尾矿库区PHC桩加筋法静压桩施工工程管理经验探讨

李东毅　吴萍　黄德敏

摘 要：通过介绍PHC桩加筋法在某高速公路尾矿库段落的应用，针对尾矿库特殊环境，分析总结了PHC桩静压施工过程中工程管理措施及经验，并通过施工结果印证了尾矿库内PHC桩施工质量和安全满足工程规范要求，可为其他类似工程建设提供参考。

关键词：PHC桩；尾矿库区；静压桩；工程管理

中图分类号：TU753.3；TU712.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.087

随着高速公路建设的快速发展，高速公路将会遇到不同的地形及地质条件，尤其是“遭遇”尾矿库区域深厚层软土地质条件，面临的设计及施工环境更为复杂，工程处理难度等级提高。一般的软基处治技术已无法解决此项问题，而采用PHC桩加筋复合地基处理则是一种创新尝试。但该项技术在高速公路软基处理中应用得较少，特别是在尾砂库区内复杂环境下应用得更少，相应的施工技术及管理经验缺乏。本文依托实际工程，对尾矿库区PHC桩加筋处治中静压桩施工及工程管理进行分析探讨，并为类似工程提供参考意见。

1 工程概况

广西桂平至来宾高速公路K172+110～K172+550段经过当地盘龙铅锌矿尾砂库区。该库区由A，B，C 3个池组成，如图1所示。A，B池设计总库容6.31×105 m3，总坝高15.5 m，A池内基本无积水，地表矿渣顶面平均高程约72.5 m，A池矿渣底部平均高程约52 m，矿渣土均厚约20.5 m。C池设计总库容量为4.24×105 m3，由数个深度约10 m、面积近千平米的重晶石采坑构成，实际填筑矿渣顶部高程为71.00 m，底部平均高程约51.5 m，C池尾矿渣矿渣土均厚约19.5 m。图1为高速公路与尾矿库交叉的位置。

2 PHC桩加筋法设计方案

尾矿库内多为低液限黏土和粉土，处于很湿～饱和，松散（A，B池为流～软塑状，C池呈软塑状）状态，尤其是C池，仍处于喷填生产中，地质情况复杂；同时，考虑库坝安全及矿方采矿问题，设计采用PHC桩加筋复合地基处理方案。PHC桩又称“预应力高强混凝土管桩”，属刚性桩，型号为PHC-400B-95-13-GB13476（即桩径0.4 m、壁厚95 mm、单根长度13 m的B型预应力高强混凝土管桩），桩身为C80预应力高强混凝土；桩位正三角形布置，A池和C池的桩帽尺寸为1.4 m×1.4 m×0.35 m，A池～C池连接段桩帽尺寸为1.2 m×1.2 m×0.35 m。试桩前，桩间距和平均桩长分别为A池桩间距2.6 m，平均桩长26 m，嵌入黏土（Qel）持力层不低于2 m；C池桩间距2.2 m，平均桩长28 m，嵌入黏土（Qel）持力层不低于4 m；A池～C池连接段桩间距2.2 m，平均桩长11 m，嵌入黏土（Qel）持力层不低于5 m。

3 试压桩试验

在尾矿库内组织PHC桩压桩施工，面临很大的技术、安全风险。为了降低管理风险，分别对A，C池进行试压桩试验，进而验证设计及施工参数。试压桩布设在尾矿池中部的设计桩位上，并在试压桩周边布设验证钻孔。试压桩内容包括以下几点：①压桩全过程记录，包括压桩深度、压桩力、终压力值等；②桩穿透土（岩）层能力，包括穿透硬夹层及进入持力层深度、持力层性质等评价；③桩接头类型及接头施工记录；④出现异常情况的详细记录等。具体的试桩试验参数如表1和表2所示。

