堤防工程项目中的预制桩施工技术研究

2015-08-19重庆精佳工程设计咨询有限公司

河南水利与南水北调 2015年10期

□王庆（重庆精佳工程设计咨询有限公司）

1 堤防工程项目概况

某河段地处长江中下游，全长约为31.54 km，该河段左岸有一个大堤，堤防保护着当地人民的生命财产安全，是一道重要的防洪屏障。该河段的平面形态相对比较复杂，其上段为北向南走向，顺直分汊，中段呈鹅头型急弯，是长江分流入洞庭湖的重要口门，下段为西向东走向，河道微弯。由于河势不稳定，从而对河岸防洪堤的安全构成了一定程度的威胁。该河段的洪水汛期为5-10月，主汛期为7-9月，最高水位约为40.91m。经多方面综合考虑，决定采用预制桩作为该堤防工程的桩基础，下面对预制桩施工技术进行分析。

2 堤防工程项目中的预制桩施工技术

2.1 常用的预制桩种类及特点

2.1.1 种类

预制桩是指在工厂或施工现场制成各种形式、各种材料的桩，利用沉桩设备将桩压入、压入或振入土中。在施工现场就地预制较长的桩，在预制厂生产较短的桩。预制桩能够根据工程建设需要制成不同尺寸的截面，具备桩身质量易于控制、结构坚固耐久、承载力高、成桩速度快等优势，并且不存在泥浆排放问题和地下水位影响问题。预制桩是我国建筑工程中广泛应用的桩型，但是这种施工技术也存在对周围环境影响较大的缺陷。预制桩主要分为实心桩、空心桩和钢桩3种。其中，实心桩的截面形式通常为方形，边长250~550mm，根据性能分类，实心桩又分为普通钢筋混凝土实心桩和预应力混凝土实心桩。一般情况下，打桩架的高度决定单节桩的最大长度，通常最大长度不超过27m。如果需要打入30m以上的实心桩，那么必须将桩分为若干段，在打桩过程中逐段接长；空心桩采用先张法预应力工艺进行生产，主要分为预应力混凝土空心方桩和预应力混凝土管桩，其混凝土强度等级至少为C60；钢桩采用低碳钢板卷制或无缝钢管焊接而成，主要分为钢管桩和H型桩。若将钢桩应用于腐蚀性土层或地下水有侵蚀性的地区进行施工，则必须对钢桩进行防腐处理。

2.1.2 特点

在各类桩基础当中，预制桩的优点最为突出，具体体现在如下几个方面：其一，预制桩的工程造价最低：与钻孔灌注桩、人工挖孔桩相比，预制桩的成本最低，约为其它两种桩基础的50%左右。它在工程中的应用，可以大幅度降低工程造价，这也是该桩型在各类工程中获得广泛应用的主要原因之一。其二，配筋率较低，能够有效减少钢材的使用量，这样既可以降低施工难度，又能减少资源消耗量。其三，直径小比表面积大，单方混凝土的承载力较大。其四，施工简单、方便快捷、绿色环保。

2.2 预制桩的制作

如果工程项目施工中使用的预制桩长度较短，可在预制厂内进行制作加工，若是预制桩的长度较长，因受到运输条件的限制，一般都是选择在施工现场直接制作。同时，为了方便施工，长桩基本都是采用分节的方法进行制作，方形桩在现场预制时，可以采用重叠法，需要注意的是，重叠的最大次数不得超过4层；预应力管桩则是在预制厂内以离心法进行制作。

预制桩钢筋骨架的连接可以采用对接形式，同一截面内的主筋接头≤50%，桩顶1m内不得存在多种接头，钢筋骨架的允许偏差应当符合表1中的规定要求。

2.3 作业要求

施工前，需要对桩基的轴线和标高进行测定，并经过检查确认；控制桩应当设置在不受打桩干扰的位置处，并采取相应的保护措施；对施工场地上的障碍物进行清除，施工过程若是对周边建筑物造成影响，则应当制定有效的预防措施；要确保打桩机进出的路线畅通，制定的施工方案要合理可行，并做好技术交底工作。

