宋　昱

(上海铁路局杭州房产建筑段，浙江 杭州　310009)



预应力管桩复合地基设计与施工技术分析

宋昱

(上海铁路局杭州房产建筑段，浙江 杭州310009)

分析了预应力管桩复合地基的特点、经济效益及使用范围，针对预应力管桩的设计内容及常见问题，总结了预应力管桩在施工中的注意事项，有利于提高预应力管桩复合地基的施工质量。

预应力管桩，复合地基，施工技术，经济效益

0　引言

预应力管桩主要是采用先张预应力，将一些需要承载的压力转移到地基受力杆件上面，提升地基的承压抗压能力。预应力管桩在工程中具有使用范围广、工效高、工期短和污染小的特点，适应环境的能力较强，在我国大部分地区的公路建设中广泛使用。但是这项技术对地质条件要求较高，处理不当容易造成预应力管桩偏位、倾斜甚至断桩的问题。

1　预应力管桩复合地基特点

预应力管桩在节能环保方面取得较好效果，其工业化和程序化都得到较好的筛选、管理，制造工艺先进，质量检验完善，与现场制造的管桩相比较标准性更强。管桩在进行施工过程中容易控制，施工进度较快，管桩运输吊桩方便，接桩也是快捷的，可以根据实际情况进行不同控桩的选择，便于技术施工管理。同时，在成桩之后不需要进行后期养护，可以缩短工期，对于施工进度提升较大。高速公路在进行软土地基处理中，通过预应力管桩技术可以减少风险，对工程中出现的沉降问题可以有效的避免。

2　预应力管桩复合地基的经济效益分析

目前在软土地基中采用的复合地基是刚性摩擦地基，就是地基为软土层，而预应力管桩为刚性管桩，在进行施工中为了保证管桩和地基之间的相互协调，需要控制管桩插入到地基的深度和力度，这样才能进一步保证基桩预应力的分散能力，拉大相互之间的桩距和垫层，进一步将路基负荷进行分散，将地基和土层之间的关系承压比例进行调节，使得承压达到更好的效果。在进行预应力管桩建设中，对于复合地基承载能力和沉降计算没有统一的标准，并且对于桩间距和桩帽之间的选择也没有统一的标准进行规范，这样可能会出现桩间距的位置无法掌控的情况，桩间距过大、桩帽过小容易出现桩间土承重负荷过大，使得桩顶和桩间土之间的承重受到影响，道路出现起伏不平的情况，对于工程的交付使用产生不利影响。如果桩间距过小而桩帽过大，就会使得工程耗费过多的材料和工程，造成工程费用过高，对于经济效益影响严重。因此，从经济角度分析，需要将桩间距和桩帽之间的关系进行协调，掌握相互之间的比例，达到更好的经济效果。

3　预应力管桩复合地基的使用范围

浙江某高铁站进站公路中间有一段位置是软土层，为了在施工中减少地基的沉降，需要在规定的范围内进行管桩复合地基的处理，但是在施工前需要将周围的地基进行细致的研究，具体探测如下。

对地基过渡段的处理结果进行分析，这样可以将沉降速度进行管理，增加施工安全性。但是沉降稳定时间较短，一般维持在四个月左右，沉降量也是维持在一定的范围内，这样就需要在进行设计中将标准进行确定。 如图1所示为沉降量随荷载时间变化曲线，从图1中可以发现，沉降量在初期表现较为明显，后期随着时间的推移，沉降变化不明显，这样可以看出沉降的时间范围是固定的。图2为沉降速率随荷载时间变动，在这个过程中可以发现荷载速率一般是在10 mm/d之内的，并且变动较大的位置也是在初期的四个月之内。因此在进行管桩复合地基施工过程中需要关注时间和沉降速率的变化。

4　预应力管桩设计内容及出现问题分析

4.1设计内容

浙江某高铁站进站公路在某段中覆盖淤泥，使得路基分成淤泥和淤泥质土层，埋深20 m，在这段软土层中出现强度较低、透水性差和压缩性大的特点，使得路基的灵敏度和稳定性出现问题。在对基本土质环境考察完成以后需要将设计方案进行优化，对现场施工技术进行指导，从而进一步提升工程质量，减少施工时间和成本，将项目进行管理。在进行方案确定中需要将预应力管桩疏桩方案和CFG桩以及水泥搅拌桩等复合桩进行比较，将造价结果进行分析，从中找出适合的方案。

