管桩在公路桥梁中的应用

卓新军

摘 要：只有对公路桥梁施工中PHC管桩施工质量严格把关，并重视和有效控制技术问题，才能将控制管理整个公路桥梁工程项目实施落实到位。因此，进一步科學有效控制公路桥梁工程施工中PHC管桩应用管理问题，是现如今公路桥梁施工人员亟待解决的重要问题。本文针对公路桥梁施工中PHC管桩的应用特点、制作、施工准备、施工技术要点等方面的内容，旨在为今后公路桥梁施工中PHC管桩的应用管理提供经验和指导。

关键词：PHC管桩；公路桥梁；应用

1 前言

现阶段公路桥梁工程施工存在较为繁复的管理程序，并且包括多方面的内容，必须在整个项目中管理工程质量、安全、进度等内容。建设公路桥梁工程，其中一项最为重要的内容是公路桥梁施工中PHC管桩的应用，并且只有通过相关技术措施才能保证稳定有效开展项目的施工。公路桥梁施工中PHC管桩的应用必须更新技术，提高技术管理的水平，以便有效开展公路桥梁工程项目建设，并且在具体的施工过程中引进最新的先进技术。笔者针对公路桥梁施工中PHC管桩的应用，从PHC管桩的应用特点、制作、施工准备、施工技术要点等方面的内容进行了深入分析和研究，旨在为今后公路桥梁施工中PHC管桩的应用管理提供经验和指导。

2 管桩在公路桥梁中的应用特点

PHC管桩即高强预应力混凝土管桩，近年来在我国工程项目中应用广泛，于1993年被我国建设部列入科技成果重点推广项目之一；高速公路桥梁工程中常用的PHC管桩的外径为300～600mm，壁厚55～130mm，管桩每节节长为5～13m。

从工程实践的经验来看，PHC管桩与传统采用的钻孔灌注桩或人工挖孔桩等技术相比，具有耐压力强、耐打击性强、承载力大、抗震能力好、成本低廉等优势，同时PHC管桩大多采取工厂化定制生产模式，其质量有所保障，近年来在我国高速公路桥梁工程项目中成功应用。

3 管桩在公路桥梁中的施工工艺技术

3.1 PHC管桩的制作

一般制作PHC管桩可采取后张法及先张法两种工艺手段，我国应用先张法工艺较为常见，其工艺流程主要包括了混凝土制备、制作钢筋笼、布料合模、预应力张拉、离心成型、蒸压养护等几大环节。

（1）混凝土制备。PHC管桩所用的水泥强度一般为大于42.5级的硅酸盐水泥，选用5～20mm的粗骨料，强度不低于150MPa；同时控制细骨料的细度模式在2.6～3.3范围内，含砂率为32%～36%左右，混凝土坍落度控制为3～5cm。

（2）制作钢筋笼。钢筋笼的原料为预应力筋，将其实施高精度切断，再利用自动滚焊切削机进行滚焊操作，完成制笼。

（3）布料合模。布料合模主要采用具有电子计量和螺旋输送功能的布料机，将混凝土均匀地投放到钢模中，操作时注意均匀地控制PHC桩的管节壁厚度，布料制作完毕后，再进行合模。

（4）预应力张拉和离心成型。进行预应力张拉的主要设备是千斤顶，将其固定在端头板位置；在实施离心成型操作时，分别进入低速、中速和高速3个循序渐进的阶段，利用离心力的作用挤压混凝土，将多余的空气与水分排到外壁；根据管桩的直径要求及混凝土自身的坍落度情况等，确定离心成型工艺的操作时间长短，注意这一过程保证管桩外壁的均匀性和光滑度。

（5）蒸压养护。蒸压养护包括高温蒸压与初级蒸压两大步骤，高温蒸压养护的施工作业条件为：蒸汽温度180℃，蒸汽压力1.0Mpa，在高温高压环境下持续养护管桩混凝土约10h；初级蒸压养护的施工作业条件为：常温常压环境，管桩混凝土达到脱模要求时，将已经脱模的管桩移到水池中，持续养护管桩混凝土约15d，完成管桩制作。