通过试桩试验，进一步验证并优化了设计，A池填土平台厚度增加0.8 m，桩进入持力层深度减少了2 m，平均桩长减少2 m；C池填土平台增加0.8 m，矿渣土平均厚度减少3 m，平均桩长减少3 m。整个工程因此减少了约10 000 m的PHC管桩，降低了工程造价。同时，也相应地建立起了压桩施工质量、安全和进度控制体系，并进行了施工操练，为后续大规模施工储备了施工技术经验。

4 尾矿库区PHC桩压桩施工

4.1 PHC桩压桩施工流程

PHC桩的压桩施工流程如图2所示。

4.2 尾矿库区PHC桩静压桩施工管理关键点

多年的工程实践已经形成了一套较为标准的PHC桩施工工艺流程，但在尾矿库内进行PHC桩施工面临不同的复杂环境，除了按设计及规范要求PHC桩成品质量外，还需要重点控制以下施工技术关键点。

4.2.1 整平填土层填筑施工

在整平填土层填筑施工中，需注意以下3个关键点：①尾矿库内矿渣土属于软土，承载力低，在荷载作用下容易发生压缩沉降。整平填土层高度除了考虑地质情况和设计标高外，还应充分考虑压桩机及其施工作业时产生的荷载，预估足量沉降量，避免二次整平填土，影响施工。②整平填土施工时，如果直接堆土填筑，未分层压实，施工时填土层本身容易发生不均匀沉降，最終会影响到桩机控制及压桩施工质量。③尽管整平填土层考虑了设计标高因素，但桩顶标高的观测及确认不能以整平填土层标高为参考，应在坝体外进行导线点联测控制，尤其是在压桩达到设计终压力值之后，当桩顶设计标高比填土层低时，必须送桩。送桩时，应控制送桩深度，以免送桩深度过深而达不到标高。

4.2.2 压桩施工

在压桩施工中，施工技术关键点主要有以下几个：①选择合理的压桩顺序，控制压桩速度，减少挤土效应及孔隙水压力过大对沉桩质量的影响，同时减少压桩对尾砂库坝体稳定性的影响。本工程压桩顺序整体横向以路基中心线向两侧的方向推进，纵向从A池、C池北侧库坝向小桩号方向推进；局部根据现场情况采用跳压方式。②由于设计管桩较长，长径比较大，桩体垂直度对其抗弯性能影响较大，因此要求严格控制桩体垂直度。第一节桩插入地基0.5～1.0 m时，整桩的垂直度偏差不得大于0.5%，否则不能继续施工；压桩过程中，应保持桩身垂直度偏差不大于1%，否则应停止施工，找出原因并纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。③桩体混凝土完整性损坏后，会影响桩的承载力和耐腐蚀性。在压桩时，采用与桩径相匹配的夹具。夹具应避开直接接触桩身两侧的合缝位置。同时，应运用送桩器和截桩器分别送桩、截桩，避免桩体端头混凝土破损。④在填土平台填筑时，在设计标高顶的基础上预填了80 cm厚的土层，在压桩达到设计标高的桩顶形成一层保护土层，可避免桩头被桩机及其他物体碰损。终桩后，不能再送压至填土平台下的桩头，应及时截桩，避免压桩机移动时破坏桩体。⑤压桩时，注意每一根桩应一次连续压到底，接桩、送桩应连续进行，中间不得无故停歇。

4.2.3 接桩施工

在接桩施工过程中，需注意以下几个关键点：①根据地质资料及相邻桩施工情况接桩。施工前，采购不同长度规格的管

桩；施工时，选用合理的桩节组合，减少截桩后材料的浪费和接桩次数，单桩的拼接次数不宜超过3次。②管桩的连接采用端板焊接法，接头强度不应低于桩身强度，焊条的选用及焊接的质量应满足现行焊接规范要求。接桩时，下节桩的桩头宜高出地面1.0～1.3 m，且桩头处宜设导向箍，以便上节桩就位；上下节桩段应保持顺直，中心线偏差不宜大于2 mm，节点弯曲矢高不得大于桩段长的0.1%.接桩就位纠偏时，不得用大锤横向敲打。③对外露钢帽进行不少于3遍的涂漆，避免尾矿库内积水腐蚀。④尽可能地避免在桩尖端附近设计持力层时接桩。