2.4 预制桩运输和堆放

运输预制桩时必须确保桩身强度达到设计要求的100%。按照随打随运的原则将预制桩运到施工现场，避免出现二次搬运造成人力、物力浪费。当施工现场运送距离较近时，可利用起重机进行吊运，或者在预制桩下垫上滚筒进行运送。当运送距离较远时，可利用汽车或轻便轨道小平板车进行运送；保持预制桩堆放场地平整，将同桩号的预制桩堆放在一起，桩尖均朝向同一端。上下对齐多层垫木，适当加宽最下层垫木，垫木层数一般不超过4层。

2.5 施工技术要点

2.5.1 定位放线

桩基轴线的定位放线对桩基础施工和整体上部结构施工质量有着直接影响，所以在施工中必须以国家级三角网控制点引入轴线的施放，并进行多次复合测量，以确保定位放线准确。同时，在设置桩基轴线的定位点时，应选择不受桩基础施工影响的位置。按照施工图纸中的桩位图对预制桩进行逐一编号，在每一桩位处用钢筋定位，并设置样桩，方便打桩机就位后准确定位。监理部门要对定位放线进行严格验收，在验收合格的基础上才能准许施工，每施工一支桩，就需要在图纸上记录相应的编号，为绘制竣工图提供可靠资料。

2.5.2 预制桩进场

桩基进场后，由专人负责对其外观质量和尺寸进行检查，确认合格之后，再对产品的出厂合格证和相关质保资料进行检查，符合要求之后，方可打桩。为避免二次搬运的情况发生，桩基进场后，应当堆放到制定位置处。

2.5.3 打桩机就位

打桩机的性能对施工质量和进度均有直接影响，所以应当先对其性能进行检查，确认设备可以正常使用后，再将之移动到桩基的位置处，并做好对中、调直等准备工作。

2.5.4 锤击沉桩

这是预制桩施工中最为重要的一个环节，其与施工质量密切相关，为此，必须对该环节予以足够的重视。①预制桩起吊就位的过程中，桩尖应当对准桩位点，当桩的堆放低于2层时，可以利用打桩机拖拉取桩，在上层桩进行取桩时，应当在桩的拖地端增设一些具有弹性的保护材料，避免损坏桩基；若是叠层堆放超过2层时，则必须采用吊机进行取桩。吊机吊起桩基并将之提升至一定高度，并使桩基保持垂直状态，此时便可送入到桩架的龙门导杆内，再将桩基准确安放到桩位上，为确保打桩的过程中，桩基不出现偏斜或位移等情况，可将之与导杆相联结。起吊预制桩时必须确保桩身强度达到设计要求的70%。在起吊过程中，要求起吊点符合设计要求，若起吊点无需吊环，且设计要求无明确规定，那么应当根据最小弯矩原则进行起吊。预制桩起吊要保证平稳，防止触碰到其他物体而遭受损坏，吊点位置与垫木位置要相同。②当预制桩就位并调正之后，便可启动打桩机开始打桩。第一锤完毕之后，需要对桩身进行观察，看其是否移位，若是移位要及时进行调整，使桩基重新就位。在初始沉桩的过程中，应当采取起锤轻压或是轻击数锤的方法，随后对桩身、桩架和桩锤进行观察，看三者是否保垂直一致，若是垂直便可正式开始打桩。③在打桩过程中，要起锤加油慢打，观察桩在下沉时是否存在移位现象，并用线缍调整好桩的垂直度。当一切正常时，应加大油门进行高度快打，并对桩在不同地质层的下层情况进行记录，记录数据包括桩架垂直度、下沉每米锤击数、桩位、落距、锤重、最后三振贯入度等。其中，最后三振要求每振10锤，平均贯入度为30mm，确保第三振的下沉不超过2 cm。④打桩时，若遇到桩长不足的情况，可根据设计要求进行送桩，最大距离不得超过3m。

2.6 施工注意事项

在预制桩施工中必须采取衬垫等防护措施，以防止桩顶部和桩孔部位出现损坏现象。如果在施工时遇到桩顶破碎、桩身断裂、桩身倾斜以及经送桩仍未达到设计要求的贯入度等问题时，必须停止打桩施工，并向甲方反映出现的问题，积极分析、查找原因，提出相应的解决方案。将解决方案送交至建设方和监理方审批认可后，方可落实解决措施，继续进行打桩施工。