市政道路管桩地基处理施工技术分析

工程施工技术Construction Technology 市政道路管桩地基处理施工技术分析Analysis on Construction Technology of Pipe Pile Foundation Treatmentof Municipal Road覃宁平，延连帅(中交第二航务工程局有限公司，武汉430000)QIN Ning-ping,YAN Lian-shuai(CCCC Second Harbor Engineering Company Ltd.,Wuhan430000,China)【摘要】预制高强管状劲性体管桩(PST)具有较高的承我力，施工简便，施工速度快，质量可靠，在市政道路地基处理工程中得到广泛的应用。

论文以武汉经济开发区川江池路某标段PST管桩施工为背景，介绍了管桩处理加固地基的基本原理及其施工的关键技术。

[Abstract]Prestressed high strength reinfbrced?tubular pile(PST)has high bearing capacity,simple construction,fast construction speed and reliable quality,which has been widely used in municipal road foundation treatment engineering.Based on the construction ofPST pipe piles ina bid section of Chuanjiangchi road in Wuhan economic development zone,this paper introduces the basic principle of the treatment of pipepiles to reinforce the foundation and the key techniques of t he construction.【关键词】市政道路;地基处理;预应力管桩;施工技术[Keywords]municipal road;foundation treatment;prestressed pipe pile;construction technology【中图分类号】U415；U416.1【文献标志码】B【文章编号)1007-9467(2019)05-0203-04[DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.05.0731引言在我国的沿海和沿江地区分布较大面积的软土，存在强度低、压缩性大、灵敏度高、结构性弱等问题。

在此类地基中修建道路，如果不进行加固处理，则会出现较大的质量安全问题，影响道路的安全通车。

必须采取适宜的措施对此类地基进行改良或者加固。

在软土地区进行地基处理时,常用的方法有换填、预压法、水泥搅拌桩、CFG桩法、管桩法（包括PC管桩、PTC管桩、PHC管桩以及PST）等技术措施，采用这些技术都可以提高软基的抗剪强度，降低压缩性，但各有利弊，应根据具体的工程（区域、工期要求、造价、地质特点、工程位置环境等因素）选择适宜的措施进行加固处理。

水泥搅拌桩的有效加【作者简介】覃宁平（1990~），男,湖北宜昌人，工程!ffi,从事路桥施工研究。

固深度有限,施工质量难以控制,成桩后检测工作量大,环境污染严重,成品保护困难;预压法包括联合加载真空预压法都存在加载速度慢和工期长的问题，资源需求大，在时间和经济上均不尽合理。

强夯置换法,适合透水性好的地区，而且对变形控制较弱。

根据软土地基的特点以及市政道路的特殊性，应选择施工速度快、施工质量易于控制、沉降小、施工噪声小、环境友好的处理技术，因此，管桩则是较好的选择。

大量的工程实践表明，管桩与其他技术手段相比，其承载力高、沉降小、施工速度快,施工简便.造价低、处理的深度可控、适应性广，加固效果好,在近几十年得到广泛地应用叫20世纪60年代末，铁道部丰台桥梁工厂开始生产先张法预应力混凝土管桩（简称PC管桩），当时主要用于铁道桥梁工程的基础建设;20世纪70年代，研制生产后张法预应力混凝土管桩。

70年代以来，特别是在上海宝山钢铁厂建设中，大量使用了日本引进的钢管桩，不仅造价高.耐久性也差。

为了适203工程建设与设计______ Construction&Design For Project应港口建设发展的需要，1987年,交通部三航局从日本全套引进预应力高强混凝土管桩（简称PHC管桩）生产线,PHC管桩的主要规格为600-1OOOnun20世纪80年代后期，宁波浙东水泥制品有限公司与有关科研院所合作.针对我国沿海地区淤泥软弱地质的特点，通过对PC管桩的改造,开发了先张法预应力混凝土薄壁管桩（简称PTC管桩）,PTC管桩的主要规格有300~600nun,1989至1992年，原国家建材局苏州混凝土水泥制品研究院和番禺市桥丰水泥制品有限公司根据我国的实际情况，通过对引进管桩生产线的消化吸收，自主开发了国产化的预应力高强混凝土管桩，1993年.该项成果被原建设部列入全国重点推广项目。

日本在预应力管桩的研究、应用以及设计上处于世界领先的地位，我国自20世纪80年代从日本引进全套的预应力管桩生产技术叫但是,常规管桩复合地基比水泥搅拌桩复合地基造价还是高出不少，预制管桩自身也重,配筋也多,桩身强度和钢筋利用率不高,浪费材料,浪费运输资源，施工效率也有待提高。

在这个背景下.2006至2008年,市场出现管状劲性体专用于复合地基的刚性桩:管状劲性体管桩。

该桩充分发挥材料的利用率,安全经济,轻质高强，降低物流成本,环保节能，材料用量更少,强度和承载力足够复合地基使用,质量更轻,运输和施工效率更高。

本文依托武汉经济开发区川江池路某标段管状劲性体管桩施工工程，介绍管桩的加固原理，并从工程实践的角度出发，介绍管桩的施工技术以及质量控制技术，以期为类似工程提供参考和借鉴。

2管桩加固地基原理及影响因素PST管桩是将桩体打入到深部土层中，将上部的荷载通过桩体传递到下部压缩性小、强度高的持力层,桩体进入土体的过程中，一方面挤压周围土体.使桩周围的土体得到强化;另一方面桩身代替土体，提高土体的强度.并与桩帽及桩顶褥垫层形成复合地基。

