探讨桥梁工程预应力混凝土管桩施工技术

杨晓龙

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

随着经济的高速发展，高速公路项目建设的需求不断增多，施工工艺标准化水平不断提升，而在可持续发展理念引导下，项目施工环节如何做好环境保护成为关键[1-3]。桩基施工不仅直接决定桥梁进展和工期，更影响周边环境，如何采取有效措施提高工程项目标准化的同时有效保护环境成为最大难题。

1 工程概况

某高速公路桥梁工程，对区域经济发展至关重要，是区域基础设施的关键组成部分。该桥梁第一段全场5.63 km，标段内预应力混凝土管桩共计660根，桩号K144+500~K150+133。该标段内预应力混凝土管桩型号为PRC（I）700AB130和PHC600AB130，桩顶灌芯混凝土为C40混凝土，桩长16~22 m，混凝土强度为C80。管桩基础构造如图1。

图1 管桩基础桥墩结构

该项目位于滨湖地带，海拔高度不足40 m，地势低平且坡度小于3°，地表物质由河流冲刷堆积而成，以湿地、湖州、漫摊为主。项目区域所在地质层为第四系全新统（Qh），由上至下分别为种植土、粉质黏土、淤泥质土、含砾粉细砂层、砂砾层[4-5]。桥位区属洞庭湖平原。地形平坦，地面高程24.00~27.00 m。桥位区农田广布。

2 施工工艺

2.1 工艺流程（见图2）

图2 预应力混凝土管桩施工工艺流程图

2.2 施工准备

试柱数量每千米2根，现场做好各项记录并经监理签字确认，试桩完毕后应及时进行桩身完整性检测。

（1）需依据试桩结果最终确定单桩承载力容许值（特征值）、收锤标准等设计参数[6]。

（2）调查场地邻近建筑物及障碍物受沉桩施工影响的情况，并提出相应的技术安全措施。

（3）清理施工现场，处理地表杂质及地下障碍物，保持施工区域清洁。

（4）明确施工方案，进行施工前技术交底、文明施工细则与安全施工方案培训。

（5）外购成品桩，应有出厂合格证明、质量检验、产品说明书等资料。

2.3 测量定位放线

执行施工方案，参照设计图纸标准桩的点位，根据施工情况将坐标控制点、水准控制点，按要求布置[7]。

（1）采用电子全站仪等测量仪器，进行平面测量控制的构建，为项目施工、工序安排明确标准，也可应用坐标定位法，明确桩位后闭合测量。

（2）确定桩位后，采用直径8 mm的钢筋或竹筷插入地基内，并对桩位号做好标记，在钢筋或竹筷上端系上红布条，准确标注桩位轮廓，便于后续核对。

（3）针对单桩、大面积筏板、独立承台，采用差异化的放线方案，避免桩机移动导致桩基被破坏或引发挤土效应。

2.4 桩机就位

结合施工区域地基情况进行平面清理，换填软土层，铺设钢板，改善地基硬度。桩基进场施工前，进行设备检验，确保各零部件工作正常，且设备仪表灵敏，检测无误后将桩机移动至桩位后进行施工。先进行表层土质试打，确保施工参数符合项目要求、技术规范，避免打桩施工中地基沉陷[8]。准备工作就绪后，正常施工并确保桩机垂直度、水平度，确保桩塔与地基垂直且误差小于0.5%，控制桩位误差在20 mm以内。

2.5 混凝土浇筑

管桩吊装前应对管桩进行检查，保证管桩完整没有破损及现场配置的桩长符合设计要求。

（1）管桩吊装并对准打桩机夹持腔，确保桩位与夹持管桩准确对应。吊起桩机桩锤与桩帽后，将其固定在桩架上并固定桩顶，保持桩机垂直度，使其垂直插入土层，确保施工操作中垂直度偏差小于0.5%，并使用全站仪进行桩机垂直度的调整、矫正。

（2）桩机就位后，将软垫放置在桩顶并放下桩套，缓慢放下桩锤，桩锤重击下桩机入土深度增加，下沉稳定后对桩机全面检查与校对。打桩过程中对桩位修正的难度较高，因此施工前需确保桩位准确。确保首节管桩入地垂直，轻轻施压，垂直度无误后方可继续施压，如存在偏差及时纠正或拔除重新打入，首节管桩垂直度是确保施工工艺精度的关键[9]。

2.6 养生待强、拆模

施工区域地表层土质松软，管桩被打击时下沉量较大，轻轻捶打，采取低提锤的方式，沉桩加深后，沉速减缓，适当提高起锤高度后落锤，起锤高度最高不得超过1.5 m。确保落锤轻缓且保持垂直度，应使桩身、桩锤、桩帽在同一垂直线上，根据施工实际情况进行调整，结合桩架导杆控制落桩方向。保持桩身垂直度是施工核心，避免管桩受力不均弯曲，打桩下沉不畅，检查桩锤是否倾斜或桩垫是否合适，需选用软垫降低锤击速度以提升锤击效果。每一节管桩在施工中需一次性打入地基，不可中断或只将桩头锤入地面。

