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摘要：PHC管桩作为一种高强度预应力预制桩，由于其强度能够得到保证，静压法和锤击法施工均比较便捷，近年来已在高速铁路软基处理中越来越广泛的得到应用，本文结合管桩在较厚砂层中的实际施工实例进行探索研究，结果表明，在预应力管桩地基处理施工中，地层砂层厚度超过4m以上且承载力达到σ0=200kpa以上时，直接采用静压法和锤击法均难以实施，此种工况采用引孔措施较为合理，引孔时宜采用不同孔径和深度进行引孔试验，保证成桩后的单桩承载力和工后沉降满足设计要求。

关键词：高速铁路;软基处理;PHC管桩;较厚砂层;引孔

0 引言

高速铁路在我国已经成为旅客运输重要的载体，高铁运行需要高度稳定的轨下基础，相比较桥梁偏刚性的结构，路基成了高速铁路成败的关键。高速铁路无砟轨道路基工后沉降不宜超过15mm，路基段软基处理则成为了控制的重点，本文依托新建商合杭高铁某车站具体工程实例对PHC管桩在较厚沙层地质条件下施工工艺进行比较和探索总结，以供同类型工程参考。

1 依托工程概况

新建商合杭铁路站前工程3标段某车站路基（DK75+287.38-DK77+750）长度2462.6m，线路中心最大填土高度4.58m。本段落路基地基处理采用C80预应力混凝土管桩（型号为PHC-AB-400（95）），管桩桩径0.4m，桩间距2.0-2.2m，正方形布置，桩长分为10-32m。桩顶设C40钢筋混凝土板或桩帽。路基基床厚度为2.7m，正线无砟轨道采用CRTSⅢ型板式无砟轨道，岔区采用轨枕埋入式无砟轨道。

本地段地层自上而下依次为：

黏土（Q3al）：坚硬，σ0=180kpa;

粉土（Q4al）：稍密-密实，σ0=180kpa;

粉土（Q3al）：密实，潮湿，σ0=180-200kpa;

粉质粘土（Q4al）：硬塑，σ0=140kpa;

粉质粘土（Q3al）：软塑-硬塑，σ0=180-220kpa;

粉砂（Q3al）：中密-密实，饱和，σ0=110-200kpa;

细砂（Q3al）：中密-密实，饱和，σ0=210-300kpa。

地下水为第四空隙潜水，主要受大气降水入渗及径流补给，地下水埋深1.0-4.0m，水位变幅1.0-3.0m。管桩穿过的粉细沙层较厚，约4-12m。

本工程预应力管桩施工机械选用柴油锤击打桩机及静压机，邻近既有京九线区域采用静压法施工，其余施工部位优先选用锤击法施工以提高施工效率。

2 管桩在较厚砂层下施工工艺比较分析

本工程原计划按常规施工方法进行，进场静压桩机及锤击桩机数台，考虑到管桩增加桩尖后可顺利穿越砂层，施工前准备了桩尖备用[1]，但前期进行的18次试桩均以失败告终，或无法达到设计桩长，或桩头破裂。过程中由业主、设计、监理单位共同见证和研讨，一致认为原设计管桩需要穿过10m左右的粉细砂层，由于粉细砂层的应力较高和施工过程中粉细砂层的应力变化较为复杂，加上管桩施工时土塞效应影响较大[2]，致使管桩无法顺利穿透，最终确定了缩短桩长、增加引孔措施、桩帽变更筏板结构、增加预压土的厚度的变更设计方案，共同在现场对多重施工工艺、参数及桩基承载力进行试桩、检测验算，最终得以圆满实施，本文仅对管桩在粉细砂层的施工工艺及技术要求做总结分析。

2.1原设计施工技术参数

（1）施工技术参数：桩长，分别为16m和25m;管桩型号，PHC-AB-400（95）;试桩数量，18根。

（2）实际试桩情况：2015年12月26日-2016年1月15日期间在DK76+154-DK76+999.38段采取不同施工机械、不同施工工艺对16m和25m桩长管桩进行了试桩试验，共计试桩18根。

2.2 研讨变更后施工技术参数

（1）施工技术参数：桩长，10-32m;管桩型号，PHC-AB-400（95）;试桩数量：17根。

（2）实际试桩情况：2016年2月28日-2016年4月21日期间在DK75+286.81-DK77+750段采取引孔后静压法和引孔后锤击法对不同桩长进行了试桩试验，共计试桩17根。

