一、概述

 

　　由于沪宁高速公路交通量急剧增长，高峰时期已达5万辆/日，为了满足日益增长的交通要求，更好地为经济建设服务，2003年正式开工，对沪宁高速公路进行改扩建施工。

 

　　沪宁高速公路主线全长248.21公里，穿越广阔的水网地区，沿线软土地基长92.29公里，占全线总长的37.1%。沪宁高速公路改扩建原则是以路基两侧拼接加宽为主，由原来的四车道对称拓宽为八车道。

 

　　沿线大部分地区为河相、海相冲积平原，分布有大量的淤泥质粘土。地质情况复杂，有软土的地段主要分布在苏州至丹阳地区内。沿线软土层厚薄不均，最大厚度大于30m，一般在6~15m。因此预应力管桩处理软基在沪宁高速公路扩建工程中得到广泛的应用。

 

　　二、预应力管桩的特点

 

　　预应力管桩，是由专业厂家采用先张法预应力工艺和离心成型，蒸汽养护而成，是一种细长空心等截面预制混凝土构件。目前常用规格见表2-1。

 

　　表2-1预应力管桩型号一览表

 

　　管桩和其他桩型一样都具有局限性，下列地质情况不宜选用管桩：（1）土层中含有较多难以清除的孤石、障碍物，或含有不宜作为持力层且管桩难以贯穿的坚硬土层。（2）管桩难以贯入的岩面上无适合做桩端持力层的土层，或持力层较薄且持力层的上覆土层较松软；管桩难以贯入的岩面埋藏较浅且倾斜较大。

 

　　管桩的桩身混凝土强度较高，但配筋率较低，因此其轴压承载力较高，而抗拔承载力较低。管桩用作摩擦桩且穿越坚硬土层较薄时，其长径比不宜大于100；管桩用作端承桩且穿越坚硬土层较厚时，其长径比不宜大于80。

 

　　管桩发明于国外，在国内已广泛应用于工业民用建筑中，但在高速公路软基处理中应用较少，与传统的高速公路地基处理方法相比，具有质量可靠、施工工期短，承载力高，造价经济、监理方便等优点，但其设计主要以沉降控制为主，承载力一般采用疏桩结构即可满足设计要求。

 

　　三、PTC管桩的施工与质量检测

 

　　在沪宁扩建工程中应用较广的是PTC管桩，其直径为φ300～φ400的先张法预应力砼薄壁管桩，采用静压法施工。施工内容包括地表处理、压桩至设计深度后再浇注桩帽，铺筑碎石垫层和加筋网等内容。

 

　　3.1准备工作

 

　　3.1.1路基底板的施工技术要求

 

　　1.路基底板的施工技术要求

 

　　(1)先清除地表的杂草、树根、耕植土等，整平地表。在路基外侧开挖临时排水边沟。临时排水边沟不能和农田排灌沟渠共用，在施工期间不能长期积水。

 

　　(2)翻松地表土25cm，掺石灰后整平压实，压实厚度不大于2Ocm，压实度达到87%，并形成不小于2%的外向横坡。

 

　　(3)填筑2Ocm石灰土(压实后厚度)，掺灰6%，整平后压实，压实度达到90%，并形成不小于2%的外向横坡。

 

　　(4)路基底板的施工质量及检验要求见表3-1。

 

　　表3-1路基底板的施工质量及检验要求

 

　　3.1.2设备要求

 

　　PTC桩的施工必须配备性能可靠、符合标准、种类齐全的施工机械和设备，在施工前做好机械设备的保养、试机工作，确保在施工期间正常作业。需配置的主要施工机械和设备如下：

 

　　(1)静力压桩机：设计压桩力60吨(60T)，要求静压机压桩力大于100T，压桩速度≥lm/min，一次压桩行程1.5m～2.0m，静压机自带压力表并经过标定；

 

　　(2)起重机(起吊重量≥3T)；长挂车；

 

　　(3)水准仪；经纬仪；皮尺；直尺；3m直尺；锤球绳；

 

　　以上机械和设备数量至少要满足每个工点每日连续正常施工及工期要求。

 

　　3.1.3其他准备工作

 

　　(1)施工前根据地质资料和设计文件，了解现场的地质、水文情况、土层土质情况，根据设计文件和施工组织计划的要求，确定合理可行的施工顺序。必要时可补充静力触探，以便进一步了解土的分层及其强度。

 

　　(2)做好施工时的排水措施。根据PTC桩的堆放数量，选择若干靠近临时便道，开阔平整的场地作为PTC桩的临时堆场。

 

　　3.2控沉PTC管桩的施工

 

　　3.2.1施工流程

 

　　3.2.2PTC桩的成品质量要求和检验标准

 

