劉青樺

摘要：本文針對(duì)潮汕環(huán)線3標(biāo)梁場(chǎng)實(shí)際施工所面臨的問題，首先提出了采用PHC管樁處理軟弱地層建設(shè)梁場(chǎng)并提出相應(yīng)施工方案，根據(jù)梁場(chǎng)相應(yīng)的地質(zhì)圖進(jìn)行方案設(shè)計(jì);然后對(duì)臺(tái)座進(jìn)行受力分析及檢算，檢算結(jié)果均設(shè)計(jì)規(guī)范值之內(nèi)，證明了PHC樁處理方案在理論上的可行性;最后根據(jù)該方案將PHC管樁按方案要求進(jìn)行施工，實(shí)踐結(jié)果表明該P(yáng)HC管樁處理梁場(chǎng)軟弱地質(zhì)方案符合實(shí)際施工要求，施工具有較大推廣價(jià)值。

Abstract： In view of the problems faced by the actual construction of the 3rd beam field of Chaoshan Ring Line， this paper firstly proposes to use PHC pipe piles to deal with the weak stratum to construct the beam field and propose the corresponding construction plan. According to the corresponding geological map of the beam field， the design is carried out; The force analysis and check calculation are carried out， and the test results are all within the design specification value， which proves the theoretical feasibility of the PHC pile treatment plan. Finally， according to the plan， the PHC pipe piles are constructed according to the requirements of the plan. The practical results show that the PHC The soft geological scheme of the pipe pile treatment beam field is in line with the actual construction requirements， and the construction has great promotion value.

關(guān)鍵詞：軟基處理;PHC管樁;施工

Key words： soft foundation treatment;PHC pipe pile;construction

中圖分類號(hào)：U416.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）14-0111-04

1 ?工程概況

潮汕環(huán)線高速公路第3標(biāo)項(xiàng)目部起止里程為K9+729.821～K17+280.822，全長(zhǎng)7.5km，標(biāo)段結(jié)構(gòu)物均為橋梁，預(yù)制梁板2169片，段項(xiàng)目設(shè)置2個(gè)預(yù)制場(chǎng)，1#預(yù)制場(chǎng)負(fù)責(zé)預(yù)制K9+729.821～K15+218.56段（韓江西特大橋、上閣特大橋、梅汕高鐵跨線橋）全部預(yù)制梁板1086片，2#預(yù)制場(chǎng)負(fù)責(zé)預(yù)制K15+218.56～K17+280.822（銀湖特大橋、浮洋互通主線橋及匝道橋）全部預(yù)制梁板1083片。1#預(yù)制梁場(chǎng)選址，位于K11+680段閣一村右側(cè)，總占地面積約為29.8畝，2#預(yù)制梁場(chǎng)選址，位于K16+737.191浮洋互通內(nèi)部，總占地面積約為29.1畝。

2 ?軟基處理施工的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)

1#、2#梁場(chǎng)地質(zhì)情況較差，承載力較低，臺(tái)座、龍門吊基礎(chǔ)下采用PHC管樁處理。PHC管樁樁身混凝土強(qiáng)度高，由于擠壓作用，樁端承載力可比原狀土質(zhì)提高70%-80%，樁側(cè)摩阻力提高20%-40%。PHC管樁施工速度快，工效高工期短，機(jī)械化程度高，現(xiàn)場(chǎng)整潔，不會(huì)發(fā)生鉆孔灌注樁泥漿滿地流臟污情況，我標(biāo)為橋梁標(biāo)，梁場(chǎng)快速建成將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 ?軟基臺(tái)座受力分析及檢算

根據(jù)潮汕環(huán)線設(shè)計(jì)《工程地質(zhì)勘查報(bào)告》軟基FYA-SLZK03號(hào)鉆孔資料，最不利地質(zhì)資料自上到下：第1層，填筑土，層厚為4.4m左右，清表時(shí)清除0.5m，后換填施工的土層;第2層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚為27.1m左右;第3層，細(xì)沙，層厚為3.5m左右。

經(jīng)觸探儀測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)地基承載力為50-120kPa，本次計(jì)算地基承載力取最小值50kPa。