2.1管桩加固地基的基本原理PST管桩在荷载作用下.其荷载传递的方式和效应基本一致，但与实心桩体之间最大的差异是PC管桩具有土塞效应。

预应力管桩在被打入的过程中，由部分挤土到完全挤土,而土塞也由不完全闭合到完全闭合演变，在土塞效应形成的过程中，土体被逐渐挤密,出现超孔隙水压力。

根据太沙基深基础承载力理论，可以发现土塞效应形成是因为在管桩底部出现楔形体，即直径为D的土体，在桩体被打入土中的过程中，逐渐被挤入管桩之间的空隙中，设空隙为d,D=d+叭其中,”为桩径。

D图1土塞效应形成过程土塞效应的出现表示PC管桩已经出现承载力，开始承担荷载，但是，土塞效应也会成为沉桩的障碍，由于土体被挤压密实,使得一定深度下的沉桩施工越来越困难。

为此.在实际的工程中可根据桩受力的特点，即端承桩或者摩擦桩,对桩头进行处理（如设置桩尖）,以减小或者提高土塞效应。

2.2影响因素分析2.2.1对荷载传递的影响因素影响桩体荷载传递方式的因素主要有:桩体的参数、土体的性质、施工质量、荷载类型。

通过对已有的工程进行试验研究可以发现:PST管桩桩身的刚度与土体的刚度的相对值，即刚度比变化时，荷载的传递和分布也会随之改变，如果桩体的刚度较大，则桩端将承担较大的荷载，反之，桩端承担小部分的荷载,桩身的侧摩阻力将分担大部分的荷载,桩的性质由端承桩发展为摩擦桩。

如果桩土的刚度比无穷大时，桩端和桩侧摩阻力将共同承担荷载，但桩端所受的荷载要大于桩侧所受的荷载。

同时，桩身的长度与桩径的比值改变也会影响荷载传递方式,长径比大时,桩体中上部承担荷载。

2.2.2桩侧摩阻力的影响因素桩侧摩阻力产生的原因是桩土的相对位移.PST管桩的混凝土强度等级、土体的性质、施工工艺等都会对其产生影响。

2.2.3桩端阻力的影响因素当桩体打入至0—定的深度后，桩侧的摩阻力将不再增加.并在继续打入的过程中,桩身所受的荷载将由桩端承担，直到桩端土体被破坏。

由此可见，影响桩端阻力的主要因素有桩体的直径、几何形状、桩端持力层的力学性质、荷载的加载速率等。

204工程施工技术Construction Technob>Q3管桩施工关键技术3.1工程概况丿11江池二路（丿11江池路-汉洪西路）施工区域表层土质主要为黏性土，呈流塑~软塑状,表层土体中还含有腐殖质,场地还分布粉质黏土层，在粉质黏土层中含着少量的铁猛质结核及高岭土。

在2.5-15.0m的深度范围内还分布有强风化的泥岩,其节理裂隙较发育，开裂面可见大量铁猛质浸染,原岩风化较强，岩心破碎，质地较软,其下分布着中风化的泥岩,呈层状结构，节理裂隙较为发育。

根据勘探，本工程采用PST-CF-400-60型预制管状劲性管桩进行地基处理。

全线共有预应力管桩11118根，共计179796m,管桩的布置如图2所示。

桩体参数:桩身混凝土强度等级C60,桩型为PST-CF-400-60型，桩帽为现浇C30钢筋混凝土结构，桩帽尺寸为1200mmxl200mmx300mm,柱帽如图3所示。

1E土工富50应配碎无褥軽图2PHC管桩处理软基横断面图图3PST管桩桩帽图3.2施工准备在沉桩之前应制定施工测量放样的控制方案,主要包括:主轴线的控制、高程的控制、桩位放样控制。

沉桩之前应对施工场地进行整平清理，将表面的杂草、淤泥、根系等清理干净,将鱼塘、沟渠等先清淤后填平。

同时,在路基施工区域外侧边缘开挖临时的排水沟，确保施工期间，路基范围内不出现积水。

管桩为工厂预制，在购买时应检查是否有出厂检验单和合格证，桩体的质量应符合规范的规定，即表面平整、密实、误差在允许的范围内,表面无裂缝、孔洞、钢筋无外露，运输至施工现场后,还应检查桩身在运输过程有无损坏。

3.3试桩与终压标准的确定在沉桩之前应进行试桩,以校核静压设备的工作性能、确定沉桩的工艺参数以及所采取的技术措施是否可行。

根据规范规定,本次试桩根数共9根,在试桩前应在桩身进行长度标记,以便于在静力压桩的过程中观察桩的入土深度。

对于终压标准的确定，可按以下规定确定:终压应以高程为控制标准,终压值为辅助参考,当沉桩至设计高程时,且桩的终压值符合要求，可停止压桩，如果沉桩时桩尖已经达到设计高程,但沉桩的压力值仍较小时,则应继续压桩使其达到设计要求范围内的终压值，当桩尖距离设计高程较大时,而终压值大于控制终压值时,应同设计勘察会商,如遇特殊情况,如贯入度骤变、桩身失控倾斜、断桩、移位或严重回弹,桩顶及桩身破碎应立即停I匕施工并报告,组织有关单位研究处理。