朱祚红

（中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司，福建 福州 350000）

预应力管桩强度高、施工方法简单、施工速度快捷、施工成本低、施工污染小，被广泛应用于桩基建设中。预应力管桩在深厚、复杂软土地基加固中应用，能有效提高地基承载力、减少路基沉降、防止桥头跳车等，在应用过程中一定要掌握好预设方法，借鉴同类工程经验，利用预应力管桩的承载力实测，比较各个工序施工特点，提高地基的坚固性。显示出预应力管桩在深厚、复杂软土地基加固中应用中的经济性与优越性。

一、预应力管桩特点

预应力管桩是一种新型基桩，它是由专业厂家采用一定的工艺技术利用蒸汽养护而成，是一种细长空心混凝土构件。目前比较常用的预应力管桩类型由：PHC型、PTC型、PC型等，管桩按照玩具的大小划分可以分为A型、AB型和B型，其中B型最大，A型最小。从工程实际来看，它比传统桩基具有很多优势，比如管桩桩身质量稳定、承载力高、施工工期短、造价经济等；另外管桩规格较多，所以在配备桩基方面比较方便，所以近几年预应力管桩被广泛应用于民用建筑、公路、铁路建设等工程中。

二、深厚、复杂软土地基特点及加固中存在的问题

（一）深厚、复杂软土地基特点

近几年城市化建设不断加快，我国很多城市位于内陆湖相沉积带、河流冲击带上，此地带分布大量的软土、淤泥、粉细砂等软土土层，所以通向城市的铁路无可避免的要经过深厚、复杂的软土地基。这种地质底层结构比较复杂，软土层在纵横向分布上结构变化比较大，软土固结程度不均匀，特别是粘性土体异性显著，物理学指标很低，而且变异性比较大，软土层深厚等，这些软土特征都是导致地基加固困难的原因，影响地基加固效果。

（二）高速铁路地基加固措施及存在的问题

高速铁路建设中要求路基工程有足够的承载力，以便提高路基边坡的整体稳定性，一般情况下这些要求地基桩基一般措施也能解决，但是对于高速铁路对路基工程刚度要求比较高，路面的纵向平顺性尤为重要，需要在工程设计中严格控制沉降标准。在深厚、复杂软土地质修筑路基时，需要对软土地基进行加固处理，普通的加固方式并不能取得较好的结果，在施工中存在较多的问题。

表1 福铁路软土特点

1 加固措施的限制

铁路建设中对深厚、复杂软土地基进行加固处理时，普通的排水固结、辗压等加固方式加固深度比较浅，达不到高速地基要求。必须采用复合地基或者桩基方式进行加固，所以普通加固方式受地质条件和加固措施的影响，限制性较多，可供选择的范围比较小。

2 成桩质量分析

一般加固措施在深厚、复杂软土地基中成桩难度比较大，而且成桩质量不高，即便在施工中采取特殊的施工工艺，也会频繁出现断桩、径缩等不良现象，导致地基加固质量降低。据工程实践显示，在此类地基上不宜采用砂石柱，从加固深度方面来看，加固深度一般不会超过20m；水泥搅拌桩在处理深度超过15m的深厚、复杂软土地基中也比较难以控制其质量；在淤泥等软土地质中难以成桩。

3 加固工程力学分析

一般加固措施是根据复合地基进行的设计，它的主要功能是地基加固增强体与原状地基土的共同协调承担荷载。深厚、复杂软土地基底层分布比较复杂，地层物理学指标的变异性比较大，导致复合地基在纵横方向上工程力学性能的变化较大，即便是地基加固后仍然存在不均匀沉降变形问题。

4 施工工期比较长

一般加固措施在施工过程中需要在软土地基中成孔后加入加固材料，这种情况下必须保证在不断桩、不塌孔的状态下进行，需要慢速施工；另外为了避免成孔过程中对已成孔的影响，必须对成孔桩进行养护。所以普通加固措施施工时间比较长，工期紧张。

