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一种高效的软基处理办法——PTC管桩宋全军【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》【年(卷),期】2010(000)009【总页数】2页(P124-125)【作者】宋全军【作者单位】中交第一公路工程局有限公司【正文语种】中文【中图分类】U4在高速公路的基础施工中，软基处理是一个比较棘手的问题。
目前，比较成熟的处理办法有：粉喷桩、浆喷桩、CFG桩、沙桩、碎石桩等。
但是这些办法仅对路基竖向承载力的提高有较大作用，而对地基横向抗推移能力提高作用不明显。
目前，在工民建筑行业中有一种比较成熟的方法：即在软基上打入预制管桩，它不仅大大提高了地基的承载力，而且横向抗推移能力也有明显改善。
以连云港至盐城高速公路响水一标的PTC管桩为例，介绍它的的施工方法。
工程概况连云港至盐城高速公路灌河特大桥南桥头路基（设计桩号为K44+K671——K44+K774）。
原设计采用水泥粉煤灰碎石桩即CFG桩提高地基的整体承载力，但效果并不理想，后变更为PTC管桩。
所采用PTC管桩直径为400mm，臂厚70mm，长方形布置。
桥台前后30米范围为重点处理区，桩长21米（11+10），纵向间距1.04m，横断面方向间距1.20m；与路基衔接20米段位过渡段，采用18m（10+8）管桩，纵向间距加大为2.08m，横向2.4m。
PTC预应力管桩的简介先张预应力管桩（简称管桩），系采用先张法预应力工艺和离心成型法，制成的一种空心圆柱体混凝土预制构件，主由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。
如图所示：管桩按桩身砼强度等级分为预应力混凝土管桩（代号PC桩）。
预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC）和预应力高强砼管桩（代号PHC）。
管桩的外径分别为Φ300mm、Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm、Φ800mm、Φ1000mm等，臂厚约60~130 mm，常用节长为8~12 m。
也有生产长达25~30 m的管桩，但每节长一般不超过15m。
PTC管桩广泛应用于各类工程的基础处理中，如高层建筑、高速公路等领域。
第2期（总第142期）随着道路工程逐渐向滨海、湖泊、河滩等软土地质区域发展，传统道路地基处理方法也明显无法满足路基沉降变形和施工工期要求。
因此，促进了具有诸多优点的ＰＴＣ管桩广泛应用。
文章结合具体软土路基工程实例，在比选各种软基处理方案的基础上，选择了ＰＴＣ管桩方案，阐述了ＰＴＣ管桩优越性，重点分析了ＰＴＣ管桩关键施工工艺，以促进ＰＴＣ管桩的推广和应用。
１工程概况如表１所示，某条具有复杂土层物理力学指标的高速公路，以穿越软土地基为主，兼有深厚软土地基。
公路两边河流众多，需要填土的高度较大。
以某典型路段为例，该路段的表层为０．５～３．０ｍ的厚灰褐色亚粘土，中部为厚８～１５ｍ的淤泥质亚粘土，底部为中密状粉砂、泥岩。
２施工方案选择目前，对深厚软土地基施工有多种方案可供选择，包括水泥搅拌桩（干法、湿法）、ＣＦＧ桩、Ｙ型沉管桩、ＰＴＣ管桩等。
它们在适用范围和技术经济方面各有优缺，但都以有效控制地基的沉降量为施工原则。
２．１水泥搅拌桩水泥搅拌桩法优点在于速度较快、加固效果较好、造价教低，缺点在于施工时工艺参数不易控制、深层成桩困难、深层加固效果不佳，同时，水泥搅拌桩法加固深度浅，一般在１４ｍ之内。