3.2 PHC管桩施工前的准备

（1）做好“三通一平”工作。三通即“水通、电通、路通”，一平即“场地平整”。场地平整的区域范围一般为公路桥梁工程基础以外的4～6m；如果场地为松软土性质，还需施工作业前进行夯实处理；如果场地无法承担相应的地基承载力，不能满足桩机设备的作业要求，需要在正式施工前采取一定的加固处理措施，确保桩机正常作业，减少发生不均匀沉降问题的可能性。

（2）放线定位。放线定位主要包括了桩基轴线和水准基点的设置。其中，桩基轴线的设置，应当以国家三角网控制点引入，并利用光电测距仪或精密水准仪进行多次复测，以保证放线定位的准确；水准基点的设置，则是在每根管桩入土以后，根据设计规范要求在施工区域附近设置8个及以上的水准基点，每个水准基点的距离宜在15m以上，以尽量降低施工过程中因振动效应或挤土效应对桩位准确性带来的影响。

3.3 PHC管桩的施工技术要点

PHC管桩施工可运用锤击沉桩和静力压桩两种方法。应用静力压桩法施工时不会产生过多的振动噪声，能较好地满足环境保护要求，且桩体的顶部完整，但是这种施工方法对场地地面承载力的要求较高，施工造价水平也较高，目前施工中实际使用较少；采用锤击沉桩法施工时，施工效率较高、施工造价水平低，对场地地面承载力的要求也较低，但是沉桩过程中会产生一定的振动噪音，对周边环境产生影响。以下将对锤击沉桩法的施工技术要点作具体阐述：

（1）起吊、搬运与堆放。在起吊PHC管桩之前，需要先确定PHC管桩的混凝土强度是否达到吊运的要求，不可低于设计标号的70%；一般起吊PHC管桩需要设置两个支点，如果管桩的长度较长，则根据实际情况增设支点；PHC采用轨道平板车或者超长平板拖车搬运，注意运输过程中稳固绑扎桩体，确保每个支点能均匀受力，保持搬运的平衡。另外，堆放管桩的场地尽量选择沉桩施工现场附近，保证场地宽敞、平整，具有防水措施。

（2）桩锤的选择。科学选择桩锤，是影响锤击沉桩法施工作业质量的关键要素；一般选择的桩锤设备需满足如下技术参数：PHC管桩的最后贯入度约在2～4mm/击；沉桩时管桩的破损率宜控制在1%左右，最多不得超过3%；每根PHC管桩的锤击数应控制在1500～2500击以内。通常情况下，宜采用施工速度快、锤击能量大的柴油锤进行沉桩施工。

（3）沉桩作业。PHC管桩实施沉桩作业时，需要先对动力机械、桩锤、桩架等主要设备进行检测，确保质量完好；若检测中发现存在質量问题，应及时调整或者更换设备。在正式施工之前，可以先尝试使用桩锤轻敲，观察PHC的桩身是否垂直、桩架是否安装到位等，各项准备工作结束后，正式开始沉桩操作，这一过程需要注意以下几个方面：其一，在沉桩施工时需加强监测，避免因为桩锤或桩架偏移而影响打桩的准确度，及时发现偏差问题并调整，才能提高成桩质量，尤其第一节管桩的质量非常重要，其垂直偏差度应控制在5%以内。其二，在高速公路桥梁工程施工中，如果现场地质为粉质黏土或黏土厚度较强，应注意防范管桩不均匀沉降现象；沉桩作业时采取连续施工方法，确保一次性完成。其三，PHC管桩施工要严格遵循沉桩的顺序，控制锤击桩体的节奏；由于应用锤击沉桩法施工会发生挤土效应，如果施工现场的地下有很多管线，需要密切观察沉桩施工中可能产生的挤土位移情况，严格控制每天打桩的数量，避免因沉桩作业施工强度过大而影响地下管线或破坏周边环境。其四，PHC管桩施工中还应要避免焊缝脱焊问题，确保作业过程的接头焊缝牢固，定期测量PHC管桩的标高水平，避免桩顶上浮或桩顶偏移。

