本站原创【摘 要】高速公路地基处理技术要求很高,在设计、施工的不同角度都有特殊的要求.预应力混凝土管桩是近年来兴起的一种预制桩型.该桩型具有工艺简单、质量可靠、检测方便等优点,因此在工程中得到了应用.本论文结合佛开高速公路改建工程,分析了预应力管桩的承载机理,探讨管桩土塞的形成原因和力学机理.
【关 键 词】高速公路拓宽工程；预应力混凝土管桩；施工工艺；质量控制
1预应力管桩概述
预制混凝土桩基工程与一般基础工程相比,具有桩材质量好、施工快、对工程地质条件适应性强、场地文明等特点,被广泛应用于各类建筑物和构造物的基础工程上；预应力管桩主要以承载力和沉降控制为主.由于预应力管桩造价较一般的水泥土桩要高,同时桩身强度大,承载力高；预应力管桩桩径变化灵活,对于软土地基常有砂层夹杂的情况,预应力管桩桩径选择不宜过小,防止当处理深度较大时出现桩体受弯断裂的现象；管桩施工工艺一般为振动法和静压法,对于扩建工程施工宜采用静压法施工；对本项目部分软基处理较深（15～24m）的情况,预应力管桩不失为一个较好的选择.
2工程概况
佛开高速公路于1996年12月正式建成通车,是同三国道主干线中的重要组成部分.经过多年的营运,服务己接近饱和,目前正在实施拓宽扩建,见图1.佛开高速公路扩建范围谢边（K0+138）～三堡（K46+600）,路线长46.462km,按八车道标准沿现有高速公路两侧或单侧加宽.由于软基路段长约16km,软基深厚,软土性质差,因此软基处理是工程的控制性因素.
佛开高速公路部分旧路堤为吹填砂路堤,从路肩钻孔观察,原填砂为细砂～中粗砂组成,松散状,较为潮湿.针对佛开高速公路扩建谢边（K0+138）～三堡（K46+600）段改建工程的路基特点,采用什么方法对新建软弱路基进行处理,是本文需解决的问题.
3管桩地基承载力设计计算
3.1承载力计算
PHC桩复合地基承载力特征值,应通过现场复合地基载荷试验确定,初步设计时也可按下式估算：
（1）
式中：――复合地基承载力特征值,kPa；
――面积置换率；
――单桩竖向承载力特征值,kN；
――桩的截面积,m2；
――桩间土承载力折减系数,宜按地区取值,如无经验时可取0.75～0.95,天然地基承载力较高时取大值；
――处理后桩间土承载了特征值,kPa,宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值.
3.2管桩复合地基沉降量计算
在各类实用计算方法中通常把复合地基沉降量分为部分图2所示图中h为复合地基加固区厚度,z为荷载作用下地基压缩层厚度.复合地基加固区的压缩量记为s1,地基压缩层厚度内加固区下卧层厚度为（z-h）,其压缩量记为s2.于是在荷载作用下复合地基的总沉降为两部分之和.
至今提出的复合地基沉降实用计算方法中,对下卧层压缩量s2,大多采用分层总和法计算,而对加固区范围内土层的压缩量s1则针对各类复合地基的特点,采用一种或几种计算方法计算.加固区土层压缩量s1的计算方法主要有复合模量法和应力修正法；下卧层土层压缩量s2的计算方法主要有压力扩散法和等效实体法.
3.3工程分析
结合本工程,管桩主要设计参数如下：管桩型号C80-PHC-A400,先张法薄壁预应力混凝土管桩.托（盖）板混凝土强度C25；褥垫层材料为碎石垫层,厚0.6m,褥垫层中铺2层TGSG20-20双向拉伸土工格栅.管桩单桩设计承载力300kN,各施工段大规模施工前,宜进行试桩及承载力试验,以确定具体工艺和参数.管桩施工工艺一般为振动法和静压法,对于扩建工程施工宜采用静压法施工.
下面对佛开高速公路管桩复合地基处理段进行计算.工程地基参数采用K40+600断面,具体见表1.该段原设计预应力管桩间距为3.0m,按正方角形布置,桩外径40cm,桩长16m,桩身模量36GPa,承台面积1.2m×1.2m等于1.44m2.碎石褥垫层厚60cm,垫层模量55MPa.填土高度4.68m.
4施工质量控制
4.1桩长控制及检查
根据地质资料的桩长对每个桩进行配桩,同时在每个桩的施工前,对第一条桩适当地配长些,以便掌握该地方的地质情况,其它的桩可以根据该桩的入土深度或加或减,使能合理地使用材料,节约管桩.PHC桩属地下隐蔽工程,保证每根桩都达到设计深度.在PHC桩压入前,检查其长度规格和长度组合是否满足设计文件要求,可以在PHC桩的端部用红色油漆做出长度和桩位标记.压桩按“从内侧向外侧、先长桩后短桩”的顺序施工,在压后一排桩之前要检查前一排桩的偏位情况.压桩结束后,通过锤球法来检查桩的打入深度,并记录每个桩位的实测深度.
4.2桩身垂直度控制及检查
压桩过程中,桩身必须始终保持垂直.施工时应在距桩机约20m处,成90度方向设置经纬仪各1台,检查桩身垂直度并记录.
4.3施工过程控制及检查
PHC桩起吊时,现场检查堆放场地、起吊方法,防止桩断裂或环裂.施工过程中,施工人员检查和记录静压机压力表读数、压桩速度,若出现异常应及时停止并报告监理.接桩、焊接时,应检查桩身垂直度、焊缝质量.送桩时应检查送桩深度,并复核桩头标高是否达到设计要求.
4.4压桩标准
在施工前,先详细的研究地质资料,选择有代表性的三个桩位,进行试桩,第一条连续压到设计极限单桩承压力,第二、第三条只压到设计值的60%左右,（每入±lm读取压力值）,停机30～60分钟后复压,记录复压值（吨位）.等待7～15天后进行静压试验,由建设、设计、勘察、监理单位人员参加,合格后设计部门即可制定本工程的终压条件.
4.5终止压桩的标准
一般情况下,对于摩擦桩以达到持力层（管桩的设计标高）作为管桩终压的标准.但当静压力显著增加时要注意提前终止,其标准定为：对于本工程中的PH00A管桩,设计要求的承载力特征值为70t,静压力≥168t时可终压.
5结束语
通过该工程的设计和施工实践,掌握了高强度预应力混凝土管桩在高速公路拓宽中的施工技术和控制措施.虽然预应力管桩复合地基在工程中己经被广泛的应用,但理论研究还很不成熟.由于时间和能力限制,本文只是对其进行了初步的研究和探讨,在很多方面需要改进和进一步提高.