導(dǎo)致管樁施工困難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況經(jīng)研究采用增加樁尖（不同形式的樁尖），配樁形式（減小單根的樁長(zhǎng)），增加錘重等方法進(jìn)行試樁，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)與設(shè)計(jì)相符，試樁結(jié)果顯示，可穿透第一層粉土層，無(wú)法穿透第二層粉土層，第二層粉土層硬度較大，故選取引孔的方法進(jìn)行試樁，引孔的依據(jù)采用《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）要求，對(duì)預(yù)鉆孔沉樁，預(yù)鉆孔孔徑可比樁徑小50～100mm，深度可根據(jù)樁距和土的密實(shí)度、滲透性確定，宜為樁長(zhǎng)的1/3～1/2；施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打。根據(jù)之前的試樁結(jié)果，具體引孔深度可根據(jù)先前試樁的情況，以穿透第二層粉土層及結(jié)合規(guī)范要求進(jìn)行試樁確定。

4.5試打的順序

按規(guī)范要求對(duì)于密集樁群，自中間向四周進(jìn)行或向兩個(gè)方向?qū)ΨQ(chēng)施打；當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物時(shí)，由毗鄰建筑物處向另一方向施打；根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高，宜先深后淺；根據(jù)管樁的規(guī)格，宜先大后小、先長(zhǎng)后短。濰坊北站管樁施工采用的是引孔輔助施工，宜選用隔樁跳打的方法進(jìn)行施打，可增強(qiáng)土的擠密效應(yīng)，提高樁身質(zhì)量。

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)濰坊北站地基處理預(yù)應(yīng)力管樁施工，取得了一定的效果，施工進(jìn)度和質(zhì)量達(dá)到了預(yù)計(jì)的目標(biāo)，化被動(dòng)為主動(dòng)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為今后高鐵施工類(lèi)似工程地質(zhì)的處理具有借鑒和參考意義。

［1］ 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］ 《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》（TB10106-2010）［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

TQ639.2