表1　类型桩造价对比分析

如表1所示，表中三种路基的对比可以发现最终使用预应力管桩复合地基的设计方案最符合经济效益的需要，进行实际施工中需要将管桩长度和厚度进行设计，根据不同的经济条件进行组合，经过计算，得出在上述工程中桩间距为30 cm，桩帽为0.15 m×0.14 m×0.035 m，这种配比方式相较于CFG桩n=20～50以及水泥混凝土桩的n=5～10更加具有优势，能够进一步控制桩土和地基之间的相互作用，取得更大的经济效益。

4.2出现问题

在进行通道和涵洞基础处理中，采用复合管桩地基处理经常出现的问题就是堆载后相邻涵洞之间可能出现错节或者是左右移位等问题，这些问题出现的原因一方面是因为软土层出现不规则的沉降，导致桩基之间出现错位的情况。还有一部分原因是桩基在施工过程中工程设计不规范，在进行施工中管桩之间间距过大导致单桩承载力过大，从而导致管桩应力集中，复合地基整体承受能力过大，地基均衡程度被打破，出现移位情况。因此在进行施工中需要将地基受力情况进行管理。如表2所示，对单桩动态承载力和极限承载力进行试验，对于单桩的承载力进行分析，保证预应力管桩施工有效性。

表2　管桩试验桩单桩承载力测试成果表

5　预应力复合管桩施工中需要关注的问题

5.1重视试桩工作

进行试桩才能将受力情况和地质情况进行分析，掌握大量的数据，从而确定桩基的间距和长度，并且将施工标准进行确定，保证各项参数符合实际施工需要。同时通过试桩可以将设计中一些不符合实际施工的参数进行改进，减少成本投入。

5.2重视施工顺序

在施工中管桩沉压过程需要重视施工顺序，由内而外的进行施工，这样可以将空隙水压进行控制，保证地基不出现透水情况，进一步提升施工质量。同时，在施工中可以运用排水板技术，在地基开挖过程中将排水板使用其中，加速水隙孔洞的消散过程，提升土体本身强度，降低后期出现地基沉降的可能性。

5.3重视预应力复合桩基在桥梁等特殊工程的施工技巧

在进行桥体工程中，预应力管桩的施工应该尽量靠前，这样可以进一步减少因为管桩施工造成桥体其他部位出现位移的情况，避免对桥梁建设造成影响。桥梁施工和其他工程施工具有差异性，在施工中需要更加关注桥体各部位之间的连接情况，对于容易出现偏移的部位需要先进行施工，保证后面工程的稳定性。

5.4重视管桩填土顺序

管桩本身抗剪性较差，因此在进行管桩周围土体填埋的过程中需要注意顺序性，先进行地基处理段的填埋，将主要地基位置进行填埋之后进行管桩两侧的填埋，避免出现管桩从一侧向另一侧倾倒的现象。在进行地基主体填充的过程中需要将地基中心线确定，按照中心线位置进行填埋避免出现偏差，导致后期管桩的滑移。

6　结语

由于预应力管桩在实际使用中抗压性较好，因此使用范围逐步得到推广，在工程中得到广泛的应用。但是，这种施工方法抗剪性较差，在今后的施工中尽量做好管桩地基处理段落与非管桩地基处理段落的施工组织安排，确保桩基两侧土压力平衡，避免出现较大的人为基坑或人为边坡。

Analysis on the design and construction technologies of composite foundation with prestressed pipe pile

Song Yu

(Shanghai Railway Bureau Hangzhou Real Estate Construction Section, Hangzhou 310009, China)

The paper analyzes features, economic benefits and utilization scope of composite foundation with prestressed pipe pile. In light of prestressed pipe pile design contents and common problems, it summarizes matters needing attention in the construction of prestressed pipe pile, which will be good for improve construction quality of composite foundation with prestressed pipe pile.

prestressed pipe pile, composite foundation, construction technology, economic benefit

1009-6825(2016)25-0081-03

2016-06-28

宋昱(1981- )，女，工程师

TU473

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