3.1 制梁臺(tái)座驗(yàn)算

有20m、25m、30m三種不同跨徑的小箱梁。只對(duì)30m小箱梁進(jìn)行臺(tái)座荷載計(jì)算。

30m箱梁梁預(yù)制時(shí)的靜載作用主要包括臺(tái)座自重G1、基礎(chǔ)自重G2、鋼模重量G3=280kN、箱梁重量G4=1080kN四部分的重力。臺(tái)座長(zhǎng)度a=31m、寬度b=1m（按最大計(jì)算）、高度h=0.5m;臺(tái)座基礎(chǔ)中部長(zhǎng)26.5m，基礎(chǔ)寬1.5m，厚度0.15m，端部長(zhǎng)2.5m范圍內(nèi)埋置深度為0.6m，且寬2m。

臺(tái)座自重G1=l×31×0.5×25=387.5kN

基礎(chǔ)面積S=2×2.5×2+26.5×1.5=49.75m2

基礎(chǔ)自重G2=（2×2.5×0.6×2+26.5×0.15×1.5）×25=299.0625kN

①臺(tái)座砼受壓應(yīng)力為：σ=（1080+280）/（31×1）=43.9kPa=0.0439MPa

②30m箱梁臺(tái)座整體受力時(shí)地基承載力計(jì)算：

N=G1+G2+G3+G4=2046.5625kN，取為2047kN，取安全系數(shù)為1.2。

則基底壓力：P=1.2N/S=1.2×2047/49.75=49.4kPa<50kPa，滿足要求。

③30m箱梁張拉兩端受力時(shí)地基承載力計(jì)算：

S=2×2.5×2=10m2

N=G1+G2+G4=1766.5625kN，按照1767kN取值，取安全系數(shù)為1.2

P=1.2N/S=1767×1.2/10=212.04kPa>50kPa

根據(jù)以上計(jì)算，30m箱梁臺(tái)座張拉兩端受力時(shí)地基承載力不滿足受力要求，采用PHC-A-400-95型管樁處理，每個(gè)臺(tái)座下打入4根，位于臺(tái)座兩端擴(kuò)大基礎(chǔ)以下，對(duì)此方案進(jìn)行檢算。

④PHC管樁長(zhǎng)度驗(yàn)算：

每個(gè)基礎(chǔ)澆筑厚度為0.6m，基礎(chǔ)長(zhǎng)度2.5m，寬度2m，其面積為5m2，單個(gè)基礎(chǔ)底受力：N1=1767/2=883.5kN，每個(gè)基礎(chǔ)下2根PHC樁，計(jì)算單樁承載力F，2根樁共同受力，取1.2的安全系數(shù)：

F=（883.5×1.2-50×5）/2=405.1kN

PHC樁打入深度計(jì)算

[P]=∑L[a][u][fa0]+αAσr

式中[P]為樁容許承載力，PHC管樁采用振動(dòng)沉樁，[a]為振動(dòng)樁對(duì)周圍土層摩阻力影響系數(shù)，查表取[a]=1;[u]為樁周長(zhǎng);[fa0]為樁周土的極限摩阻力，[fa0]分別取45kPa、25kPa;α為樁底抵抗力影響系數(shù);A為樁端面積;σr為極限承載力分別取50kPa。

405.1≦1×3.14×0.4×45×3.9+1×3.14×0.4×25×L1+1×3.14×0.22×50

L1=5.7m，按照6m取值。樁長(zhǎng)L=3.9+6+0.5（換填土）=10.4m，實(shí)際施工過程中按最長(zhǎng)12m控制樁長(zhǎng)。

3.2 存梁區(qū)臺(tái)座地基承載力驗(yàn)算

考慮最終30m箱梁梁預(yù)制時(shí)的靜載作用主要包括臺(tái)座自重G1、箱梁重量G2=1080kN兩部分的重力。臺(tái)座長(zhǎng)度a=1.5m、寬度b=3.25m（按最大計(jì)算）、高度h=0.5m。

臺(tái)座自重G1=3.25×1.5×0.5×25×2=121.875kN

①30m箱梁臺(tái)座砼受壓應(yīng)力為：σ=1080×2/（2×3.25×1.5）=221.52kPa=0.221MPa

②30m箱梁地基承載力計(jì)算：

a=1.5m、b=3.25m

S=2×1.5×3.25=9.75m2

N=G1+2×G2=2281.875kN，按照2282kN取值，取安全系數(shù)為1.2

每個(gè)基礎(chǔ)澆筑厚度為0.5m，基礎(chǔ)長(zhǎng)度1.5m，寬度3.25m，其面積為4.875m2，根據(jù)計(jì)算單個(gè)基礎(chǔ)底受力：N=2282/2=1141kN，每個(gè)基礎(chǔ)下2根PHC樁，計(jì)算單樁承載力F，2根樁共同受力，取1.2的安全系數(shù)：

