预应力混凝土管桩在软土地基中的应用.pdf

预应力混凝土管桩在软土地基中的应用 时 炜 ( 安 徽 省 交 通 控 股 集 团 有 限 公司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 8 8 ) = == 摘 要： 文 章 通 过 预应 力 混 凝土 管 桩 在 安 徽 省 芜 ( 湖) 雁 ( 翅) 高 速 公 路 ■● ■■一 一 中的应用 ， 与传 统高速公路软 土地基 处理方 法的比较 ， 突 出了预应 力 ： 混凝土管桩在软土地基处理中的优势，同时通过对工程实例的总结， ： H 思考预应 力混凝 土管桩今后在 高速公路 q - 应用的发展 方向。 要 关键词： 预应力混凝土管桩； 软土 地基； 处 理 本 ： 罂 中圈分 类N - ： T U 4 7 3 ． 1 文献标识码： B 一 文章编号 ： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 6 ) 0 1 — 0 1 6 0 — 0 2 淄 D oI ： 1 0 ．1 6 3 3 0 ／ I ． c n 1 O 0 7 — 7 3 5 9 ．2 o 1 6 ． 0 1 ． o 3 5 I n 1 现状及 必要性分析 我国高速建设通过近 3 0年的飞速发展 ，目前国 家主干线 网络 已基本形成 ， 一大批地处 沿海 、 沿江的 高等级公路 由于受到地域和地质条件的限制 ， 不可避 免地建于软土地基之上 。软基处理具有施工难度大 、 工程质量难 以把控 、 处理周期长 、 易造成工后沉降等 特点。但作为高速公路 的基础工程 ， 软基处理 的效果 和稳定性又是特别重要 。近年来 ， 全国个别高速公路 出现路基局部塌陷、 大段落沉降等质量问题， 其中一 个主要原因就是对软土地基处理不到位 ， 既造成巨大 的经济损失 ， 又带来了不 良的社会影响。 基于软土地基处理的重要性 ， 通过多年的经验积 累 ， 我国高速公路软基处理的传统方法主要有超载预 压、 C F G桩复合地基处理 、塑料插板桩结合预压处理 和水泥搅拌桩处理等施工方案。 上述的这些处理手段 有各 自的适用范围和优缺点 。 目前在我 国部分高铁及 高速公路软基工程处理 中已经应用预应力高强混凝 土管桩 ( 以下简称 P HC 管桩 ) ，其主要制造方法是采用先张预应力离心成型 工艺 ， 并经过 1 0个大气压 、 1 8 0 0 o C左右 的蒸汽养护 ， 制成 一种 直径 从 3 0 0 mm一8 0 0 mm 、混 凝 土强度 等 级 ≥C 6 0空心圆筒型混疑土预制构件 ， 它具有工厂化 生产 、 规格齐全 、 强度高 、 抗裂与抗弯性能好 、 成桩质 量可靠性高等特点 ， 因此在高速公路软基处理 中具有 很好的应用价值和广阔的应用前景 。 作者简 介 ： 时炜( 1 9 8 3 一) ， 男， 安徽 当涂人 ， 毕业于安徽 交通职业技术 学 院 ， 工程师， 国家注册二级建造 师。 2 工程实例 P HC管桩虽然在上世纪 9 0年代开始逐渐推广应 用 ， 但主要应用在房建工程 、 港 口建设和铁路工程 ， 在 公 路交通行业尤其在高速公路建设 中的应用范围还 非常小 ， 属于初始起 步阶段 ， 笔者所工作 的安徽省 尚 无先例。 究其主要原 因存在公路交通行业对该项技术 认识不足 ， 同时公路交通行业与建筑行业在技术标准 中也存在一定的差异性 。导致 P H C管桩仅在江 、 浙 、 沪等地区有所应用 ， 在全国其他地区交通基建尤其在 高速公路 中应用甚少。 笔者所工作 的安徽省芜湖至雁翅高速公路( 以下 简称芜雁高速 ) ， 地处皖南沿江地带 ， 路线跨越区域多 为河流 、 水塘 、 软土地基分布 十分广 发 ， 全线有连续 1 0 k m的桥梁以及近 5 k m的软土地基 ，软基及桥梁 比 重 占路线总长的近 9 5 ％。在项 目建设过程 中， 建设单 位和设计单位对路线地质情况进行了详 细的研究分 析 ， 针对土质含水量高 、 孑 L 隙比大 、 压缩性高 、 有机质 含量丰富等特点 ，选取 了局部路段试点采用 P H C管 桩进行软件处理 ， 在安徽省高速公路建设史上尚属首 次 ， 取得了 良好的效果 ， 为今后 的管桩在高速公路 中 的推广应用积累了宝贵的经验。 3 P H C管桩与传 统方法的对 比 ①采用塑料插板结合预压方案经济较好， 但工后 沉降大 ， 且施工周期较长且不能满足特殊路段的沉降 要求 ， 因此在高等级公路 中仅能用于一般路堤的软基 处理 。 ②搅拌桩复合地基技术上可行 ， 工期较短， 工程 效果一般。主要问题在于搅拌桩施 工质量 的控制较 难 ， 所 以一般仅用于小型构造物地基处理和沟塘段处 理 。 ③c F G桩复合地基可以看作一类高强复合地基， 采用就地灌注素混凝土桩 ， 相比搅拌桩， 具有承载能 嚣 口 ： - 。