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中图分类号： U459.2文献标识码：A 文章编号
提要：结合预应力管桩在青岛滨海公路南段二期工程中的实践应用，介绍了预应力管桩的设计原理及施工方法，总结了施工过程中的注意事项,为工程施工提供参考。
Abstract: combined with prestressed pipe pile of the southern coastal highway in Qingdao the practice of the second phase of the project application, this paper introduces the design of the prestressed pipe pile principle and construction method, and summarizes the matters needing attention in the construction process, for engineering construction to provide the reference.
一、工程概况
青岛滨海公路南段二期工程（青岛海底隧道黄岛端连接线工程）西起已建成的滨海公路，东接青岛海底隧道出口收费广场。设计等级为一级公路，双向六车道。其中K5+200-K6+071.62段位软基路段。根据地质勘察报告、设计文件及工程实际，对K5+200-K5+900段采用强夯（低能量）+预应力管桩的处理方案。预应力管桩桩位在平面呈正方形布置，桩间距2.5米，桩长12-17米。管桩采用预应力高强混凝土管桩PHC（AB型），混凝土强度等级采用C80，直径为400mm，壁厚80mm。设计单桩承载力≥700KN，复合地基承载力≥130KPa。预应力管桩采用静压方式。
二、预应力管桩复合地基工作原理
由于预应力管桩顶部设置桩帽，在桩帽的顶部设置碎石垫层和钢塑格栅，路基受力时，桩和桩间土同时受力：当桩端持力层容许承载力较高时，由于桩的刚度较大，桩体变形较小，桩和桩间土的相对位移也较小，这时桩的侧摩阻力的特性不能完全利用或为负摩擦阻力，而桩的端阻力较大；当桩端持力层为相对持力层时，桩间土沉降量较大，而桩沉降较小，桩和桩间土发生相对位移，侧摩阻力发生作用，但在加筋碎石垫层的作用下，桩所分配的荷载逐渐增大，进而加大桩的沉降，桩的沉降又加大土的变形，最终达到桩和桩间土变形协调，沉降稳定。
三、预应力管桩施工
为确保预应力管桩施工能满足工程安全、质量、费用、进度等方便的要求，使其达到预期的效果，必须按照严格的施工程序。
图-1：施工工艺流程图
1、定位放线，确定桩位：清理并整平施工场地，根据设计图纸，对桩位进行精确放样，桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,根据需要做好标识:钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反应在送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。
2、桩机就位：在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。
桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。
3、压桩：①管桩吊运及插桩。单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法。管桩起吊运输过程中应平稳轻放，以免受振动、冲撞。管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m-1.0m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。
②在压桩开始阶段，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以2.0m-3.0m/min速度为宜。在初期2-3m的压桩范围内应重点观察控制桩身、机架垂直度，并在压桩过程中需要经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况并做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。
③接桩。根据具体桩位的桩长，按照“长桩在下，短桩在上”的原则进行组合，将首节管桩压至桩头距地面0.5-1.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。下节桩桩头应加上导向箍，便于上节桩就位。上下两节端头板对齐并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大，应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由两名工人对称施焊，焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平）。焊接完成后，自然冷却8min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。如果有多节管桩，重复以上工序即可。