F=（1141×1.2-50×4.875）/2=562.725kN

PHC樁打入深度計(jì)算

[P]=∑L[a][u][fa0]+αAσr

式中[P]為樁容許承載力，PHC樁采用振動(dòng)沉樁，[a]為振動(dòng)樁對(duì)周圍土層摩阻力影響系數(shù)，查表取[a]=1;[u]為樁周長(zhǎng);[fa0]為樁周土的極限摩阻力，[fa0]分別取45kPa、25kPa;α為樁底抵抗力影響系數(shù);A為樁端面積;σr為極限承載力分別取50kPa，地質(zhì)資料見圖1。

562.725≦1×3.14×0.4×45×3.9+1×3.14×0.4×25×L1+1×3.14×0.22×50

L1=10.7m，樁長(zhǎng)L=3.9+10.7+0.5=15.1m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，PHC管樁實(shí)際施工樁長(zhǎng)以試樁長(zhǎng)度為準(zhǔn)。

3.3 龍門吊基礎(chǔ)驗(yàn)算

3.3.1 龍門吊設(shè)置

預(yù)制場(chǎng)內(nèi)設(shè)置起重設(shè)備，采用6臺(tái)80T龍門吊、2臺(tái)60T龍門吊和8臺(tái)10T龍門吊，便于預(yù)制梁（板）模板的安裝拆卸、存梁堆碼以及澆注混凝土的調(diào)運(yùn)、電熱設(shè)備、起重設(shè)備應(yīng)進(jìn)行專業(yè)安檢。

軌道梁受壓應(yīng)力計(jì)算：

由圖2可知，提運(yùn)箱梁時(shí)，路軌梁負(fù)荷為2臺(tái)龍門吊重量、30m小箱梁重量（取大規(guī)格箱梁重量）及路軌重量（可忽略）。龍門吊自重28t，30m小箱梁自重108t。因此，提運(yùn)箱梁時(shí)，路軌梁負(fù)荷應(yīng)為（28×2+108）t=164t，單側(cè)路軌梁負(fù)荷82t。由圖可得，負(fù)荷時(shí)，單側(cè)路軌梁承載最大壓力為820kN×1.2（安全系數(shù)）/（28.4m×0.12m）（路軌寬）=0.289MPa。

因0.289MPa<fca=13.8MPa（fca為C30砼抗壓值），滿足要求。

3.3.2 軌道梁地基承載力計(jì)算

由圖2可知，軌道梁基礎(chǔ)負(fù)荷為2臺(tái)龍門吊重量、30m小箱梁重量（取大規(guī)格箱梁重量）重108t，軌道梁寬0.4m，高0.4m，軌道梁基礎(chǔ)寬1.2m，高0.5m。

軌道梁自重：28.4×0.4×0.4×25=113.6kN

軌道梁基礎(chǔ)自重：28.4×1.2×0.5×25=426kN

軌道基礎(chǔ)受力面積：28.4×1.2=34.1m2。

由此可知，單側(cè)軌道梁基礎(chǔ)承載力：

P=F/S={（280×2+1080）÷2+114+426}×1.2/34.1=47.9kPa

承載力靠近實(shí)測(cè)地基承載力，保險(xiǎn)起見基底也進(jìn)行處理，我部采用PHC-A-400-95型管樁進(jìn)行處理，龍門吊軌道寬度限制，管樁安裝單排進(jìn)行布置，間距7m。

PHC樁打入深度計(jì)算

[P]=∑L[a][u][fa0]+αAσr

式中[P]為樁容許承載力，PHC樁采用振動(dòng)沉樁，[a]為振動(dòng)樁對(duì)周圍土層摩阻力影響系數(shù)，查表取[a]=1;[u]為樁周長(zhǎng);[fa0]為樁周土的極限摩阻力，[fa0]分別取45kPa、25kPa;α為樁底抵抗力影響系數(shù);A為樁端面積;σr為極限承載力分別取50kPa，地質(zhì)資料見圖1。