２．２ＣＦＧ桩ＣＦＧ桩的主要成分为水泥粉、煤灰以及碎石、砂等，经加水搅和后使用成桩机械制成，强度等级在Ｃ５～Ｃ２５之间，ＣＦＧ桩的优点在于强度可变，加固深度可达１８ｍ，当软土深度在１０～１５ｍ之间时，ＣＦＧ桩比较经济合理，缺点在于采用振动法时有较大扰动，同时施工需要的工作面大。
２．３Ｙ型沉管桩Ｙ型沉管桩是一种新型的桩基技术，优点在于表面积增大，提高了摩阻力和基桩承载力。
缺点在于沉桩时有挤土效应和振动效应，同时Ｙ型沉管桩受地质、施工队的经验和专业素质等因素影响较大，不适合建筑物密集区。
２．４ＰＴＣ管桩ＰＴＣ管桩适用于填土高度大于３倍地基极限高度的工程，其优点在于最多可以压入持力层２ｍ处，并可以有效降低管桩间土的承载力，进而减少路基沉降。
PTC 管桩处理深厚软土路基施工技术摘要：PTC管桩处理软土路基具有单桩承载力高、施工速度快、无噪音无污染、质量稳定、造价合理等优点，加固深度可达40m以上，为深厚软土路基处理提供了有效方法。
以某高速公路的互通连接线用PTC管桩加固处理深厚软土路基为例，介绍其施工技术。
该工程路基工后最大沉降小于7cm，效果显著。
关键词：PTC管桩；软土路基；施工技术PTC管桩(预应力混凝土薄壁管桩)是采用高强混凝土和预应力技术发展的一种混凝土等截面圆筒薄壁构件。
工厂化生产，运至现场后，压入软土路基。
其处理方法具有单桩承载力高、施工速度快、无噪音无污染、质量稳定、造价合理等优点，在公路软基处理、新老公路拼宽控沉方面得到广泛应用，处理深可达40m以上，为深厚软土路基处理提供了有效方法。
1 工程及地质概况某高速公路的互通连接线大部分路段穿越软土地基，局部路段为深厚软土地基，沿线河网交错，结构物众多，填土高度大。
在K2+200～+342，K2+442～+502路段，地层表部为0.5-3.0m厚灰褐色亚粘土，中部为厚8-15m淤泥质亚粘土，底部为中密状粉砂、泥岩，地基应加固处理。
土层物理力学指标见表1。
2 处理方案分析与选择深厚软土地基处理方案设计是以有效控制地基的沉降量为原则，兼顾经济，方便施工。
目前主要有水泥搅拌桩(干法、湿法)、CFG桩、Y型沉管桩、PTC 管桩等复合地基处理方法，其适用范围、技术经济性各有特点。
2.1 水泥搅拌桩水泥搅拌桩法施工速度较快、加固效果好，软土深度不大于10m时造价低，但受土质条件限制较多，存在施工工艺参数不易控制、加固深度浅(一般12-14m之内)、深层成桩困难、深层加固效果难以保证等问题。
2.2 CFG桩复合地基CFG桩为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的强度等级在C5-C25间可变强度桩。
其加固深度可达18m，当软土深度10-15m时经济合理，但采用振动法有扰动，长管螺旋钻施工需要工作面大。
浅谈PTC桩复合地基处理在高速公路拓宽工程的应用发表时间：2016-05-25T16:28:16.310Z 来源：《工程建设标准化》2016年2月供稿作者：李有阳[导读] （中铁七局集团第三工程有限公司，陕西，西安，710032）随着经济的高速发展，我国许多原有的高速公路交通量已远远大于设计交通量，高速公路扩建成为公路建设市场的又一重要方向。
（中铁七局集团第三工程有限公司，陕西，西安，710032）【摘要】随着经济的高速发展，我国许多原有的高速公路交通量已远远大于设计交通量，高速公路扩建成为公路建设市场的又一重要方向。
由于南方高速拓宽工程软基地段较多，采取合适的软基处理方案，减少新老路堤的差异沉降是高速拓宽工程的关键所在。
PTC桩由于具备单桩承载力高；施工进度快；噪音小、污染少，场地文明；工程地质适应性强；现场施工方便；质量好控制；成本低的特点,在高速公路特殊路段，尤其是新老路基拼接段被广泛采用。
本文结合作者施工经验把PTC桩的施工方法及注意事项介绍给读者，以供参考。
