预应力钢筋混凝土管桩在水闸除险加固工程中的应用分析

杨文安

（江门市水电有限公司 广东江门 529000）

桩基在水利工程加固施工中得到了深入而广泛的应用，工程桩有多种类型，其中混凝土桩、钢桩、组合桩等都有所应用。预应力钢筋混凝土管桩则妥善地将钢筋和混凝土结合起来，有效地运用到水闸除险加固施工中，这一桩体集合了钢筋桩和混凝土桩的优点，能够从整体上实现水闸除险加固施工目标，从而确保工程地基质量。

1 工程概况

江门市合山水电站与水闸枢纽工程位于开平市蚬岗镇谭江主干流中上游河段，合山水闸枢纽工程属于谭江流域规划综合治理工程，上堵下疏、中间分级整治，梯级开发的第九级工程。水闸闸址以上集水面积1383.8km2，最大过闸流量：4972.1m3/s，主要用来防洪、灌溉、发电、运输等，属于大型水闸工程。

工程地质结构复杂，近东西向、近南北向断裂或褶皱发育，控制了第四系沉积层的分布和厚度。土体主要以中粗砂、砂砾、填土等为主，多属于中软土。

此水闸工程主要的施工任务为：闸室加固、重建上游铺盖与下游消能防冲设施，加固西闸交通桥，更换闸门机电设备，新建及加固水闸护岸等。根据此水闸工程的施工任务，普通的除险加固主要选择钻孔灌注桩来加固闸室基础，然而，这一方法施工周期长、而且容易对四周环境带来不良影响，对此决定选择预应力钢筋混凝土预制管桩，以此来解除施工的不利因素。

2 预应力钢混管桩的特点分析

预应力钢混管桩在水利工程中的应用具有独特的特点与使用优势，其应用原理为：凭借管桩的摩擦力、桩头的荷载等来承重，具体的优势功效体现在：

（1）增强了单个管桩的承载力，而且比普通的桩体成本更低。

（2）适用范围更大、方便管桩的布局与设计。

（3）适应性强。即便特殊的地质条件，例如：桩端持力层出现较大波动、起伏的地形特征、地质条件等能够有效地适应。

（4）便于吊装与运输，由于预应力钢混管桩属于成品管，这样就能减少前期筹备时间，而且也为实际的施工创造便利条件，工期更短。

（5）简化施工流程。由于预应力钢混管桩多为成品管桩，这样就减少了现场制作管桩的流程，简化了施工流程，也维持了施工现场的干净、整洁。

（6）管桩质量优。预应力钢混管桩自身耐击打，而且有着超强的穿透力。成桩后也方便质量检查与监测。

3 预应力钢筋混凝土管桩在水闸除险加固工程中的应用

3.1 确定施工方法

对于预应力钢混管桩来说，在水利工程中的应用主要采用静压法与锤击法，其中静压法需要施工场地宽敞、开阔，能够方便桩机自由进出，然而，锤击法虽然对客观场地要求不高，但是，在锤击过程中可能对周围环境带来噪音影响，对于水闸加固工程来说优选静压法，而且此施工方法特别适合于上游段水闸，而且其噪音低、没有震动和噪音，能够确保全天候持续施工，从而控制施工进度和工期，减少工程成本。同时，静压法施工不会扰乱施工场地，维持施工场地的干净整洁，创造良好的施工环境。而且因为送桩器和桩头有着高度的结合度，这就使得管桩传输中减少摇晃、波动与跳动等问题，能够增加送桩深度。

3.2 静压管桩施工程序

静压管桩施工法通常按照以下规范程序展开，清理场地→测量→桩机进场→桩机到位→成品桩体运输并质检→探孔→吊桩插桩→矫正和跟踪→桩位移监测→桩体达设计标高。

3.3 前期筹备

（1）材料筹备与入场。预应力钢混管桩抵达前必修实施精细化的质检，从外到内都要严格检查。例如；外侧有无裂缝、受损、粗糙面，桩端是否平整、平滑，桩身的弯度、桩壁的厚度、直径等都必须确保达到设计标准，全面检查一切与质量相关的合格证书。