净 ： 洛 I m 据钙离子分析 ， 坝基水 中钙离子含量增加是水与水泥 帷幕 、 混凝土相互作用 的产物 。水质监测数据表明， 1 号排水 洞钙离 子含量 较库 水 中钙 离子含 量增 加 了 2 0 mg ／ L ， 说 明在钙离子从坝基发生 了少量迁移 ， 坝基 水与水泥帷幕 、 混凝土可能存在溶蚀作用。 根据表 1分析 ， 1号排水洞沉 积物是 以钾长石 、 方解石和石英成分为主 ， 说 明测孔 附近坝基岩石( 尤 其软弱夹层 )在水长期浸泡下岩层与水发生 了作用 。 在此过程中不排除伴随机械潜蚀的可能， 有可能使岩 体强度局部降低 ， 应引起重视 ， 但定量 的评价还有 待 深化研究 。 4结论 对坝基渗透水流及析 出物进行监测分析可 以确 保大坝运行安全可靠 ， 具有监测时间长、 数据处理复 杂等特点。 本文以某工程坝基 1 号排水洞渗流水流及 沉积物化学成分 、 矿物成分分析为例 ， 介绍 了坝基渗 透水流分析 和评价 的作用 、 主要 内容和分析方法。坝 基渗透水流和析出物监测可以判断坝基软弱层 、 断层 性状是否稳定 ，为评价坝基及防渗帷幕是否安全 、 是 否有产生渗透破坏的危险提供 了可靠的依据 。 在进行 上述工作 时应充分考虑 到坝基工程地质情况 的复杂 性 ， 以工程勘察资料为依据 ， 并结合掌握的地下水渗 流场分带 隋况进行综合分析。 参考文献 【 1 ] 彭汉兴， 宋汉周 ，查 明鹏． 大坝坝基水质评价中几个问题 的认识 『J ] ． 大 坝与安全 ， 1 9 9 9 ( 1 ) ． [ 2 ] 马 晓辉 ， 彭汉兴， 杨光 中， 等． 大坝环境 水质特征与化学 潜蚀[ J ] ． 水利 学报，2 0 0 1 ( 1 0 ) ． [ 3 】 钱会 ， 席临平， 肖莉 ， 等． 宝珠寺水 电站坝 基排水孔异 常逸 出物成因 分析f J 1 ． 岩土工程学报，2 0 0 4 (2 ) ． 【 4 ] 邢林生． 坝基析出物分析的新进展 f J 1 _水利水 电技术， 1 9 9 8 ( 6 ) ． [ 5 ] 杨保全， 张浩然， 蒋永兴． 基于水 一岩相互作用下坝基水质与渗流特 征[ J ] ． 工程勘察， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ． 【 6 】 邢林生． 坝基析出物分析的新进展 [ J 】 ． 水利水电技 术， 1 9 9 8 ( 6 ) ． [ 7 ] 李 占省- ， J 、 浪底大坝坝基析 出物分析与评 价f J 】 ． 水利 与建筑工程学 报， 2 o 1 5 ( 1 ) ． [ 8 ] 骆永发 ．安砂水 电站坝基地下水析出物的分析[ J ] ． 大坝与安全 ， 1 9 9 5 『 1 1 ． ( 上接 第 1 6 0页 ) 力高较好 、 地基沉降小等特点。 但其施工工期较长 ， 造 价高 ， 其桩基长度超过 2 0 m以上时质量较不可靠 。 通过在芜雁高速公路中 P HC管桩桩替代 C F G桩 的使用 ， 发现它具有施工快 、 沉降小 、 经济性好等明显 优点 ，由于 P HC管桩在标准化工厂内提前预制完成 运送至现场进行静压施工 ， 相 比传统 的水泥搅拌桩和 C F G桩通过现场控制水泥剂量的方法 ， 其工程质量更 容易得到控制 ； 因施工 、 监理人员责任心差造成质量 问题 的现象大大减少 ；同时 由于 P H C管桩事先在工 厂内完成预制 ， 对施工现场的周边环境起到极大的保 护作用。 芜雁高速公路 中使用近 2万延米 的预应力混凝 土管 桩工程造 价 比原设 计 的 C F G降低 了近 1 5 0万 元 ， 施工工期 由原来的 2 0 d左右缩短为 7 d 。目前芜雁 高速公路已通车 3年 ，所有管桩处理的软基路段 ， 工 后沉降量仅 l e m～ 2 e m， 远远小于设计值 ， 效果非常理 想 ， 经济优势和技术优势不言而喻。 4研究和 总结 P H C管桩在高速公路软基施工 中虽然 已经开始 使用， 但还是存在应用不足的现象， 这就需要参建各 方不断得进行探索和研究 。笔者认为， 未来的研究方 向主要有 以下两点 ： 一是 ， 研究管桩处理软基 的设计 方案 ， 主要通过系统的现场试验与理论分析 ， 并辅 以 数值计算 ， 研究管桩的设计 、 施工与质量控制的优化 方法 ，为管桩在高速公路 软基工程 中的应用提供科 学 、合理 的设计参数 、施工工艺与质量控制技术 ； 二 是 ， 总结经验 ， 结合工 民建工程中管桩的设计 、 施工规 范 ， 并参考国内外相关成功工程经验 ， 编制管桩在高 等级公路软基工程 中应用的设计 、 施 工指南 ， 为管桩 在软基工程 中的应用提供设计 、 施工与质量控制等方 面的指导。 5结语 预应力混凝土管桩 以质量稳定 、 施工快捷 、 造价 经济等特点在高速公路建设中已得到初步应用 ， 在今 后还需要对该项技术不断加强研究总结和技术创新 ， 使得其更加符合高速公路建设 的特点 ， 以便在今后的 高速公路建设 中规模化推广应用 。