【关键词】PTC桩；复合地基；拓宽；软基处理；应用一、工程概况作者所参与建设的工程位于福建省内，原高速公路为四车道通行，需进行八车道拓宽改造。
拓宽大部分采取两侧加宽的方式进行。
由于沿线路基基本处于软基地段，软基深度在10~15米，为了保证路基拼接质量，减少新老路基沉降差，施工减少对老路基的扰动，有效维持既有道路交通正常运营，设计时在新老路堤拼宽段软基部分采用了PTC管桩施工，共设计完成PTC桩30万延米，经各方检测检测，用预应力管桩处理软基段，沉降基本稳定，新老路基拼接处基本无变形，桩基施工质量优良，处理效果良好。
二、PTC桩的特性1、PTC桩（预应力混泥土薄壁管桩）的适用性一般适用于10m≤软基深度≤20m的一般软基路段，本路段超过10米的软基地段均采用PTC桩复合地基进行处理。
2、PTC桩复合地基处理依据本项目由于填筑荷载不一，设计主要以承载力和沉降控制，当高速公路，填土荷载较少时，承载力一般能满足要求，设计及施工中以沉填土较薄降控制为主，即以沉降控制复合桩基理论进行计算；而当填土较高，填土荷载较大时，除了控制沉降外，承载力还需验算是否满足要求。
公路软土路基处理PTC管桩施工方案XX项目具有大范围的软土分布,局部地段软土厚度较大,其岩性以淤泥质亚粘土及淤泥质粘土为主,局部为淤泥,软塑～流塑状,具有天然含水量大、高压缩性、土的力学强度指标低等特点,工程性质差。
全线路基均需要进行软基处理,其中PTC 管桩处理路段长XX米,根数XX根,总长 XX延米。
PTC 管桩按梅花形平面布置,桥头段桩距为 2.4m,过渡段桩距为 2.8m,桩径均为φ400mm,壁厚为60mm。
1、PTC 管桩施工技术方案1.1 施工准备1.1.1 PTC 管桩的定制PTC 管桩在有资质厂家实行工业化标准生产。
由厂家和项目部根据管桩设计长度及运输方法和路径来共同确定管桩的标准分节长度及管节匹配方案,由项目部根据总体施工进度要求向厂家提供管桩预制施工进度计划,由此确保管桩预制施工满足现场安装的技术和进度要求。
管桩进场后要进行质量检验,检验合格的方允许投入使用。
具体质量检验标准及方法见1.3 节。
本标段管桩长度有18m、19m、20m 三种（在12～24m 内）,按照设计要求分为两节,底节为标准长度10m,上节长度根据设计桩长调整,长度不大于10m。
1.1.2 PTC 管桩的运输及临时堆放管桩混凝土需达到100%的设计强度并经厂家自检合格后方可运输进场。
起吊方法为两支点法,起吊点要符合力学原理要求。
可利用安装在桩端板上的螺栓孔中的螺栓作为吊点；也可采用兜吊,此时吊索与桩之间要加衬垫,捆绑要牢固,起升要平衡、缓慢, 避免碰撞和振幅过大。
管桩由厂家负责分批运到施工现场堆存,运输工具为长挂车。
管桩上车后要绑扎牢固、分层叠放并错位布置,堆高不宜超过5 层。
底层用垫木支垫和木楔固定,两层之间用木楔加固,管桩与车身两侧间也要用垫木隔开。
所有的支垫必须采用两点支垫,且桩的两端悬臂不得超过1.5m。
在运输过程中还应避免车颠簸过大,造成断桩或裂桩。
运输时间应避免白天交通高峰期运输,以夜间运输为宜。
PTC管桩在某高速公路软基处理中的应用
摘要：PTC管桩复合地基具有处理技术先进，成桩质量可靠、经济效益显著，施工安全等特点，在高速公路深厚软土地基处理中应用推广前景可观。
文章详细介绍了PTC管桩的静压沉桩方法、施工工艺、施工技术要求及注意事项，分析了静压沉桩的终压条件，提出了终压值控制标准等参数，以供参考。
关键词：软基处理；PTC管桩；复合地基；施工工艺
近年来，随着我国经济的发展，预应力管桩在国内高速公路建设中得到了大力的推广。
大量工程实践证明，预应力管桩主要具有以下几个方面的特点：1）工厂化生产，成桩质量可靠；2）耐久性好，单桩承载力高，单位承载力价格便宜；3）设计选用范围广，易布桩，对桩端持力层起伏变化大的地质条件和不同沉桩工艺适应性强；4）运输起吊方便，施工速度快、工期短；5）桩身耐打性好，穿透能力强；施工控制、成桩质量监测方便。