47.9*1.2*7.5≦1×3.14×0.4×45×3.9+1×3.14×0.4×25×L1 +1×3.14×0.22×50

L1=5.6m，樁長(zhǎng)L=3.9+5.6+0.5=10m，實(shí)際施工過程中按最長(zhǎng)11m控制樁長(zhǎng)。

4 ?梁場(chǎng)建設(shè)方案制定

4.1 地基處理

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地基觸探試驗(yàn)，地基承載力不滿足制梁區(qū)臺(tái)座受力要求，需做地基處理，根據(jù)我標(biāo)實(shí)際情況，采用PHC管樁處理，25m/30m臺(tái)座兩端擴(kuò)大基礎(chǔ)分別打入2根PHC管樁，龍門吊基礎(chǔ)每7m打入1根PHC管樁。管樁施工流程如下：

4.1.1 測(cè)量放線定樁位

根據(jù)復(fù)核過的控制網(wǎng)計(jì)算出每條樁中心坐標(biāo)，并用全站儀放出樁位。測(cè)量放出樁位后，用30cm長(zhǎng)ψ10鋼筋在樁位位置打入土中，并用石灰畫出樁徑，施工時(shí)根據(jù)石灰線及鋼筋頭精確找到樁位，防止錯(cuò)漏施工。便于在施工中準(zhǔn)確掌握PHC管樁沉樁數(shù)量，事先應(yīng)繪制管樁平面布置圖，進(jìn)行樁位編號(hào)。施工一個(gè)標(biāo)注一個(gè)。

4.1.2 PHC管樁的運(yùn)輸及吊裝

管樁采用平板拖車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊放在指定位置，管樁擺放是要防止?jié)L動(dòng)措施，吊裝前應(yīng)目測(cè)樁身質(zhì)量及端頭平整度，將管樁劃出每米劃出刻度線，以便在打樁過程中準(zhǔn)確記錄每米錘擊數(shù)。

4.1.3 樁機(jī)就位

將壓樁機(jī)就位至樁位上，將樁吊入壓樁機(jī)內(nèi)，然后將樁端定位于樁位中心，起門架，校正水平和樁中心。

4.1.4 校正樁的垂直度

調(diào)整樁機(jī)支腿油缸塞桿的伸出長(zhǎng)度，使樁機(jī)平臺(tái)保證水平，樁入土1-2m后，用吊線測(cè)樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整垂直度達(dá)到規(guī)范及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.5 壓樁

開始啟動(dòng)壓樁油缸，壓樁在進(jìn)入土層適當(dāng)加快壓樁速度，以保證樁尖有一定的穿透力，達(dá)到持力層或油壓突然加大時(shí)，應(yīng)放緩壓入速度，防止斷樁。

4.2 制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)

臺(tái)座兩端分別施工2根PHC管樁，管樁上施工尺寸為：長(zhǎng)2m*寬2.5m*厚0.6m的鋼筋砼擴(kuò)大基礎(chǔ)，臺(tái)座中部設(shè)尺寸為：寬1.5m*厚0.2m的鋼筋砼墊層，墊層上部為寬0.92m*高0.5m鋼筋砼臺(tái)座，臺(tái)座頂面鋪設(shè)寬0.92m、厚1mm不銹鋼板+5mm鋼板的面板，不銹鋼板與臺(tái)座兩側(cè)的槽鋼（50mm*37mm*4.5mm）間斷性焊接牢固。臺(tái)座砼一次澆筑成型，提前預(yù)留好預(yù)埋件，控制好預(yù)拱度。

臺(tái)座兩側(cè)采用[50mm槽鋼，梁模側(cè)包底時(shí)塞入50mm黑色止?jié){條，可以防止底部漏漿。

在臺(tái)座兩頭1.6m處預(yù)留吊裝孔，寬30cm矩形槽，臺(tái)座護(hù)邊槽鋼在此處縱向斷開，橫向閉合。同時(shí)底模上覆鋼板在此處斷開，綁扎底板鋼筋前設(shè)置同厚度鋼板，此處鋼板設(shè)置為活動(dòng)面，相鄰臺(tái)座之間的間距按區(qū)域不同分別設(shè)置4.7m、4.5m、4.8m，臺(tái)座表面以下10cm處按間距60cm均勻布置6cmPVC管為對(duì)拉桿孔。

4.3 反拱設(shè)置

反拱設(shè)置按拋物線設(shè)置，以臺(tái)座中心線為原點(diǎn)向兩側(cè)分配，不同梁長(zhǎng)按表1、表2設(shè)置反預(yù)拱值。

箱梁底模按二次拋物線預(yù)設(shè)反拱。由方程y=ax2+c，以30m箱梁為例，根據(jù)箱梁通用圖中跨中反拱建議值，當(dāng)x=0mm時(shí)，取y=30.0mm;當(dāng)x=14800mm時(shí)，取y=0mm;則得a=-1.36961×10-7、c=30，再以得出的a、c值在臺(tái)座上每米設(shè)1個(gè)反拱值控制點(diǎn)，其它跨度類型反拱設(shè)置以此類推。

