摘要：介绍了带帽 PTC控沉疏桩加筋复合地基在苏州地区市政道路工程中软基处理施工技术的应用，并就与其他施工方法做了简要比较。 关键词：带帽；PTC预应力薄壁管桩；加筋复合地基；施工技术
Abstract: This paper introduced the hooded PTC control with sparse pile reinforced composite foundation in soft foundation treatment in the municipal road projects in the Suzhou area of construction technology applications, and a brief comparison with other construction methods.
Key Words: hooded; PTC prestressed thin-walled pipe pile; reinforced composite foundation; construction technology
中图分类号: U416.1文献标识码：A 文章编号：
0引 言
苏州的地表形态的形成是由于2亿年前的印支运动和后来的燕山运动以及长江无数次的冲击及密布的湖泊不断演变，造就了苏州的湖荡平原地质。本文所涉工程所在地软土普遍发育，软土为沿线的主要不良体质体，其岩性以淤泥、淤泥质粉质粘土为主，流塑状，具有天然含水量大、淤泥中有机质含量高、高压缩、土的力学强度低等特点，工程性质极差，尤其在地震作用或震动荷载的作用下，易产生侧向滑移、不均匀沉降等工程地质灾害，对路基及构筑物的稳定性影响较大。本工程是苏州吴江地区市政道路第一次采用带帽PTC 控沉疏桩加筋复合地基施工技术，经验证，取得了良好的效果。
1工程案例
芦荡路工程（松陵大道至花园路），位于吴江市南部新城区内，软基处理起止桩号为K0+300～K2+894，全长约2.5km。PTC管桩采用先张法预应力混凝土薄壁管桩，其外径为φ400mm，壁厚7cm,混凝土强度为C60，桩长12～23m不等。
管桩采用静压法施工，通过静力压桩使桩体直接进入持力层，利用管桩的挤土效应压缩桩间土体，充分发挥桩土共同作用。为了调整桩土应力比，充分发挥桩的作用，采用疏化桩距的方法，道路横向44m宽，标准断面下机动车道部位间距为3.125m，两侧非机动车道及人行车道下为3.5m。为了防止应力集中而产生较大的桩顶刺入，在桩顶设置托板，即双面配筋的现浇C25钢筋混凝土板桩帽。采用带帽的疏桩结构，使路堤的应力通过桩帽集中在桩体上，利用 PTC 管桩承受竖向荷载大的特点，达到提高地基承载力和稳定性的目的。
同时，在桩顶设置级配碎石加筋褥垫层，即在40cm垫层内铺设2层高强双向钢塑复合土工格栅（2层间隔20cm），利用土工合成材料的高强度、韧性等力学性能，分散级配碎石褥垫层所受应力，提高地基承载力和路堤的稳定性。
1.1 施工工艺流程
施工准备→场地清理→平整、压实至87%→桩位放样→桩机就位→吊桩→压桩→接桩→压桩至设计标高→检桩→桩帽施工→第一层级配碎石砂垫层铺设→第一层钢塑格栅铺设→第二层级配碎石砂垫层铺设→第二层钢塑格栅铺设→第三层级配碎石砂垫层铺设→验收。
1.2施工准备
1）技术准备：根据设计图纸和现场实际情况，编制施工组织设计。
2）机械准备：根据设计承载力确定静压桩桩机的型号、接头连接形式、桩尖类型。
3)材料准备：PTC 管桩采用工厂化预制，选择有资质、信誉好的专业生产厂家。在每批次的 PTC 桩进场之前，进行随机抽样抗弯检验，其规格、质量必须符合设计及规范要求，并应有出厂合格证明。
1.3路基基底处理
先清除地表的杂草、表层土等，整平地表。处于水塘段落的路段，先在路基外侧筑坝抽水、清除淤泥后，路基坡脚全幅范围内分层填筑40cm厚6%灰土，平整压实至设计桩顶，压实度≮87%，并形成≮ 2%的外向横坡。路基外侧开挖纵横向临时排水沟，降低地下水、疏干地表水，确保施工场地干燥、平整，避免施工期间长期积水。