目前该桩型已在国内普遍推广应用，在许多地区正取代各种传统桩型而成为主导桩型，受到越来越多的设计人员的欢迎。
由于PTC管桩在成桩质量、处理深度、处理效果等方面均比其他桩型具有优势。
PTC管桩能够有效控制地基沉降，满足高速公路控制工后沉降的要求，特别是能有效处理桥头跳车问题。
因此PTC 管桩逐渐在高速公路软基处理中得到应用，且应用的趋势日益增强。
1工程概况
某高速公路，道路全长40km，软土分布达16ｍ，浅层软土为淤泥及淤泥质亚粘土，分布于鱼塘、水塘、水田等地段，软土厚度为0.5~2.0ｍ。
下面是褐灰色饱和亚粘土夹砂Ｑ4al，软塑状态，部分流塑，普遍发育。
深层软土主要赋存于第四系全新统冲湖积平原区和岗间洼地地段，厚度不均，主要为灰褐色淤泥质土，混腐植质，呈软塑状，厚度4~8ｍ之间，最深处达15m，最下层是灰色饱和粉细砂层Ｑ4al，稍密~密实状态，局部夹粘性土薄层。
2 软土地基处理原则
本工程软土地基处理的基本原则是：先简后繁、先地上后地下、就地取材、经济合理、技术先进可行，从稳定、沉降2个方面入手，在确保路基稳定的同时控制工后沉降。
通过对全线软土的稳定、沉降分析计算，拟定需要处理的软基段落，再依照国内外成功经验，针对不同软基路段软土的分布情况、路基高度以及工期等影响因素，分别采用换填法、塑料排水板预压、粉喷桩PTC桩等方法进行软基处理。
（1）对浅部薄层软土，清淤后采用换填碎石土并分层压实。
（2）对于一般软土和需大面积进行地基处理的路段采用塑料排水板预压法处理，并结合稳定性控制需要适当设置土工格栅等进行补强。
（3）对于桥头软土路段、涵洞、通道构筑物等路段，小范围地采用复合地基进行处理。
对于埋深在412ｍ的软土，采用粉（浆）喷桩＋填土预压处理；对于埋深在12~30ｍ的软土，采用PTC桩进行处理。
3 PTC桩设计方案
PTC桩的桩身设计参数见表１
对于PTC管桩处治软土深度大于１２ｍ的软基路段，采用直径400mm，壁厚70mm的先张法预应混凝土薄壁管桩，静压法施工，压桩至设计深度后再浇注桩帽，铺筑碎石土垫层和钢塑格栅，形成复合地基。
4 PTC桩施工工艺
（1）施工设备选择
PTC桩施工一般采用锤击法和静压法。
锤击法施工依靠柴油打桩机，施工机械较小，施工速度较快，施工费用较低，施工过程噪声污染大，锤击振动对基底土的扰动大，对周围建筑物有影响静压法采用静力压桩机，机器笨重，施工速度较慢，施工费用较高，但对基底土扰动小，周围环境影响小。
由于本项目位于城郊结合部，对环境敏感度高，故选用静力压桩机。
设计压桩力为600kN，要求静压机压桩力大于4000kN，压桩速度≥1m/min，一次压桩行程1.5~2.0ｍ。
（2）施工流程
管桩施工工艺：→清表→场地平整→测量定位→桩机组装→打桩准备→喂桩→插桩→初打→初压→矫正正式打桩→压桩→接桩→送桩→移位施打下一桩。
静压沉桩时，各工序应严格按照操作规程并连续进行严禁中途长时间停压，以避免桩周土体固结，对桩体产生较大的侧摩阻力，造成送桩困难。
（3）施工要点
1）施工顺序。
由于PTC桩属于挤土桩，在沉桩过程中会对桩周围的土体产生挤压作用，从而导致出现地面隆起和软土层中超静孔隙水压力升高，造成桩在软土层中产生侧向位移及挤桩效应。
如不加以控制，常导致先入土的桩倾斜、偏位，后入土的桩沉桩困难，甚至沉桩不到位。
这是软土中沉桩存在的棘手问题。
为了比较合理地解决这一问题设计要求采用“Ｓ”型的压桩顺序，尽量减小挤桩效应，压桩顺序见图1。
图1 压桩顺序示意图
2）控制压桩速度。
工程所用的PTC桩要根据施工图设计文件中的桩基深度来进行桩的组合。
当桩基深度≥24ｍ时，不超过3节桩组合；当桩基深度≤24ｍ时，不超过2节桩组合；桩基深度≤12ｍ时，不超过１节桩。
