樊颖
中交路桥北方工程有限公司北京市101100
摘要：本文介绍了预应力管桩的基本理论，结合预应力管桩设计的主要内容，阐述了预应力管桩复合地基在公路工程应用中的注意事项，指出预应力管桩具有桩身质量好、强度高、成本低等优点。
关键词：公路工程；软土地基；预应力；管桩复合地基
近些年来，随着城市化建设进程的不断加快，公路交通网络越来越完善，施工技术水平越来越高，桩基施工问题成为了道路建设的重要内容。因为预应力管桩施工简单、污染小、施工工期短、造价低等优势，在桩基施工中得到了普遍应用]。针对软土地基施工而言，预应力管桩复合地基的建设，可以有效提高路基的承载力、减小施工后沉降、降低总沉降量，避免发生桥头“跳车”等现象，值得深入研究探讨。
1预应力管桩复合地基设计
1.1预应力混凝土管桩的特点
（１）节能、环保且桩身质量好。由于桩是工厂化制造，其生产已经工业化、程序化，材料经过严格筛选，管桩经过离心成型及高温养护，制造工艺先进，质量检验完善，是现场制作的其他桩型所不具备的。
（２）沉桩施工工艺简单，质量易控制，施工进度快。管桩运输吊桩方便，接桩快捷，可根据不同配桩控制桩长以适应不同地质情况，同时成桩后不要养护时间，可大大缩短施工工期。
（３）与其他软土地基处理方法相比，单桩承载力高，处理深度大。
（４）在高速公路软土地基处理中应用，工程安全风险小，工后沉降控制有效。
2预应力管桩复合地基的经济性
在软土地基施工中，其处理方法并不少，然而应用的复合地基方法相对较少，主要包括柔性桩法、高强度预应力管桩法、低强度混凝土桩法、散体粒料桩法。无论哪种方法，均具有自身优势与劣势，可以在相关工程中予以应用。在满足软土地基施工要求的基础上，需要对工程经济效益进行分析，其影响因素主要包括桩的材料、密度、长度。
因为软土地基属于柔性，而预应力管桩属于刚性，在疏桩设计中，为了对预应力管桩“上刺”入路堤数量值进行有效控制，需要在预应力管桩顶部设置桩帽，并且在桩帽顶部设置褥垫，进而分散路基荷载应力，实现软土地基的有效处理，合理调整预应力管桩的分布，平衡土体荷载，充分发挥管桩与土体的作用，增强软土地基的强度。现阶段，复合地基承载力即沉降计算的行业标准还不明确，在实际工程中，需要慎重确定管桩间距与桩帽大小，如果管桩间距过大、桩帽太小，就会增大管桩之间的承载力，使得管桩之间的土体沉降超出标准值，无法正常运行；反之，管桩间距过小也不行，这样会导致工程造价超出预算，影响工程施工的经济效益。所以，在实际施工中，一定要结合工程的实际情况予以慎重选择。
3预应力管桩设计的主要内容
（１）重视桩间距的确定
采用预应力管桩复合地基加固地区，地基土工程性质一般较差，处理深度较大，其设计核心思想是让桩体承担更多路堤荷载来有效地减少沉降，但过小的桩间距会使桩侧摩阻力以及桩间土的承载力不能得到充分发挥，适当地增加桩间距对发挥地基土的承载能力是有益的，也是经济的。从这个角度来讲采用较大的桩间距是合理的，但桩间距过大会使桩顶应力相对集中，从而产生过大的沉降，达不到地基处理的目的。
（２）重视桩帽置换率的确定
