浅谈高强预应力混泥土管桩(PHC桩)在市政道路工程中的应用
2017-01-03
新建市政道路中的软基处理对工程质量具有决定性的影响，是整个工程质量的关键所在，软基处理得好坏，直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。
市政道路往往经过人口稠密、环境敏感地区，传统的处理方法对环境的影响严重，噪音、烟尘废气、固体废弃物等较难处理和避免，传统处理方法施工期间必须采取相应防护措施，会对工期、成本产生一定的影响，发展新工艺、新材料显得尤为重要。
静力压PHC管桩的应用可减少对环境的要求和危害，也可节约施工场地，静力压桩法施工工艺具有低噪、高效、无污染、压桩过程中可预估单桩承载力等特点。随着施工机具不断改进和预制高强度预应力管桩技术的不断提高，静压桩的应用范围也不断扩展，从建筑向市政拓展，昆明珥季路K1+050―K1+260段就用静压PHC管桩来处理软基。
该段工程临近滇池，地下水位高，地表水丰富，地基软弱，软土层厚度超过15米，而且自建民房较多且基础薄弱。该处理方法有效地减少施工机械的震动对房屋的影响，节约工期，取得较好的社会经济效益。
施工准备重点
桩机进场之前，先清表、排干地表水，铺筑40cm厚的碎石土施作层，调整地面平整度，提高地表承载力，以承受施工荷载。保证施工便道畅通的同时铺设施作层与压桩采取流水作业，压桩中根据桩间距和桩机横向移动距离确定一次打桩的排数，完成40m～60m后开挖桩头，施工下道工序，整个流水作业面控制在50m左右。
静压桩施工前应进行中边桩放样，以便桩位放样。根据桩位设计图严格控制桩顶高程，以保证管线能够顺利施工。
沉桩阶段技术措施
静力压桩沉桩工艺分为顶压法、抱压法。
顶压法施工工序：
1 插桩 桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要保持位置方向正确，并及时调整。逐渐加压，认真检查，若有偏差及时纠正，必要时拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向（成90°）的垂球使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整，使之保持垂直（道路用桩，竖直度要求一般，没有使用经纬仪校核桩身垂直度）。
2 压桩 因地层较软，初压时可能下沉量较大，宜采取逐渐加荷，随着沉桩加深，沉速减慢，桩锤压力可渐增。在整个打桩过程中，要使送桩器、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将送桩器及桩架导杆方向按桩身方向调整。尽量不使管桩受到偏心荷载，以免管桩受弯或折断。管桩较难下沉时，要检查送桩器有无倾斜偏心，每根桩宜连续一次压完，以免难以继续压下。
3 接桩 接桩时要使新接桩节与原桩节的轴线一致，施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1～1.2m时，即可进行施焊接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4～6点固定，然后拆除导向箍进行接桩焊接。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用ф3.2或ф4.0的E4320型焊条，第二层以后用ф4.0～ф5.0的E4320型焊条，为保证焊接质量，焊接后要自然冷却至少1min以上才能继续沉桩，严禁水冷和焊好就沉桩。
4 送桩 为将管桩压制设计标高，需采用送桩器，送桩器可以利用压桩锤。压桩锤的有效长度要大于地面到排污管道底的高差，设计送桩器的原则是打入阻力不能太大，容易拔出，能将压力有效地传到桩上，并能重复使用。
抱压法施工时：抱压法压桩力对桩身产生的横向力比顶压法压桩力的一般大30% ～50%，过大的抱压力会使桩身产生竖向裂缝。在抱压压力作用下，管桩内侧壁在力的作用点处产生拉应力，外壁在力的作用点处产生远大于C80混凝土抗拉强度标准值的拉应力，致使管扩开。为保证桩身不受损坏，需要通过限制压桩力来控制顶压力和抱压力。允许的最大抱压压桩力和顶压压桩力计算公式如下：
Pjmax≤0.45（fce-δpc）AP
Pfmax≤1.1 Pjmax
式中
Pjmax―管桩允许最大抱压压桩力；
Pfmax―管桩允许最大顶压压桩力；
fce―管桩离心混凝土抗压强度；
δpc―桩身截面混凝土的有效预加应力；
Ap―桩身横截面面积。
但在实际施工中，因压桩的挤土效应，一定数量的基桩压入后，土体中应力显著提升，后压桩的桩竖向极限承载力标准值随入土基桩数增加而不断增大，为使每根基桩都达到终压条件，压桩力也应跟随变化。施工时应保证桩顶标高达到设计要求，并注意观察抱压桩的完整性，其余要求与顶压法沉桩一致。若在施工中出现桩顶标高还未到设计高程，但桩机压力计显示压力突然剧增、骤减应该引起足够的重视，要检查桩身完整性，剧增时应该控制加压速度，以防桩身压裂，骤减可能是桩身已经压碎，也可能是地下土体承载力减小，此时应该检查桩身完整性，注意统计周围成桩压力，为判定土体的承载力提供依据。
质量控制措施
软基处理属隐蔽工程，又是工程质量的关键所在，在施工中对质量的监控尤为重要，为保证施工质量必须严格按规范、标准要求控制施工的过程，特别是严格把关关键过程，从桩的验收、桩位投放、插桩、垂直度、焊接、沉桩、标高等控制，每道工序，必须由专职质检员验收签字并经过监理认可，方可进入下道工序。现场应有施工、监理单位的记录人员，做好打桩记录，并签字确认，以确保打桩记录真实客观。
1）定位控制方法：根据现场测量控制网（全站仪放的中边桩），用J2经纬仪及卷尺准确地投放桩位，偏差控制在2cm之内，并画成测量成果图，报监理单位进行桩位的复测检查，经检查合格后方可施压。
2）标高控制方法：根据设计标高和±0.000，计算桩的入土深度，在送桩杆上用红油漆画上标线进行标识，当送桩接近设计标高时，通过水准仪的观测来控制桩顶的标高。
3）桩位控制方法：插桩时，以定桩位的钢筋为中心点，在地表用石灰粉绘出桩位并校准桩身竖直度，另外合理安排的打桩流程，防止打桩的过程中对已打完的桩挤偏。
4）焊接质量控制方法：严格按焊接规范操作，焊工应做系统培训，并持证上岗，配套的焊接机具性能要好，焊接材料要优。焊接后要充分自然冷却，禁止焊好就沉桩或是洒水冷却。
结 语
路基工程中最重要的是控制路基沉降量，提高工程经济效益，随着PHC桩技术的不断提，高静力压桩机的不断改进，现代传感技术与桩基的结合使用，自动打桩记录仪的开发使用，提高了成桩质量。静压桩将会越来越广泛的适用于城区道路工程建设领域。
参考文献
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