2.7 预应力施工

项目地基基础深，一根管桩难以达到预计深度，需采用多管桩连续接桩锤入的方式，前一节管桩高出地面0.5~1 m时即可续桩。

（1）续桩以焊接方式为主，分段进行管桩连接，焊接管桩不得超过三段。

（2）管桩上下节拼接采用端板焊接，焊缝厚度不小于15 mm，桩顶坡口周围对称焊接4~6个焊接点，将上下两节管桩固定后拆除导向箍，按照对称焊接的工序进行焊接，两个焊工同时进行焊接操作，焊接层数需大于两层。内层焊接须焊接紧密，不得出现咬边、夹渣、焊瘤等施工缺陷，完工后清理焊渣，保持桩身清洁。

（3）管桩焊接连接处涂抹聚氨酯或环氧沥青，两段管柱拼接时，需保持接头位置位于地面以下8 m。

2.8 送桩

桩头接近地面，打桩力未达到方案规定值，根据施工经验判断送桩深度不足允许值的情况下可继续送桩，不可直接“桩对桩”施工，送桩作业需借助专用送桩器。一般情况下送桩器由钢板制备而成，长度约4 m，通过送桩器将冲击力有效传输到桩身，送桩器与管桩之间需增设环形桩垫块，以防止损伤桩顶。

2.9 收锤

沉桩控制原则为控制设计桩长为主，控制贯入度或最后1 m锤击度为辅。14 t液压打桩锤的收锤控制指标（0.5 m落距）：最后1 m锤击数为100~200击（0.5 m落距），总锤击数900~2 500击。

（1）当桩长达到设计要求但最后1 m锤击数或贯入度达不到以上标准时，可继续沉桩1 m，然后采用接桩处理。

（2）贯入度达标且符合收锤标准，但桩长度未满足方案要求或工艺设计标准时，需进行地质补勘，并进行单桩竖向承载力静载试验。

（3）对最后三阵贯入度值进行现场勘测，每阵贯入度值递减且后两阵贯入度值均符合收锤标准，则可进行收锤完成作业[10]。

2.10 管桩与基础底板的连接

土方开挖到管桩出露高度达到设计标高时，为确保管桩与独立柱基地板连接稳定，需进行现场清理，清除杂物并使用直径10 mm的钢筋贯入桩孔，并以5 mm厚钢板作为底模。施工中所用混凝土均需符合C40强度值，严格遵循施工工艺标准进行捆扎，确保管桩与基底板连接稳定，为提高承载力和钢筋强度值，可于混凝土中掺入10%的uea膨胀剂。承台基础底板捆扎钢筋时，需确保基础底板钢筋与管桩桩头连接牢固，同时保障管桩锚筋与基础底板钢筋连接符合设计要求，确保锚固长度达标。详见图3所示。

图3 管桩与承台连接构造图

桩顶内置入托板或钢筋骨架以承接桩顶，管桩浇灌填芯工序混凝土，需保持置入托板或钢筋骨架强度等级高于承台混凝土等级。桩顶浇灌填芯混凝土之前，需对桩顶清理，去除内部杂物并使内壁彻底清洁，随后于内壁表面涂刷混凝土界面剂、水泥净浆，提高管桩与混凝土的整体结合力，改善混凝土填芯工序施工质量。

3 质量控制

（1）首节管桩入地为项目质量控制的关键环节，需严格控制桩位精准度和桩身垂直度，以全站仪矫正桩身垂直度，使其偏差小于0.5%。

（2）管桩施打作业中，重锤轻击并保持桩身、桩锤和锤帽在同一垂直线上，严格控制桩身垂直度指标，严密监测，发现桩身倾斜及时调查原因并纠正。桩尖置入硬土层后，不可使用移动桩架强行矫正管桩垂直度。上一节管桩沉桩后接头位置需位于地面或承台地面8 m以上。

（3）桩顶坡口圆周对称焊接4~6个焊接点，按照对称焊接的工序进行焊接，两个焊工同时进行焊接操作，焊接层数需大于两层。内层焊接需焊接紧密，不得出现咬边、夹渣、焊瘤等施工缺陷，完工后清理焊渣。

4 结论

传统钻孔灌注桩施工作业以泥浆护壁且桩基长、成桩时间长、对周围环境影响大，项目进度难以控制，桩身混凝土保护层厚度达标困难，导致结构耐久性不足。该文对桥梁预应力混凝土管桩施工技术特征、工艺特点进行了分析，有效解决了上述问题。桥梁预应力混凝土管桩施工技术的应用，能有效提升项目施工效率，降低工程成本，环保效果突出，为同类型桥梁项目施工提供了参考。