浅谈砼管桩在水利工程中的应用

李威

摘 要：经过多年发展，管桩已经广泛使用于水利、建筑等工程，其中预应力管桩发挥的作用尤其巨大。文章着重介绍了预应力高强混凝土管桩（PHC）在水利工程的一些应用情况，并详细分析了PHC管桩的施工技术。

关键词：预应力高强混凝土管桩；水利工程；应用；施工技术要点

PHC管桩是指将高强度的混凝土（>C80）和强度高却松弛小的预应力钢筋两种材料结合，通过先张法和高速离心技术使之成型，然后在一定环境下养护，最后得到空心的、截面相同的、圆筒型的预制构件。同其他类型桩相比，PHC管桩具有市场化、节约资源、易于调整、轻污染等优点，已经取得了良好的社会经济效益。

1 PHC管桩的应用

由于水利工程的特点，使用PHC管桩处理地基时，一定会遇到诸多问题。此时，需要做好施工前的准备工作，高度重视施工过程中遇到的问题。应用问题如表1。

表1 PHC管桩的优点及应用问题

2 施工技术要求

2.1 基于静压法的施工工艺

静压法的施工工艺能有效保证桩身质量，所以，静压法在水利工程中应用比较多。

2.1.1 压桩机的选型。根据水利工程的地形地质实际条件，依照设计的单桩承载力大小，选择符合要求的压桩机型号。如果选型不符合工程要求，会引起一些施工问题，比如压桩机自重过大，会引起软土地基出现塌陷，桩基位置出现偏移等。参照相关规范，压桩机的吨位不能超过PHC管桩极限承载力的1.2到1.5倍。

2.1.2 施工过程。固定管桩位置，调平桩机，之后使用夹持腔将管桩吊起，管桩稳定后，保持底桩与桩位处于垂直状态。开始沉桩，当底桩的地面部分为2.53m时，使上节桩与底桩对齐，当底桩地面部分变为60到80cm时，调节好上节桩与底桩的位置，并用焊接接头。继续沉桩，一直到终压值满足设计规范要求，如此3次，最后将超标的桩头截去。

2.1.3 终压值的确定。管桩的设计可确定其终压值，摩擦桩通常以桩长为标准进行终压比照：a.摩擦桩的桩长大于21m时，主要依据桩长进行终压对比；b.摩擦桩的桩长在14m到21m之间的，当地基土层中持力层为密实砂土时，依据设计最大荷载的1.8到2倍作为终压对比，每次终压力保持时间不少于1分钟，并不少于3次，之后根据设计要求进行截桩；当管桩顶部标高满足规范要求，而终压却不满足，此时需在1m之内继续沉桩，直至终压值满足设计要求。c.桩长小于14m时，持力层是粘土时，依据终压力进行对比，并对此复压。桩长小于8m的复压次数需要相应增加。

2.1.4 复压控制。在沉桩已经满足设计规范要求的前提下，松开夹持腔，然后对管桩进行重新加力再压的工作则为复压。复压根据实际情况通常2到3次最优，并使管桩终压力保持一定时间，通过管桩的最终检测，管桩承载能力提高许多，沉降度也随着变小。

2.2 施工工序

静压管桩的施工程序为：测量定位——桩机就位——复核桩位——吊桩插桩——桩身对中调直——静压沉桩——接桩——再静压沉桩——送桩——终止压桩——桩质量检验——截取桩头——桩顶与承台连接的接头混凝土浇筑。

2.3 施工技术要点

2.3.1 压桩

压桩施工过程，必须严格遵守相关压桩技术规范，避免出现桩身偏斜、桩尖偏移、甚至桩身出现弯曲等质量问题。压桩前，需先参阅水利工程施工现场的地质地形条件及相关资料，便于提前将施工现场内的障碍物清理干净，确保压桩工作的顺利进行。压桩技术要点在于管桩的垂直度控制。沉桩过程中，管桩垂直度的修正比较困难，所以，沉桩就位时就要做好桩位与管桩的对齐。管桩垂直度的校核使用垂直角，通常采用两个方向成90度的经纬仪，使导架处于垂直状态。桩机导架可通过旋转、滑动等对管桩垂直度进行调整。经纬仪应架设在打桩影响范围之外，定期进行调平工作。管桩沉桩速度不能过快，过快不方便及时调整垂直度，通常控制在1m/min上下。除此以外，送桩孔需及时填埋；压桩的施工程序需严格遵守，通常采取“走长线”压桩。

2.3.2 接桩

在接桩之前，一定要确保上节桩与底桩对齐，通常使用接桩导向箍保证接桩质量。焊接法在管桩施工中比较常用，焊接前将接头处清理干净，直到出现金属光泽为止。焊接时，两个焊工需共同工作，在坡口处对称点焊4到6点，焊接层数不能低于2层，并且焊接工作完成后及时清理焊渣，确保焊缝饱满，在自然环境下冷却8到10分钟，禁止使用冷水来冷却，避免高温焊缝遇水变脆，焊接质量得不到保证。

2.3.3 管桩与底桩的连接

锯桩器的使用，能保证桩头截取之后管桩的完整性，现已广泛运用，禁止使用大锤从水平方向用力击打管桩达到截桩的目的。管桩桩顶内需浇筑100cm厚的C40的细石混凝土（在其底部设有托板，掺杂少许膨胀剂），同时均衡插入6根直径为22mm的钢筋与底板连接。底板钢筋绑扎时，锚筋与底部钢筋需要焊接。

2.3.4 质量检查及检测

强化对管桩质量的检测，管桩的标高及桩位是否正确，垂直度是否出现偏差，桩身结构是否保持完整，通常采用动测法进行检查、检测。

管桩的承載能力相关重要，在最大程度上保证水利工程地基能承载上部荷载，确保水利工程的整体质量。通常采用静载实验法检测单桩竖向承载力，实验时静力压桩机可作为反力平衡装置，为管桩的静载试验提供反向平衡力。因此，不必另外使用锚桩和反力梁等装置。

3 结束语

PHC管桩尽管已经在水利工程中得到广泛使用，但仍存在着诸多问题。全文分析了PHC管桩在水利工程的应用，相应提出了管桩在水利工程中的施工工艺、施工程序及施工技术要点。相信随着相关技术人员的不断探索，PHC管桩技术水平将不断提高，对水利工程的建设发挥更大的作用。

参考文献

[1]张庆民，韩爱景.管桩施工质量事故的处理研究[J].价值工程，2010（32）.

[2]肖伟.PHC管桩施工质量问题处理方案探讨[J].福建建筑，2006（1）：19-20.

[3]何健.PHC管桩静压法施工在工程中的应用[J].中国科技纵横，2010（21）.