（2）管桩的运输与储存。钢混管桩无论是运输还是储存都必须结合自身重量、支点等来判断和考虑各自内力，因为这些内力都会影响桩体质量。而且管桩的存放环境也要检查，要达到安全、平整、牢固，为了预防腐蚀水体对管桩的侵蚀，要做好排水设备，需要在底部垫上木头，垫木层要平整、无凹凸，管桩也要根据计划来逐批次入场、分类储存，而且要根据设计图、打桩的先后等来施工，要确保桩机能正常进出，而且要使其接近打桩区，为打桩创造便利。

3.4 探孔与造孔

对于此工程，因为一些管桩地基和四周建筑物有着较小的距离，实际的管桩施工中就要重点控制土体变形、受损或其他结构破坏等问题，对此在正式静压桩体之前应该先设孔，先造孔再压入管桩，造孔直径要超出管道直径。

3.5 桩体结构布局

由于此水闸闸室的管桩集中、成群分布，对此可以将管桩布局为梅花阵形状，横桩和竖桩之间的距离都要达到2m，桩基和水闸建筑物之间保持1.7m的距离。

要想确保桩基质量，可以通过现场试验的方式来明确压力桩的控制标准，打桩过程中因为桩体将对土体产生一定的挤压与压实力，对此打桩前要结合桩体的密度、规格、长度、移动便捷度等来掌握科学的打桩顺序，确保植入桩体符合设计标高，深度也合理，防止出现土体隆起、凸出与挤压等问题。结合此水利工程特点以及水闸基础状态等可以尝试选择从一侧向单一方向跳打的方法，也就是逐排静压施打，从而确保桩体朝着一个方向移动，提高施工效率。

3.6 钢混管桩压入

预应力钢混管桩的植入与夯实施工是整个工程施工作业的关键点，为了确保施工质量就要从要点入手加以把握。要牢固并科学调整桩身部位，防止管桩错位，可以尝试借助盗版导板夹具、箍筋等来牢固管桩，确保钢混管桩定位，再凭借桩顶施压的方式来植桩，而且在静压桩时要保证桩顶、桩身等处于一条竖直线，最终的沉桩终止值必须达到设计标准，通常来说是将控制桩端设计标高来当做计量指标，具体的贯入度应作为参考数据来设计。如果桩端遇到特殊土体，例如：黏土、粉土或砂土、粗砂土等，则要重点控制贯入度，将桩端作为参考值。随着预应力钢混管桩的夯入要定时记录下相关数据，例如：沉桩时间、沉桩强度、桩体位置偏移等。

3.7 管桩质量检测

按照规定的流程打桩成功后，则要对管桩进行检测，具体是指：

（1）检查桩身。施工结束后桩身要完整、无任何局部受损、破坏，具体则可以选择PIt低压变动力检测法，以此来测试桩体的完整性，可以采取抽样检测的方式，样本数量要在桩体总数的20%以上。

（2）监测管桩承载力。可以借助单桩竖向抗压承载力静载试验发来对应测试桩体承载力，同样可以采用抽样法，具体的样本数量不能低于总桩体的1%。

（3）桩身位置检测。要严格检查桩体压入中有无上涌或者侧向位移等问题，出现桩身上涌则一般是因为桩体之间距离过小导致，此工程地下多为软土层，也为桩身的起伏带来了影响，应该重点检查，发现起伏的桩体需要再次压入。

4 总结

预应力钢筋混凝土管桩用于水闸出线加固施工中，减少了传统钻孔灌注桩的施工量，缩短了施工周期，四周环境也不会受到影响，预应力钢混管桩结构牢固、质地坚硬，用于水闸出现加固施工能够妥善提高水闸基础质量，从而确保水闸工程施工质量，实际施工中要注意掌握科学的夯桩方法，要对一些关键环节进行重点监管，从而确保水闸除险加固施工质量。

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