1.4桩位放样
根据设计要求绘制布桩图。根据布桩图进行准确放样，用全站仪、钢尺定出每排桩位轴线和路基边桩然后放出逐桩中心,用消石灰作出桩位的圆形标记，并用小木桩标记桩的中心位置。
1.5桩机就位
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。
1.6压桩
当桩体混凝土强度达到设计强度的100%时，方可进行压桩施工。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平稳轻放，以免受振动、冲撞。先拴好吊装用钢丝绳及锁具，用钢丝绳绑住桩身单点起吊，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横向油缸移动桩机调整对中，同时利用相互垂直的两个方向的经纬仪检查垂直度（在距桩机约 20m 处，成 90°置经纬仪各1台），垂直度偏差控制在0.5%以内，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。超差必须及时调整，须保证桩身不裂，必要时拔出重插，不得采用强拔的方法快速纠偏，容易将桩身拉裂、拉断。
应在第一节桩入土 30～50cm 后检查和校整垂直度。开动压桩装置后，严格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在 1～2min/m，最大压桩力不得大于单桩桩身强度的竖向承载力设计值。为防止压桩机对已完成桩头的破坏，桩顶高程应低于地面 10cm。压桩顺序按“从内侧向外侧、每根桩先长桩后短桩”的顺序施工，在压后一排桩之前必须检查前一排桩的偏位情况。压桩结束后通过锤球法检查桩的打入深度，并记录每根桩的实测深度。
1.7接桩
采用焊接法接桩。作业时其下节桩的桩头应高出地面 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≯ 2mm。上下桩如有空隙，用锲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施焊，以减少焊接残余变形引起节点弯曲。 焊接层数不得少于 2 层，层间焊渣要清理干净， 焊缝应达到三级焊缝要求。接桩处的焊缝应自然冷却 8～15min，严禁用水冷却。对外露铁件刷防腐漆后，压入土中。
1.8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。送桩工具的中心线与桩身吻合一致方能送桩，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。
1.9终止压桩
正常情况下按设计压桩力送桩，达到设计高程后持荷（正常压力）10min，且沉降量不超过 2mm/min 后方可结束送桩。为了便于控制终止压桩时机，必须详细记录压桩过程的压力与桩体入土深度，了解桩尖入持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。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设计单位，分析和找出原因后采取处理措施。
1.10截桩
如需截桩，应有截桩后确保管桩质量的措施，严禁使用大锤硬砸，应先将不需要截除的桩身部用钢箍包紧，然后沿钢箍上沿凿槽打穿，再用锤打下，用气割法切断钢筋。
1.11 PTC管桩桩帽施工
PTC桩施工完毕，经验收合格后，即可进行桩帽施工。在桩头位置按设计尺寸开挖桩帽土体，修整形成土模。按照设计要求绑扎钢筋，浇注混凝土并养护。当混凝土达到设计要求的强度后，方可进行级配碎石砂加筋垫层的施工。
1.12 级配碎石加筋垫层施工