桩帽的作用主要体现在将更多的荷载通过桩帽传递到桩体上，使得预应力管桩的承载能力得到更充分的发挥，随着桩帽尺寸的逐渐增大，复合地基的沉降量将逐渐减小，这是因为随着桩帽尺寸的增大，复合地基的置换率便在逐步提高，而桩间土所承担的荷载也在逐步减小，同时桩帽大小的调整还可以改变桩顶的应力集中程度，桩帽越大桩体向上顶起的上刺量就越小，桩与土的不均匀沉降就越小。但桩帽尺寸太大则不经济（其极限就是桩阀基础），桩帽尺寸太小则土拱效应不足，相同的桩间距因桩帽尺寸较小，则桩间土承担荷载相对较多，地基土发生破坏或剪应力穿透整个路堤的可能性就越大，路堤顶面就越容易出现不均匀沉降。因此，如何合理确定桩间距和桩帽尺寸是预应力管桩复合地基设计的主要内容之一。由于桩间距和桩帽置换率的确定，与路基的填土高度、填料性质、下覆软土的物理力学性质密切相关，设计时宜根据具体断面情况反复试算，通过不断调整桩间距的大小及桩帽尺寸的大小，来组合试算复合地基的稳定性及沉降量大小，使得管桩复合地基加固方案既能满足公路规范的相关要求，又安全经济合理
（3）褥垫层的确定
褥垫层是混凝土基础和地基土的中间层，当它达到一定厚度时，可以协调管桩和地基层之间整体变形，保证各层之间的平整性。同时，还能使桩身应力分布更加均匀，保证桩体发挥承载力。当褥垫层的厚度设置过小时，就会出现桩体应力集中的现象，使桩间土的承载能力得不到很好的发挥；反之，若褥垫层厚度设置过大，桩体的承载能力就会因过厚的垫层扩散作用而得不到充分的利用。所以说，设计合理的褥垫层厚度对提高预应力管桩的承载力具有重要的作用。
（４）重视桩长的确定
对于深厚软土地基，只要桩长穿过软土层到达相对较硬的土层，通常就可较好地控制地基的沉降变形，桩长的确定宜以打穿软土层为主，不一味地追求桩长到达很硬的土层，在一般路段的桩长设计中，桩长的具体取值应根据软基的沉降稳定性计算确定。初步设计阶段或没有试验参数时，也可参照以下经验取值：即桩端进入下卧硬土层的深度，对于粘性土、粉土，一般不宜小于２倍桩径；对于砂性土，一般不宜小于１．５倍桩径；对于碎石类土，一般不宜小于１倍桩径。
4预应力管桩复合地基应注意的问题
4.1重视试桩工作
试桩的目的是测试软土地基的设计参数是否合理。例如，通过测试桩，可以验证桩间距、桩帽更换率和桩长等设计参数是否能够满足公路工程的相关规范和设计要求。对于不合理的设计，可以及时纠正和修改。避免施工过程中不合理的设计影响工程质量和进度。
4.2重视施工顺序
由于在管桩沉桩的过程中，容易产生超孔隙水压，影响地基的质量。因此，在施工的过程中，应采用由内而外的施工顺序，最大限度促进孔隙水压的消散。另外，可以在管桩施工区域打设一定数量的塑料排水板也有利于加快超孔隙水压力的消散。同时还能进一步提高软土的强度。
4.3重视桥涵构筑物处的施工
要注意重视桥涵构筑物处的施工顺序。一般来说，在桥头段落，应该先进行预应力管桩复合地基的施工，再开展桥头钻孔的施工。如果先进行桥头钻孔再进行管桩施工，那么很容易在管桩施工的过程中，使已经做好的桥头钻孔灌注桩发生位移，影响其施工和耐久性。
4.4重视预应力管桩施工质量问题的善后处理
在施工过程中，如果预应力管桩存在位移、断桩等质量问题，必须采取相应措施进行低应变测量。首先，应统计管桩的偏差、倾斜和断桩，然后根据地质条件和工程质量进行调整。一般来说，当遇到管桩质量问题时，应首先停止施工，并检查每根管桩的质量。偏置管桩应进行加固，以确保桩两侧的平衡。对于破损的桩，用新桩替换它们。
5结束语
对于软土公路，选择预应力管桩作为软土地基处理材料，不仅具有施工操作简单、工期短、承载力大、质量高的优点，而且可以提高工程的经济效益，促进交通的可持续发展。然而，预应力管桩仍然存在抗剪性能差和易断桩的缺点。因此，在公路工程建设中，要学会扬长避短，合理设计桩间距、桩长和承台参数，充分发挥预应力管桩的优势。
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