4 管桩在公路桥梁中的静载检测技术

4.1 堆载检测平台中心定位控制

加荷系统使用堆载平台，由于经常堆载过程中的吨位大小不一，对堆载平台不能有效控制，造成堆载平台产生偏心的情况。在进行试验时，若目标吨位达不到，则会顶起堆载平台，进而造成平台的两条支柱局部悬空，难以向上传导压力，这种问题会使试验停止。若不重视这种情况，则会造成堆载平台塌方的不良后果。所以，试验堆载平台之前，必须合理有效监测好，进而按照其具体可实施性对施工方案进行确定，利用现场装置堆载反力，对重物中心和平台中心位置进行调整，尽量维持二者位置相同，严格按照要求尽可能减少误差。

4.2 保持基准桩的稳定性

进行管桩的基桩静载检测时，桩顶的位移量一般使用传感器进行测量。首先必须充分保证稳固的基准梁不会受到其他因素的影响，具有较强的稳定性。堆载墩基会过重压在地基上，但是这些压力也会在一定程度上影响基准桩的稳定性，特别是大荷载堆载试验中误差较大，对基准桩的稳定性也有影响。若现场难以实现检测要求的条件，则一般可以把基准桩打进较深的土层中，基准桩和被检测桩和支墩之间具有一段距离，尽可能避免因为地表变动而造成不良后果，维持稳定的基准桩。

4.3 做好软土地基处理避免千斤顶被过载

在基桩静载试验进行检测时，基桩静载法运用最多。在进行施工时，可能会受到软土地基等其他地质因素的影响，若地基出现这些特殊情形，则可以将加载平台堆重提前安装在软土层地基上，因为软土层地基难以承受支墩压力，可能会造成平台倒塌和事故产生。因此，安装堆载平台以前，必须通过碾压、换填等手段充分加固支墩下地基。保证千斤顶和主梁间的距离适度，避免由于支墩下沉，过重压在千斤顶上，产生过载，造成加压压实不当。此外，在试验之前，桩顶承受较大的前预压，减小试验时桩顶沉降，使得桩基承载力不能及时正确体现出来。

4.4 边堆载边试验的控制措施

出于避免千斤顶情况产生的目的，可采用边堆载边试验的方法，在荷载不够时提前试验，能够有效防止支墩对地基产生过大压力，且具有安全风险。若不能准确确定堆载量，则误差可能也会增大。由于平台上承载较多重物，通过梁直接传力给千斤顶，使得桩身下沉，若千斤顶内部压力比油压小，则产生的压力在合适的范围内，会通过单向阀传递给千斤顶，直至两者承受相同的压力，反而言之，若应用边堆载边试验的方法，能稳定各部荷载后，接着将下一级荷载和前一级堆载准备好。

5 结束语

总而言之，上述种种因素都会对公路桥梁施工中的PHC管桩施工管理产生影响，并且地质状况、气候条件、运输情况、资金情况、政策处理和施工难易程度等外部因素也会影响公路桥梁PHC管桩工程。由此可见，该项管理是一项系统的工程，并且有极大的难度，一方面要将各种外部影响因素考虑在内，另一方面要保证管理者的工作稳定有序开展，抓好各个环节，要将各项事宜落实到位。我国现如今普遍开展了控制和管理公路桥梁施工中PHC管桩应用问题的工作，然而在整个工程项目的施工管理依然存在问题。因此，进一步科学有效控制工程施工中的PHC管桩施工管理问题，是现如今公路桥梁施工管理人员亟待解决的重要问题。

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（作者单位：江苏全泰交通工程有限公司）