④送桩及截桩。当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。选用送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，要有足够的强度和刚度。送桩器下面设置桩垫，桩垫应厚度均匀并且与桩顶全断面接触。用水准仪确定地面标高，标出送桩深度，送桩过程中要动态检查送桩深度，准确地将送桩送至设计标高。同时送桩器上要标出最后1m的位置线，详细记录最终压力值。送桩前用水准仪确定地面标高，并在送桩杆上作标记，送桩过程中要跟踪，动态检查送桩深度，送桩器下面设置桩垫，桩垫应厚度均匀并且与桩顶全断面接触。当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。截桩要求必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。
4、终止压桩：正常情況下按设计压桩力送桩，达到设计高程后持荷（正常压力）10min且每分钟沉降时不超过2mm后方可结束送桩；非正常情况下桩长按双控标准执行。
5、桩帽施工：管桩施工结束后，经检验合格，进行桩帽施工。
四、预应力管桩施工注意事项
1、预应力管桩的进厂检测及堆放
管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。
现场管桩堆放场地应平整，采用软垫(木垫) 按二点法做相应支垫。当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。
2、施工场地要求
根据地质报告及对现场情况的调查，确定地下孤石、管线、废弃结构物等障碍物的位置。压桩施工过程中，要对周围涵洞、管线等相邻构筑物的影响进行监测，作好记录。
3、降低挤土效应的危害
管桩在压入土中后，会将桩身周围的土体向旁侧挤压，而占据原来地基土的空间，尤其在桩位较密集或者靠近既有结构的位置，容易因原土体被扰动而产生土体隆起，导致管桩上浮，同时挤土效应产生的水平压力容易导致桩身产生水平方向的挠曲变形，影响桩体承载力。如果附近有建筑物或地下管网，容易遭到破坏。
除设计时应采取合适的桩间距、开口型桩尖降低挤土效应外，施工中应合理安排施工顺序，按照“先内测，后外侧；先长桩，后短桩”的原则进行压桩或采用间隔跳打法；也可采用二次送桩的方式等减缓挤土效应。对于涵洞、桥梁等构筑物周围的管桩施工，应先进行靠近构筑物的一侧施工，后进行远离构筑物一侧施工。
对管桩沉桩质量基地及处理效果检测要求：管桩沉桩完成后进行检测，小应变检测数的5%。大应变为桩数的的0.5%，且不少于5根。复合地基承载力的检测频率不小于总桩数的0.3%，且每个施工作业点不少于3根，随机抽取，检测桩分布均匀。
5、沉降观测
施工过程中应注意观测填筑过程中或以后的地基变形，对路基施工进行动态观测。包括稳定性观测和沉降观测。
五、结论
预应力管桩在青岛滨海公路南段二期工程中的应用，取得了良好的效果。该工艺较其它软基处理施工工艺，施工噪音低、污染小，施工工期短，施工文明程度高，施工质量容易控制。通过对预应力管桩和复合地基的检测，预应力管桩和复合地基承载力均达到设计要求。建议根据工程地质、工期、费用等方面灵活选择应用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
提要：结合预应力管桩在青岛滨海公路南段二期工程中的实践应用，介绍了预应力管桩的设计原理及施工方法，总结了施工过程中的注意事项,为工程施工提供参考。
Abstract: combined with prestressed pipe pile of the southern coastal highway in Qingdao the practice of the second phase of the project application, this paper introduces the design of the prestressed pipe pile principle and construction method, and summarizes the matters needing attention in the construction process, for engineering construction to provide the reference.
一、工程概况
青岛滨海公路南段二期工程（青岛海底隧道黄岛端连接线工程）西起已建成的滨海公路，东接青岛海底隧道出口收费广场。设计等级为一级公路，双向六车道。其中K5+200-K6+071.62段位软基路段。根据地质勘察报告、设计文件及工程实际，对K5+200-K5+900段采用强夯（低能量）+预应力管桩的处理方案。预应力管桩桩位在平面呈正方形布置，桩间距2.5米，桩长12-17米。管桩采用预应力高强混凝土管桩PHC（AB型），混凝土强度等级采用C80，直径为400mm，壁厚80mm。设计单桩承载力≥700KN，复合地基承载力≥130KPa。预应力管桩采用静压方式。
二、预应力管桩复合地基工作原理
由于预应力管桩顶部设置桩帽，在桩帽的顶部设置碎石垫层和钢塑格栅，路基受力时，桩和桩间土同时受力：当桩端持力层容许承载力较高时，由于桩的刚度较大，桩体变形较小，桩和桩间土的相对位移也较小，这时桩的侧摩阻力的特性不能完全利用或为负摩擦阻力，而桩的端阻力较大；当桩端持力层为相对持力层时，桩间土沉降量较大，而桩沉降较小，桩和桩间土发生相对位移，侧摩阻力发生作用，但在加筋碎石垫层的作用下，桩所分配的荷载逐渐增大，进而加大桩的沉降，桩的沉降又加大土的变形，最终达到桩和桩间土变形协调，沉降稳定。
三、预应力管桩施工
为确保预应力管桩施工能满足工程安全、质量、费用、进度等方便的要求，使其达到预期的效果，必须按照严格的施工程序。
图-1：施工工艺流程图
1、定位放线，确定桩位：清理并整平施工场地，根据设计图纸，对桩位进行精确放样，桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,根据需要做好标识:钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反应在送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。
