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浅谈高速铁路地基处理中预应力管桩的应用

作者：罗青云

来源：《中国科技博览》2013年第32期

摘要：由于大部分高速铁路地理位置偏远，地质条件差，开发难度比较大，因此路地基处工作人员都会采用预应力管桩桩伐结构来维持高速铁路运行过程的安全性和平稳性，减少高速铁路路基施工出现沉降现象。本文将介绍预应力管桩桩伐结构的实施工艺，然后结合笔者自身的工作经验指出了在高速铁路地基处理中预应力管桩应用中应该注意的事项，希望能为广大铁路工程工作者提供有益的参考和借鉴。

关键词：高速铁路 地基处理 预应力管桩 施工方法

中图分类号：U238；U213.15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-198-02 引 言：高速铁路地基施工地质条件比较差，地理位置偏远，多为具有特殊工程地质性质的软土基地。在施工工程中经常会因为施工不当引发一些安全事故，比如地基整体平衡性消失、出现波动性沉降、地基龟裂、整体稳定性消失、结构物沉降等具体危害。鉴于高铁软土基地性质，必须对其实施复合地基处理进而对其结构进行巩固。具体来讲复合地基处理的方法多种多样，例如强夯手段、石灰桩手段、排水巩固手段、振冲密实手段、强夯置换手段、深层搅拌手段、沉管碎石手段和超轻质料填土手段等等。但是并非所有的地基施工都可以采用以上所列方法，因为以上处理方法并不适合比较深厚的软土地基，要想满足软土地基施工载荷大、稳定性要求高、灵活变形要求高的条件，就需要采用地质适应性强、负荷能力高、单位负荷成本低、工程进展速度快、工程监理容易、竣工验收难度小的预应力管桩进行加固处理。 1预应力管桩在基底处理中常出现的问题

1.1土壤水分含量大，含水量一般都超过34%；相对水分与水分间的空隙比重在1.0到1.9之间，孔隙比也较大；土壤水分饱和度大都超过95%；液限通常在35%至60%范围之间，塑性指数在13到30之间波动，天然密度一般情况下是围绕17KN/m3小幅波动。

1.2水分渗透性比较差。大部分软土的渗透系数非常低，一般为10-7cm/s，发生载荷时难以固结成型，强度提升空间也非常受限。

1.3大都为高压缩性土壤，压缩系数非常高，发生自重的话，很容易降落下沉，改变结构物的外形，甚至导致结构物破裂，严重影响正常使用。

1.4抗剪强度比较弱。软土的快剪粘合力大约是10kPa，快剪内摩擦角在5度之内一旦地基的抗剪强度难以负担上层结构的重量，地基必然出现不同程度的龟裂和破坏现象。

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1.5触变性和流动性比较明显。长期抗剪能力是普通抗剪能力的0.5倍，如果地基受到外界干扰和波动的话，会马上降低其原有的稳定性和强度。 2预应力管桩施工工艺 2.1前期准备

从平常打桩经验中我们得知，桩锤最好满足粧重在0.5到1.0之间，在高铁基地中桩锤重量一般在5吨到8吨之内，如果是粉土粉沙层和软土地址比较严重的话，最好是选择柴油锤击桩机。

第一步、清理地表、平整土地。要清理地基施工场地，使土壤坚实后采用工作垫层回填，回填填料一般选择厚度大于50厘米的山皮。粒径如果太大的话会影响沉桩质量，所以一般地基工程选择粒径在10厘米之内的碎石或者山土皮。施工场地一定要保持整洁平滑，排水渠道也要畅通，大多数工程会设置横向排水坡和路堤外排水深沟。

第二部、审核桩位。桩位的设置要按照工程现场加密控制点和水准点的位置安排，桩位固定后，以插有顶部涂满红色油漆的短小竹签为标记。然后以竹签处为圆心，以500米为直径绘制一个圆圈。沉桩实施之前还要对桩位进行二次复审。 2.2开始喂桩、压桩

第一步、检查桩机性能，确定设备工作一切正常，对移动设备实施就位、对中和调直，做好桩机就位前的检查工作。

第二部、借助桩机单点起吊实施自动喂桩；单点起吊之前要标出记号，记号通常以米为单位长度，开口桩尖与桩底要焊接结实（如图1所示）；起吊时，首先起吊桩锤，等到桩锤与地面相距5米左右时，停止桩锤起吊，开始实施管桩起吊；最后，同一时间内起吊桩锤和管桩、那么什么时候实施插桩呢，插桩要等到桩底与地面相距35米左右，起吊过程完全停止后在进行。在插桩过程中，桩尖与桩位处的白线圈吻合后，插入地内，同时停止桩锤和管桩的沉降，审核桩位偏差是否保持在两厘米的范围内。桩位偏差检查合格后，借助两台轴线互相垂直的经纬仪对管桩的垂直度进行调节，使垂直度不存在任何偏差。桩机导架要是与管桩位置不平衡的话，会影响桩的垂直度，所以最后要做的工作是，调整桩机导架使之与桩保持高度的平衡，避免桩沉降。垂直度调节后，下沉桩锤和桩，使之在自身重力下进入土中，这时便可进行沉桩工程。

2.3开始沉桩

在开始沉桩时，由于土质较软，下沉幅度比较大，所以刚开始要用轻锤，沉桩逐渐平稳、加深后，要逐渐增大其捶打高度和强度。桩锤、桩身和桩帽要在工作人员的协调下始终保证在一个水平线上，好要确保桩身的垂直度。特殊情况下还需要调整桩锤和桩架导杆的方向，避免

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偏心捶打管桩对管桩产生的破坏。要注意的一个关键是在沉桩过程中，所有的桩都要一次性、不间断打完，不可中途暂停后继续。 图1 2.4焊接桩头

桩头的焊接方式采用端板式焊接法，焊接时间是在下节桩的桩头与地面相隔70厘米左右，锤击过程停止以后。焊接前要保持端头板的干净清洁。上节桩的中心线与下节桩的中心线误差要保持在2毫米内。开始焊接时，先加焊一个点进行整体固定。桩的垂直度偏差要控制在0.2%内，然后确定端板处没有裂缝出现。一切检查工作完毕后，焊接桩身的四个点将其固定住，为避免焊接区出现变形，保证焊接质量，一般采用的焊接方式是对称焊接。焊接缝隙要平滑、圆满、工整，外型上不得出现咬痕、裂缝、渣滓和焊瘤。油漆的涂抹要等到装接头自行冷却后进行。如图2、图3所示。 图2 图3 2.5控制桩顶标高

管桩被送到桩顶高标时，要想保证桩顶标高符合工程要求，要在打桩前制定基准面的高度，踏踏实实测量送桩器余尺，要确保桩顶标高的误差掌握在14厘米范围内。 2.6开始停止锤桩

根据桩顶标高的实施要求和国家铁路方面对地基工程的施工技艺标准，一般情况下，停锤要控制在落锤高度值达到最大，每次击锤贯入度在2毫米之内时进行。 2.7做好沉桩相关记录工作

桩号、桩长、桩的规格和尺寸、桩顶标高、击锤贯入度、焊接平滑度、送桩前的位移等相关沉桩数据应该由专门人员负责记录、整理和归档。记录完毕后经工程监理师审核签字。 3预应力管桩在施工中应注意的问题 3.1压桩试验

施工前要通过压桩试验，得出压桩力与单桩承载力的关系指数，检验单桩极限负荷能力是否满足施工规划，一切符合工程设计后下发作业指导建议书。 3.2控制好挤土和振动