4.4 養(yǎng)生管道布設(shè)

1#梁場(chǎng)內(nèi)預(yù)制梁養(yǎng)生水自拌合站蓄水池采用，預(yù)埋20cmPVC管過路至梁場(chǎng)制梁區(qū)，2#梁場(chǎng)在制梁區(qū)內(nèi)設(shè)置蓄水池，采用20cmPVC管分別經(jīng)過龍門吊軌道內(nèi)側(cè)水溝接至每個(gè)制梁臺(tái)座的兩端，然后，再采用50mmPVC管自臺(tái)座兩端的水管接頭處接入，布設(shè)于每排臺(tái)座2側(cè)，距離臺(tái)座各1m，縱向每隔5m分別設(shè)置1個(gè)噴水口，再經(jīng)過外接噴頭對(duì)預(yù)制箱梁兩側(cè)腹板灑水養(yǎng)生。預(yù)制箱梁頂板和內(nèi)室分別采用1條*32mm的水帶進(jìn)行懸掛灑水養(yǎng)生（每個(gè)臺(tái)座兩端的主養(yǎng)生管道預(yù)留接頭不少于3個(gè)）。在臺(tái)座端頭預(yù)埋水管接頭，箱梁內(nèi)腔及頂板安裝可拆卸噴淋水管，與臺(tái)座端頭預(yù)埋水管連接，并在預(yù)埋20cmPVC管處設(shè)置2處增壓泵，以保證噴水有足夠壓力。

4.5 場(chǎng)區(qū)內(nèi)排水

梁場(chǎng)、鋼筋加工廠、拌合站整體排水方向?yàn)橛勺蟮接?，由上到下，最后?jīng)過過路涵管排入五支渠;整個(gè)梁場(chǎng)外側(cè)做磚砌60*60cm的主排水明溝，以利于清除溝中雜物。

制梁區(qū)內(nèi)沿龍門吊軌道內(nèi)側(cè)設(shè)置2條寬40cm×深40cm的縱向砼排水溝，排水溝縱向坡度與龍門吊軌道坡度一致;在場(chǎng)區(qū)內(nèi)每2個(gè)臺(tái)座中間位置設(shè)置1條橫向砼排水溝（橫向排水溝截面尺寸為：寬15cm×深10cm，采用雙面坡（中間高、兩端低），坡度為0.1%），順接至制梁區(qū)左右兩側(cè)軌道內(nèi)側(cè)的縱向排水溝，主要排梁板養(yǎng)護(hù)水。

4.6 臺(tái)座沉降觀測(cè)點(diǎn)

預(yù)制梁臺(tái)座應(yīng)埋設(shè)沉降觀測(cè)標(biāo)（（左、右）端頭、1/4，1/2共10個(gè)位置），制梁前，應(yīng)有臺(tái)座原始標(biāo)高記錄。預(yù)制梁體后，要觀測(cè)記錄沉降標(biāo)的標(biāo)高。防止沉降過大，影響梁體質(zhì)量。（圖3）

5 ?結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)潮汕環(huán)線3標(biāo)梁場(chǎng)實(shí)際施工所面臨的問題，首先提出了采用PHC管樁處理軟弱地層建設(shè)梁場(chǎng)并提出相應(yīng)施工方案，根據(jù)梁場(chǎng)相應(yīng)的地質(zhì)圖進(jìn)行方案設(shè)計(jì);然后對(duì)臺(tái)座進(jìn)行受力分析及檢算，檢算結(jié)果均設(shè)計(jì)規(guī)范值之內(nèi)，證明了PHC樁處理方案在理論上的可行性;最后根據(jù)該方案將PHC管樁按方案要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)壓，實(shí)踐結(jié)果表明該P(yáng)HC管樁處理梁場(chǎng)軟弱地質(zhì)方案符合實(shí)際施工要求，施工具有較大推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢皓楓，趙紅崴，葉觀寶，徐超.PHC管樁工程特性分析[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2009（01）.

[5]李永棟，劉云.PHC管樁施工中穿越密實(shí)粉砂層的措施[J]. 價(jià)值工程，2011（05）.

[3]沈晞，周建凡，夏亮.PHC管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用研究[J].國(guó)外建材科技，2007（01）.