PHC桩在海相软土地基处理中的应用

蒙诚

摘要：兰州至海口高速公路钦州至防城港段工程项目施工区域为广西地区典型的海相软土分布区，软土性质差、分布多、厚度小，部分路段出现厚度较大淤泥层，可采用PHC管桩进行软基处理。文章结合该工程实例，根据相关参数计算，对平面设计及桩型设计进行了细化，并提出了PHC管桩施工的控制标准及施工重难点注意事项。施工后通过承载力检测，满足设计要求，证明PHC桩在海相软土地基处理中具备较好的应用效果，值得推广。

关键词：PHC桩;海相软土;地基处理

中图分类号：U416.1文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.013

文章编号：1673-4874（2021）01-0048-03

0引言

近年来，随着经济飞速发展，我国基础设施建设的速度和体量也逐步加快。21世纪前，公路项目多向内陆发展，其利在于民;而21世纪后，公路覆盖面逐渐扩展到沿海地区，其利在于运。而在沿海地区，最常見的公路施工难题便是软基处理。由于特殊的环境及地质情况，海相软土具备高含水量、高压缩性、结构强度差等特性，若直接作为路基，则会引起路面沉降极大、车辆运行期间陷落等严重事故问题，因而针对沿海公路，软基处理在技术及造价上，都占比极大。近年来，多用于房建基础的预制管桩逐渐在市政公路行业上崭露头角，尤其是PHC管桩，以其强度高、施工便利等特性成为沿海公路软基处理方法中的佼佼者。本文即以兰州至海口高速公路钦州至防城港段工程为例，阐述PHC管桩在其中的应用。

1工程概况

1.1工程简介

兰州至海口高速公路广西南宁经钦州至防城港段改扩建工程是广西公路网主骨架纵向干线桂海高速公路的重要路段，也是广西壮族自治区“六横七纵八支线”高速公路网中“纵6”线南丹至东兴高速公路的主要构成路段。本项目为五期工程，即钦州至防城港段，全长30.02km。

根据该项目的使用功能、路网规划、交通量预测结果，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等，经论证兰州至海口高速公路广西南宁经钦州至防城港段改扩建工程拟采用设计速度V=120km/h的高速公路标准，双向八车道，路基宽42m;汽车荷载等级为公路-I级;设计洪水频率：特大桥为1/300，一般桥涵及路基为1/100。其余技术标准执行《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）。

1.2工程地质概况

根据野外地质调绘及钻探揭示，勘察区段内地层主要由第四系人工堆积层（Qme）、冲洪积层（Qal+pl）、第四系残坡积层（Qel+dl）、志留系上统防城群（S3fn）、志留系下统连滩群（S1ln）组成。其中第四系冲洪积层（Qal+pl）中的）第2层（QAL+pl-2）为淤泥质黏土，局部为淤泥，灰黑、浅灰色，软～可塑状为主，土质软硬不均，局部混细砂或富含有机质，具腥臭味，局部已完成自重固结。该层主要分布于山间沟谷、山间洼地及河流阶地地中下部，于K3+225通道的ZK2、K6+574通道的ZK1、K24+664通道的ZK1有揭示，厚度为1.05～3.30m。此层土为典型的海相软土，工程性质较差，为确保沉降及承载力满足公路基数相关指标，需针对其进行特殊地基处理设计及施工。

2软土地基处理方案

2.1海相软土特征

本项目所经区域钦州一防城港一线位于我国大陆南端海岸线侧，为典型的广西海相软土分布地区。海相软土除具备一般软土所存在的高含水量、高压缩性、结构强度差等性质外，还存在含砂量大，保水呈流塑～软塑状态等特性。根据相关学者研究可知，本区域海相软土除上述特征外，还存在广西地区特殊的成因特性，主要表现在以下几点：（1）广西沿海地区自古以来水生动植物种类繁多，为我国南端最为著名的水生植物聚集区，因而动植物死亡腐烂后，软土内多含腐殖质成分，腐臭味较重;（2）钦州-防城港地区软土沉积历史较短，随着海水运动变化而带来整体软土层的厚度不均，且在大尺寸上多呈点斑状分布，整体处理难度较大，对工程勘察提出了较大的考验;（3）广西地区海相软土对超载预压极其敏感，超载的作用时间直接影响整体软土的次固结变形效果与速率。

2.2软土地基原处理方案

根据第一节的地质分析可知，表层填土层厚度不均，厚度在0.10～11.00m变化;淤泥层厚度较薄，在1.05～3.30m间变化。根据本工程区域软土地质特性，考虑其点斑状分布的特点，大范围处理显然是较为浪费的，故针对需要处理部位，设计采用换填及强夯等施工便利的处理手段。主要原则如下：（1）场地填土厚度大，承载力低，作强夯处理;（2）流塑～软塑状黏土（QAL+pl-2）土质软弱，作换填处理。