施工时按照“长桩在下、短桩在上”的顺序进行施工。
沉桩过程中应严格控制压桩速度。
这是因为在沉桩过程中，压桩速度过快，软土中产生较大的超静孔隙水压力，这时土体有效强度降低，由于挤土效应作用，深层土体将会因强度降低不能克服挤土力而产生侧向位移。
另一方面，超静孔隙水压力增大，土体强度降低，土体将会变得松软，土体隆起对桩产生向上的推力，侧向力和向上推力的作用将会引起桩倾斜偏位，严重的会使桩的上下节头部位断裂。
因此打桩时必须严格控制沉桩速度。
根据工程经验，压桩速度控制在1~2ｍ/min，当然对具体工程要具体分析，一般在前一根桩施压时所产生的超静孔隙水压力削散70%左右再施工下一根桩，因此应适时进行原位监测。
3）沉桩的连续性。
当桩沉入软土层中时，桩周围土体将会急剧地挤压，土中超静孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，这时桩身很容易下沉。
工程实践表明，沉桩后靠近桩壁处土体产生的超静孔隙水压力消散较快，即扰动土固结较快，强度恢复较快，如在沉桩过程中有停歇桩侧土体的摩阻力就会迅速增长，往往给继续沉桩带来相当大的难度，特别是在较厚的粘土层中几乎无法继续沉桩，因此必须尽量保持沉桩的连续性，避免中途停歇。
4）终压标准。
开始施工PTC桩前应进行试桩，终压标准应根据设计要求、地质条件和桩身强度综合分析加以确定。
正常情况按设计压桩力1.3~1.5倍送桩，达到设计高程后持荷10min且沉降量不超过2mm/min后方可结束送桩。
在同一地质类型的地段，若出现静压力显著增加或送桩时静压力显著减小等异常情况需暂停施工并及时报告监理，必要时增加静力触探等施工勘察补钻资料，分析和找出原因后提出处理措施。
5）桩帽。
碎石土褥垫层和土工格栅桩帽的作用是增大桩土荷载分配比例，充分发挥桩的承载能力。
碎石土褥垫层和土工格栅的有效结合能充分发挥桩与土的共同作用机理和协调变形能力，既可有效地提高复合地基的承载能力，又可减少沉降。
本工程桩帽尺寸为140cm×140cm，厚度35cm。
桩帽与桩身用钢筋焊接，桩帽施工采用反开挖桩侧压实的土体形成土模，采用C30现浇混凝土施工，上下两面配￠12@130×130的钢筋网。
桩帽施工完成后在上面铺筑第一层30cm厚碎石土垫层，压实后再铺设第一层钢塑格栅，其后再铺筑第二层20cm厚碎石土，压实后再铺设第二层钢塑格栅，碎石土褥垫层要求具有较高的强度，碎石的含量不少于40%。
钢塑格栅主要指标要求；抗拉强度大于纵向≥100kN/m，横向≥80kN/m，最大负荷延伸率≥3%。
5 PTC桩处理软基效果分析
为了检验PTC桩的加固效果，施工时在桩帽中心和与之同水平位置的桩间土中埋设了压力盒。
通过施工期间的观测可以看到，随着填土高度的增加，当填土高度小于2.5m时，桩顶和桩间土的应力比差值不大，说明桩和桩间土基本上平均分担上部荷载；当填土高度大于2.5m时桩土应力比差值越来越大，说明大部分荷载由桩来承担。
本工程测得的桩土应力比达到了11，而水泥搅拌桩、碎石桩的桩土应力比一般在3~5之间，与之相比PTC桩处理软基加固效果明显。
6 结束语
综上所述，本文结合某PTC管桩复合地基处理深厚软土地基的高速公路工程，对静压PTC管桩的施工工艺和质量控制进行了分析，根据桩土接触面提供的单桩承载力，考虑PTC管桩结构强度控制条件，提出了合理的终压值控制标准。
PTC管桩处理深厚软土地基，具有处理技术先进，成桩质量可靠、经济效益显著，施工安全的优点，对类似工程具有很好的借鉴作用。
参考文献
[1]张劲超.预应力管桩在岩溶区桥梁桩基中的应用[J].中外公路，2010（04）．
[2]王爱军.预应力管桩复合地基在高等级公路软基处理中的试验研究[J].中外公路，2009.。