2、桩机就位：在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。
桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。
3、压桩：①管桩吊运及插桩。单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法。管桩起吊运输过程中应平稳轻放，以免受振动、冲撞。管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m-1.0m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。
②在压桩开始阶段，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以2.0m-3.0m/min速度为宜。在初期2-3m的压桩范围内应重点观察控制桩身、机架垂直度，并在压桩过程中需要经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况并做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。
③接桩。根据具体桩位的桩长，按照“长桩在下，短桩在上”的原则进行组合，将首节管桩压至桩头距地面0.5-1.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。下节桩桩头应加上导向箍，便于上节桩就位。上下两节端头板对齐并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大，应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由两名工人对称施焊，焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平）。焊接完成后，自然冷却8min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。如果有多节管桩，重复以上工序即可。
④送桩及截桩。当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。选用送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，要有足够的强度和刚度。送桩器下面设置桩垫，桩垫应厚度均匀并且与桩顶全断面接触。用水准仪确定地面标高，标出送桩深度，送桩过程中要动态检查送桩深度，准确地将送桩送至设计标高。同时送桩器上要标出最后1m的位置线，详细记录最终压力值。送桩前用水准仪确定地面标高，并在送桩杆上作标记，送桩过程中要跟踪，动态检查送桩深度，送桩器下面设置桩垫，桩垫应厚度均匀并且与桩顶全断面接触。当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。截桩要求必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。
4、终止压桩：正常情況下按设计压桩力送桩，达到设计高程后持荷（正常压力）10min且每分钟沉降时不超过2mm后方可结束送桩；非正常情况下桩长按双控标准执行。
5、桩帽施工：管桩施工结束后，经检验合格，进行桩帽施工。
四、预应力管桩施工注意事项
1、预应力管桩的进厂检测及堆放
管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。
现场管桩堆放场地应平整，采用软垫(木垫) 按二点法做相应支垫。当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。
2、施工场地要求
根据地质报告及对现场情况的调查，确定地下孤石、管线、废弃结构物等障碍物的位置。压桩施工过程中，要对周围涵洞、管线等相邻构筑物的影响进行监测，作好记录。
3、降低挤土效应的危害
管桩在压入土中后，会将桩身周围的土体向旁侧挤压，而占据原来地基土的空间，尤其在桩位较密集或者靠近既有结构的位置，容易因原土体被扰动而产生土体隆起，导致管桩上浮，同时挤土效应产生的水平压力容易导致桩身产生水平方向的挠曲变形，影响桩体承载力。如果附近有建筑物或地下管网，容易遭到破坏。
除设计时应采取合适的桩间距、开口型桩尖降低挤土效应外，施工中应合理安排施工顺序，按照“先内测，后外侧；先长桩，后短桩”的原则进行压桩或采用间隔跳打法；也可采用二次送桩的方式等减缓挤土效应。对于涵洞、桥梁等构筑物周围的管桩施工，应先进行靠近构筑物的一侧施工，后进行远离构筑物一侧施工。
对管桩沉桩质量基地及处理效果检测要求：管桩沉桩完成后进行检测，小应变检测数的5%。大应变为桩数的的0.5%，且不少于5根。复合地基承载力的检测频率不小于总桩数的0.3%，且每个施工作业点不少于3根，随机抽取，检测桩分布均匀。
5、沉降观测
施工过程中应注意观测填筑过程中或以后的地基变形，对路基施工进行动态观测。包括稳定性观测和沉降观测。
五、结论
预应力管桩在青岛滨海公路南段二期工程中的应用，取得了良好的效果。该工艺较其它软基处理施工工艺，施工噪音低、污染小，施工工期短，施工文明程度高，施工质量容易控制。通过对预应力管桩和复合地基的检测，预应力管桩和复合地基承载力均达到设计要求。建议根据工程地质、工期、费用等方面灵活选择应用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。