2.3软土地基变更处理方案

施工单位进场施工至K12+350～K12+410段时发现，左幅软基开挖至设计深度1.5m后，经触探检测深度约5.1m、5.4m才能满足150kPa的设计承载力要求。根据设计要求软基深度超过2.5m，不适用换填法进行软基处理。考虑到素混凝土桩施工时间长、投入人工机械较多，故不采用。结合现场地质情况及触探试验，可以满足特殊路基设计图中的设计要求，为尽快完成此段加宽路基填筑，经四方现场一致决定：

（1）对K12+350～K12+410段左幅软基进行锤打预制桩施工，预制桩平均长8.0m，施工完成后桩顶盖上管帽。

（2）K12+350～K12+410段左幅长60m，平均宽度为13.5m，按桩距1.5m施工预制桩360根，加盖管帽360个。

（3）预制桩顶面增加长约60m，平均宽度为13.5m，一层50cm厚的砂砾垫层，砂砾垫层顶部和底部各设一层土工格室，变更工程量以现场实际收方为准。

3PHC桩设计及施工标准

3.1PHC桩详细设计方案

图1中B为软基处理宽度，S为PHC桩间距，本次设计为1.5m。桩顶需设置砂砾垫层50cm，顶底部各放置一层土工格室。垫层设置到坡脚外1m的位置，并采用厚30cm的黏土进行封层，坡脚位置处的泄水管入水口设置土工布包裹碎石的反滤层。土工布采用SNG-PP-300-3型聚丙烯针刺非织造土工布，其单位面积质量为300g/m²，厚度≥2.4mm，幅宽≥3m，纵横向断裂强度≥9.5kN/m，纵横向断裂伸长率≤50%，垂直渗透系数≥5×10^-2cm/s，纵横向撕破强度≥0.24kN，CBR顶破强度≥1.5kN。PHC桩采用PHC-300-70A桩型，外直径为30cm，壁厚≥7cm，樁身混凝土强度为C80，桩帽采用C30钢筋混凝土预制桩帽，如下页图2、图3所示。

3.2设计标准

PHC桩桩体规格容许偏差如表1所示。

PHC桩桩体工后表观检测偏差如表2所示。

4PHC桩施工要点

（1）PHC桩施工可采用振动锤击法或静压法施工，由于海相软土本身强度较低，采用自由落锤打桩机易造成桩周软土四散，导致表面不均，故宜选用三点支撑履带式自行式柴油打桩机。如施工现场附近有房屋或锤击法受限制的地方，则改为静压法施工，可有效控制振动影响，确保施工安全。

（2）根据本文2.1节海相软土特征分析，广西地区海相软土对超载预压极其敏感，超载的作用时间直接影响整体软土的次固结变形效果与速率，故大规模施工前，需选在有地质钻孔的位置进行试打，根据试验段结果确定整体施工的相关技术参数，确保施工期间软土性质不受扰动而变化较大。

（3）当桩顶填土高度<0.5m时，严禁用大型压路机进行碾压施工。

（4）如锤击或静压过程中，软土从桩侧流出或挤出，影响PHC桩施工时，可采用压送空气、水或水泥浆的方法进行平衡，避免施工期间整体地面沉降较大，造成对周边建筑等的不良影响。

（5）PHC桩施工到位后，若桩身仍有不稳状态出现，则应立即从桩侧进行注浆，确保桩底地层稳固牢靠，桩底土层承载力增加，保证PHC落底稳定。

（6）施工完成后，需进行单桩承载力检测及复合地基承载力检测，需满足单桩承载力特征值≥350kN，复合地基承载力≥150kPa的设计要求。若无法满足承载力要求，需考虑桩周加固或变更设计等。

5结语

（1）海相软土除具备一般软土所存在的高含水量、高压缩性、结构强度差等性质外，还存在含砂量大，保水呈流塑～软塑状态等特性。广西地区海相软土对超载预压极其敏感，超载的作用时间直接影响整体软土的次固结变形效果与速率。因而考虑施工时间因素，根据淤泥的厚度分别采用换填及PHC桩处理是合理的，既能提高施工速度，又可以控制造价。

（2）PHC桩施工前宜先选取有代表性的试验段进行施工，根据试验段反馈的施工结果动态调整设计参数及施工参数，能有效提高施工效率，避免施工中的浪费。

（3）根据施工后承载力检测试验可知，工后承载力满足设计要求，能确保路基整体稳定，保障公路行车安全，证明PHC桩在海相软土处理中具备较好的处理效果，值得在类似项目中推广。

参考文献

[1]黄志尚.应用PHC桩的若干问题探讨[J].沿海企业与科技，2005（12）：138-138.

[2]师旭超，汪稔，张在喜.广西海相淤泥的次固结特性研究[J].岩土力学，2003，24（5）：189-191.

[3]袁野.赋存环境变化下海积软土三轴蠕变特性试验研究[D].南宁：广西大学，2016.

[4]柯朝晖.浅谈PHC管桩在南沙软土地基成功施打的经验[J].珠江水运，2004（9）：52-55.

[5]李皓晖，岑成汉，黄涵，等.PHC静压管桩静载试验异常情况分析[J].西部交通科技，2016（9）：42-44.