2.3 试桩实际情况及结果分析

（1）各种工况下试桩结果分析

1）静压法施工数据分析

结合地层地质条件，在粉质黏土层管桩入土深度与管桩压力值变化基本成正比，ZYC600B每米压力增加约150～250KN，+每米压力增加约110KN，桩尖到到达砂层后压力值急剧增加。进入砂层1-3米后因压力值过大无法继续贯入。

引孔后，管桩压力值在0～6m范围基本无压力值，6m～12m粉质黏土到砂层之间压力值每米增加约180～370KN，12m～16m后的砂层中压力值增长较慢每米增加约0～70KN，16m以后压力值急剧增加，进入砂层20米后因压力值过大无法继续贯入。最终确定引孔孔径比设计桩径小10cm，设计桩底在砂层时控制引孔深度为桩长少2m，桩底穿过砂层时根据砂层厚度选择引孔深度为桩长少4-6m，施工质量可得到保证。静压过程中压桩速度不大于1m/min，压力值每米增加180～370KN，终压压力值不应小于设计承载力的2倍，且最大压力值不宜大于3300KN，如压力值过大应停止静压，找明原因后方可继续施工。

2）锤击法施工分析

直接采用锤击法施工时，进入砂层后锤击数增加，进入细砂层4m后贯入度急剧减小，锤击数急剧增加，最后三阵每阵十击贯入度小于2cm。

通过引孔穿过砂层，砂层及以上地层锤击数与贯入深度成正比变化，穿过砂层后每米锤击数减小，贯入度增大。桩长调整后，经过引孔后锤击法施工，进入砂层后，锤击数逐渐增大，穿过引孔深度后锤击数增加数较大，且最后三阵每阵十击贯入度小于4cm。

根据施工过程不同地质地层锤击数，结合单桩承载力检测结果和设计文件要求，施工时要保证对于采用引孔后锤击法施工时最后三阵每阵十击贯入度不得大于4cm，引孔孔径比设计桩径小10cm，设计桩底在砂层时控制引孔深度为桩长少2m，桩底穿过砂层时根据砂层厚度选择引孔深度为桩长少4-6m，施工质量可得到保证。

（2）桩基检测情况

2016年2月13日-2016年2月14日，通过第三方通标标准技术服务（上海）有限公司选取具有代表性的DK76+935.58（静压法，因压力值过大无法继续压入）、DK76+790（引孔+锤击法，最后一米贯入度大）处管桩进行了单桩竖向静载试验，DK76+935.58管桩在加载2倍设计承载力后[3]，最大沉降量2.4mm，卸载后回弹率75.83%，DK76+790管桩在加载2倍设计承载力后，最大沉降量1.76mm，卸载后回弹率67.05%，检测结果符合相关要求。

在2016年4月11日-2016年6月14日分别对A5-4、A6-8、A17-10、A17-6、A22-7、A22-11、Z2-22、Z2-23、Z6-8、BB15-9桩进行单桩承载力试验，最大加载为2倍设计承载力，最大沉降量5.34mm，卸载后回弹率最小值为51.2%，检测结果符合相关要求。

2.4 路基施工完毕后沉降情况说明

路基预压土填筑完毕后，经过约6个月的有效监测[4]，根据数据分析，最大沉降量为12.94mm，发生在路基与涵洞的过渡位置，其余正常地段大多为1-5mm不等，满足沉降不大于20mm的要求，也证明了采用引孔辅助措施施工管桩可以保证软基处理的质量要求。

3 总结

在PHC管桩地基处理施工中，地层粉细砂层厚度超过4m以上且承载力达到σ0=200kpa以上时，直接采用静压法和锤击法均难以实施，此种工况采用引孔措施较为合理。采用引孔的辅助措施进行管桩施工时，引孔的孔径至少比管桩桩径小5-10cm，引孔深度至少较设计管桩长小2-6m，施工过程中结合试桩保证管桩有足够的侧阻力和端阻力，可以满足工后沉降要求。

参考文献

[1] 钱家飞 管桩静压法施工中桩尖的应用[J] 南京工程学院学报（自然科学版）2003，11（11）：65-68

[2] 张忠苗，刘俊伟，俞峰，谢志专 静压预应力混凝土管桩土塞效应试验研究[J] 岩土力学，2011，32（8），2274-2280

[3] 国家铁路局 TB10218-2019 铁路工程基桩检测技术规程[S]

[4] 国家铁路局 TB 10751-2018 高速铁路路基工程施工质量验收标准[S]

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