1)级配碎石垫层施工：①级配碎石垫层由未风化的干净砾石或碎石，自然级配，粒径为20～40mm，含泥量＜3%；②铺设垫层采用填筑法分段铺设，用自卸汽车将碎石运到施工场地，推土机整平，分层压实，铺筑第一层碎石（厚10cm），推土机整平，碎石缝隙用石屑填充，用激振力200kN以上的振动压路机稳压1～2遍，再振压3～4遍，密实度要达到 93%。如需起拱，其起拱度应符合设计要求；③垫层横向应延伸出坡脚外 1m，在桥头台前，纵向应伸出坡脚外 1m，以利排水，两端应采用砌片石或其他方式防护，以免材料流失，严禁使用包边粘土将垫层包裹；④复合地基碎石垫层施工应在桩体施工完成并检验合格后进行。
2）钢塑格栅施工：①钢塑土工格栅质量满足设计及规范要求，钢塑格栅的技术指标应满足纵横向抗拉强度≮80kN，最大负荷延伸率≯3%；②铺设前应认真平整场地，清除 杂物、石块等；③土工格栅主受力方向应顺路堤横断面方向全幅铺设，横断面方向不能搭接。桥台台后土工格栅主受力方向沿路堤纵向铺设；④碎石砂垫层如设置有多层土工格栅，上下接缝应交替错开，错开长度为 50cm；⑤铺设土工格栅时，保持其连续性，不要出现扭曲、折皱、重叠的现象，要求尽量拉伸；⑥为保持土工格栅的整体性，土工格栅的连接采用绑扎锚固法，要求连接强度不小于格栅强度；⑦土工格栅铺好后尽快进行填土，避免长时间暴晒；⑧土工格栅上下界面处填土其最大粒径≯6cm，以免穿透、击破土工格栅，摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。
2 施工方法及其比选
对于软土，目前较成熟的处理方法有三类：置换法、预压排水固结法和复合地基法。置换法主要针对浅表层不良土质，预压排水固结法及复合地基法主要针对较深层不良土质。
2.1置换法处理不良土质的方案比较
置换法相对于预压排水固结法和复合地基法综合考虑施工工艺、造价、环境影响及改良效果等因素，虽然施工简单、造价最低、质量可靠，但主要针对浅表层不良土质的处理。本工程淤泥质土埋深普遍在-8.0～-18m不等，故不推荐采用。
2.2预压排水法处理软基方案比较
该法分加载系统和排水系统进行比较。加载系统经比较认为一般填土路基施工工艺简单，不需特殊材料，对环境影响小，故推荐采用。根据本地区的地址条件，不设竖向排水体，一般推荐采用等超预压的方案。
2.3复合地基法处理较深层软基方案比较
复合地基法是较为成熟可靠的处理方法，主要方法又可分为水泥浆深层搅拌桩法（湿喷法）、水泥干粉喷射搅拌桩法（粉喷桩法）、砂（碎石）桩法和预应力管桩发（主要是PTC桩）。
粉喷桩法在项目区域有较丰富的施工经验，经实践验证，处理效果可靠，加固深度可达12m，但水泥干粉对环境污染较大；而湿喷桩法施工工艺稍复杂，造价和粉喷桩接近，水泥浆对环境污染小，有效加固深度最大可达15m，故一般情况下当桩长≤15m时，推荐采用湿喷桩。预应力管桩在处理深层软土，控制沉降方面有良好效果，在软土较深，桩长≥20m且沉降量较大时推荐。
2.4预压排水固结法与复合地基法比较
对于软土地基处理，两者均可减少路堤的工后沉降，增强地基稳定性能，但是前者需较长的预压期，预压期间地基横向位移较大，对构造物有一定的水平向剪切力，且对路基总沉降量影响较大，故仅推荐在一般路基路段使用，当总沉降量较大采用该方法时，可（等）超载加速排水固结，而后者既可减少总沉降量，又不需较长的预压期，对提高地基承载力效果较好，故在构造物基底、台背、桥头及不满足要求的路段推荐采用，但造价相对较高。
3结束语
PTC 管桩带帽后结合加筋褥垫层形成刚性桩复合地基，可大大提高地基的承载力和稳定性，有效控制工后沉降、总沉降，对深层地基加固处理效果可靠，施工方便。与同类软基处理方法相比，对沿线居民干扰小，环保文明，社会效益明显，应用前景广泛。
参考文献
[1]余闯.桩承式加筋路堤理论及应用.上海:同济大学出版社，2010-12
[2]徐至钧.软土地基和预压法地基处理.北京:机械工业出版社,2004-08
[3]刘景仁.地基处理与实例分析. 北京:中国建筑工业出版社,1998-05
[4]先张法预应力混凝土管桩标准图集.苏G03-2002
作者简介：黄效斌（1979?），男，工程师，国家注册监理工程师。现江苏建科建设监理有限公司从事监理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。