5 环境污染分析

在铁路地基加固施工中，各种加固措施的应用都不可避免的会带来一些环境污染，比如噪音污染、废水污染、废渣污染等。近几年，随着人们环保意识的提高与可持续发展理念的提出，很多一般加固措施被禁止或者限制使用，所以工程中可供选择的加固措施相对减少。

三、预应力管桩在深厚、复杂软土地基加固中的应用

（一）工程实例

温福铁路试验段加固25m～48m深厚软土地基中首次应用，随后分别在温福铁路、甬台温铁路得到进一步推广和完善，之后又在福平铁路长乐东站普遍应用加固软土路基。实践证明，预应力管桩加固深厚、复杂软土地基切实可行有效。

温福铁路位于沿海地带，是我国铁路通道的重要组成部分，铁路全线软土分布广阔，所以在铁路建设中对对路基的强度要求比较高。温福铁路地域分布环境比较特殊，浙江软土与福建软土在工程性质上具有不同的特点，浙江境内的软土厚度大，软土成层分布稳定，福建境内的软土横纵向分布不均匀（主要土质特点见表1）。根据工后沉降控制标准和地质特点，如果采用传统的地基加固方法，达不到公路地基加固要求，必须采用一种刚性比较强的地基加固方法进行加固，提高桩基承载力，而预应力桩基恰恰符合要求。

（二）单桩承载力

一般情况下单桩竖向承载力的设计公式为：

此公式中f∞代表管桩混凝土的抗压强度，PC桩f∞=60MPa；管桩有效预应力用σpc代表，此次工程中σpc=5Mpa，然后可以根据这两个已知条件求出管桩桩身竖向承载力设计值RP=3234kN；然后根据荷载填土高度可以得到路堤中心最大附加应力值。根据以上已知条件和单桩最大承受力推导出单桩竖向极限承载力标准值公式：

其中，

QUK代表单桩竖向极限承载力标准值；

qaik代表周第i层土的极限摩阻力标准值，单位是kN/m2；

qpk代表桩极限端阻力标准值，单位是kN/m2；

u代表桩周外周长，单位是m；

li代表桩周第i层土分层厚度，单位用m表示；

ζai代表桩侧阻修正系数取1；

Ap代表桩尖水平投影面积，单位用（m2）表示。

根据以上条件可以得到单桩竖向承载力设计值：R=Quk/rsp

其中rsp代表侧端阻综合抗力分项系数，根据这个系数值可以求出R，得到单桩承载力值。

（三）管桩的选用

预应力管桩的种类较多，所以在工程施工中配桩比较方便，从经济角度考虑一般会选用管桩桩身额定承载力（Rb）与单桩载力标准值（Rk）相等的管桩。管桩沉桩方式的选择应该考虑功率的具体地质情况和实际施工条件，比如如果地质属于砂砾层或者强风层，就应该考虑使用锤击灌入法施工，这种情况下管桩要采用PHC类型为宜，其他类型不宜采用。而静压法比较适合使用在淤泥或者粘土地质中，根据软土地基施工经验确定静压机的压桩力，然后再开始施工。

施工过程中要特别注意管桩的挤土效应，一般情况下采用开口桩靴可以减少挤土效应的发生，同时控制好布桩密度，制定合理的打桩顺序，打桩顺序一般为从桩场中心向四周扩散。同时施工中随时监测周边公共设施的变化情况，做好管桩的预设。

结语

综上所述，公路在施工过程中要做地基处理工作，提高地基承载力，确保公路的安全、稳定运行。特别是是对于深厚、复杂软土地基处理，一定要做好其加固处理，一般加固措施在深厚、复杂软土地基中并不能取得很好的效果，应该使用预应力管桩加固措施实施加固，提高复杂地质极端路基的承载力，保障公路质量的提高。

[1]余雷.预应力管桩在温福铁路软土路基中的设计与应用[J].铁道工程学报，2007（z1）：111-112.

[2]李志伟.预应力管桩处理高速公路软土地基设计研究[J].交通科技，2014（01）：65-66.