4.2.4 终桩

终桩阶段，需注意以下几点：①本工程压桩以压桩力控制为主，桩长控制为辅，要求静压终压力不得低于设计值。②单桩施工达到终压值后，应进行终压连续复压，要求复压次数不少于3次。静压施工结束后，应逐桩进行稳压压桩。稳压压桩力不得小于静压终压力，稳定压桩时间宜为5～10 s。③做好观测措施，定时检测管桩的上浮量和桩顶水平偏位值，观测时间间隔应大于24 h。发现上浮现象时，应复压，可采用引孔施工或在桩位设置竖向排水体的方式消散孔壓。④应采取有效措施封住终压后的管桩管口，整平填土层上遗留的孔洞后，应立即回填或覆盖。

5 施工监测及应急措施

5.1 施工监测

由于PHC桩施工的位置距离尾矿库坝体的位置较近，在尾矿库上组织PHC桩压桩施工，除了控制PHC桩压桩施工质量之外，还要考虑PHC桩施工过程挤土效应对尾矿库坝体安全的影响。

本工程设计了地表位移观测桩、深层测斜管、分层沉降标、土压力盒及孔隙水压计等监测内容，编制了监测方案，并在施工过程中全过程跟踪监测，了解PHC桩压桩施工对尾矿库坝体、尾矿库内孔隙水、尾砂沉降及横向位移等影响规律及程度。根据现场监测发现，压桩施工对周围环境的影响距离在24 m以内。超过这个距离，则几乎没有影响。本工程中PHC桩压桩施工对尾矿库坝体稳定性的影响甚微，未观测到坝体出现开裂及大规模变形情况。

5.2 应急措施

为了应对尾矿库上PHC管桩施工引起坝体开裂变形及失稳问题，对尾矿库坝体进行了应急加固措施设计。一旦坝体出现开裂、大规模变形等情况，立即启动应急预案对坝体进行注浆及外围填土加固处理。

6 施工结果

6.1 单桩竖向承载力

6.1.1 单桩承载力抽检

根据设计要求，本工程单桩竖向承载力抽检15根。抽检结果显示，管桩竖向抗压极限承载力最小值为898 kN，最大值为998 kN，均满足设计单桩竖向承载力449 kN的要求。

6.1.2 沉桩工况

A，C池的压桩施工大致情况如表3所示。从表3可知，A，C池桩长差距均特别大，与地质的复杂情况吻合。沉桩终压力也远大于设计承载力，考虑沉桩过程对土体具有扰动影响，理论上来说，桩的承载力在静置一段时间后还会变大。这在某种程度上说明单桩承载力是满足设计要求的。

7 结束语

尾矿库区PHC桩加筋法静压桩施工中，压桩试验既是设计

的延续，也是施工技术准备，整平填土层是压桩施工的前提，压桩和接桩是静压桩施工质量的关键，施工监测及应急预案工作的开展是静压桩施工的安全保障。从施工结果看，尾矿库区PHC桩加筋法静压桩施工质量满足工程设计及规范要求，施工安全、可靠，可为其他相似工程建设提供参考。

参考文献

[1]瑾瑜，刘明虹.简述PHC管桩的发展态势[J].黄石理工学院学报，2005，21（1）：24-26.

[2]浙江大学，浙江中南建设集团有限公司.GB/T 50783—2012 复合地基技术规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[3]中国建筑科学研究院.JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]嘉兴学院管桩应用技术研究所，广东省土木建筑学会，广东省建筑科学研究院，等.GB 13476—2009 先张法预应力混凝土管桩[S].北京：中国标准出版社，2009.

[5]中冶集团建筑研究总院.JGJ 81—2002 建筑钢结构焊接技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[6]浙江省交通厅工程质量监督站.JTG/T F81-01—2004 公路工程基桩动测技术规程[S].北京：人民交通出版社，2004.

〔编辑：刘晓芳〕