　　本工程中的PTC桩，其外径为φ300～400mmn，壁厚65～70mm。①应根据施工图设计文件中的桩基深度匹配长度进行组合。桩基处理深度>24m，不超过3节桩组合；桩基深度≤24m，不超过2节桩组合。②施工时按照“长桩在下、短桩在上”的顺序进行施工。PTC桩成品的质量要求和检验标准详见江苏省工程建设标准设计站编制的《先张法预应力管桩》（苏G03-2002），在每个工厂每批次的PTC桩进场之前，进行随机抽样检验，并附检验单，报监理工程师批准后方可进场。

 

　　3.2.3PTC桩的运输、起吊和堆放技术要求

 

　　PTC桩由于长细比大、自重大，在起吊、运输过程中过大的动荷载易使PTC桩产生环裂。正确的起吊方式是两支点法或两头勾吊法，并在吊装过程中应轻吊轻放，禁止采用拖吊的方法，避免产生较大的动荷载，在工地现场起吊时，必须有安全员在现场组织实施，监埋进行旁站监督。汽车运输时用长挂车，桩的悬臂不超过1.0m，在汽车运输时，应该绑固、分层叠放并错位而置，不超过5层。在工地现场堆放时，必须选择密实平整的场地或垫木支承，堆高不应超过5层。其质量及检验要求见下表3-2。

 

　　表3-2PTC桩的运输、起吊和堆放质量及检验要求

 

　　

 

　　3.2.4PTC桩的施工技术要求

 

　　(1)桩位放样：根据设计文件和技术交底所确定的坐标控制点和水准点进行桩位放样，采用经纬仪定出桩位。用消石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置用小木桩标记，并注意保护所作标记。

 

　　(2)压桩：用钢绳绑住桩身单点起吊，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横两向油缸移动桩机调整对中，同时利用相互垂直的两个方向经纬仪检查垂直度。第一节桩入土30～5Ocm后检查和校正垂直度，垂直度控制在0.5%以内，开动压桩装置，记录压桩时间和各压力表读数，保持连续压桩并控制压桩速度lm/min~2m/min，最大压桩力不得大于单桩强度的竖向承载力设计值(80～100T)。

 

　　(3)接桩及焊接要求：接桩时其桩头应高出地面1.0m左右；接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节桩吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差不应大于2mm；上下桩如有空隙，用楔形铁片全部垫实焊接牢固；管桩焊接之前，上下端表面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽；焊接时应分层焊接，在坡口四周先对称点焊6点，焊接由两个焊工对称进行；焊接层数不得少于2层，层间焊皮要清理干净，焊缝应达到二级焊缝要求；焊接好的桩接头应自然冷却，冷却时间至少8min，严禁用水冷却。

 

　　(4)送桩：送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。送桩器下端宜设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。

 

　　(5)终止压桩：正常情况按设计压桩力送桩，达到设计高程后持荷(正常压力)lOmin且每分钟沉降量不超过2mm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，分析和找出原因后提出处理措施。

 

　　（6）PTC桩的施工质量及检验要求见下表7-3。

 

　　表7-3PTC桩的施工质量及检验要求

 

　　

 

　　（7）截桩：如需截桩，应有确保截桩后管桩质量的措施，严禁使用大锤硬砸，应先将不需要截除的桩身端部用钢箍包紧，然后沿钢箍上沿凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。

 

　　四、PTC桩帽的施工

 

　　（1）PTC桩施工结束后，报请监理验收合格后，才可进行桩帽施工。

 

　　（2）在桩头位置地面以上按桩帽设计尺寸立模。

 

　　（3）按照设计要求绑扎钢筋，浇注砼并养护。

 

　　（4）PTC桩帽的施工质量及检验要求见下表4-1：

 

　　表4-1PTC桩帽的施工质量及检验要求

 

　　五、碎石垫层和加筋网的施工

 

　　（1）垫层材料应选用未风化的干净砾石或轧制碎石，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质，最大粒径不宜大于50mm。

 

　　（2）铺筑第一层碎石，推土机整平，碎石缝隙用石屑填充，以激振力2OOKN以上的振动压路机先稳压1～2遍，再振压3～4遍。

 

　　（3）钢筋点焊成网，并对钢筋网作简易防锈处理，钢筋网应与其下面的碎石垫层贴合紧密平整。

 

　　（4）铺筑第二层碎石，施工工艺与第一层碎石相同。

 

　　（5）碎石垫层和加筋网的施工质量及检验要求见表5-1。

 

　　表5-1碎石垫层和加筋网的施工质量及检验要求

 

　　六、结语

 

　　沪宁高速公路扩建工程软基处理已全部结束，根据沉降观测的结果来看，目前绝大部分路堤的月沉降速率为0~3mm/月，累计沉降量在0~30mm之间。说明PTC管桩处理软基的方法能够满足设计要求，也说明施工工艺和施工控制都比较好。由于地质情况复杂多变，采用此方案处理软基，要求对地质情况的勘测要更详细、更密集。