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
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，C3个池组成，如图1所示。A，B池设计总库容6.31×105m3，总坝高15.5m，A池内基本无积水，地表矿渣顶面平均高程约72.5m，A池矿渣底部平均高程约52m，矿渣土均厚约20.5m。C池设计总库容量为4.24×105m3，由数个深度约10m、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71.00m，底部平均高程约51.5m，C池尾矿渣矿渣土均厚约19.5m。图1为高速公路与尾矿库交叉的位置。
2PHC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0.4m、壁厚95mm、单根长度13m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1.4m×1.4m×0.35m，A池～C池连接段桩帽尺寸为1.2m×1.2m×0.35m。试桩前，桩间距和平均桩长分别为A池桩间距2.6m，平均桩长26m，嵌入黏土（Qel）持力层不低于2m；C池桩间距2.2m，平均桩长28m，嵌入黏土（Qel）持力层不低于4m；A池～C池连接段桩间距2.2m，平均桩长11m，嵌入黏土（Qel）持力层不低于5m。
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0.8m，桩进入持力层深度减少了2m，平均桩长减少2m；C池填土平台增加0.8m，矿渣土平均厚度减少3m，平均桩长减少3m。整个工程因此减少了约10000m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
4.1PHC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，最终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0.5～1.0m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80cm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1.0～1.3m，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2mm，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5～10s。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24h。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压。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24m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898kN，最大值为998kN，均满足设计单桩竖向承载力449kN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。6.2管桩完整性本工程根据相关检测规范，基于低应变反射波法，采用RSM-PRT智能浮点基桩动测仪器对PHC管桩的完整性及桩长进行综合检测。检测报告显示，检测管桩共4089根，合格4064根，合格率99.4%，能满足设计及规范要求。
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
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作者：李东毅 吴萍 黄德敏 单位：广西桂和高速公路有限公司 广西交通投资集团钦州高速公路运营有限公司
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