灌注桩与预制桩在道路桥梁施工中的应用
2020-01-05张勇
张勇
(安徽省公路工程建设监理有限责任公司,安徽 合肥230051)
道路桥梁工程是基础建设的重要组成部分, 也是逐步完善我国交通网络的主要载体, 对我国经济发展和人民生活改善意义重大。因此, 道路桥梁工程的服务质量和服务年限至关重要,这就要求道路桥梁工程的基础强度和承载力必须满足社会日益发展的基本需求。灌注桩与预制桩是常用的两种提升道路桥梁工程基础强度和承载力的技术方法, 但其施工条件和使用环境存在较大差别。基于此, 本文以灌注桩与预制桩为研究对象,分析其在道路桥梁施工中的应用, 为提升工程施工质量提供参考。
1 灌注桩与预制桩特征对比
灌注桩与预制桩是提升道路桥梁工程基础强度和承载力的重要技术方法,在道路桥梁工程施工中的应用极为广泛,但二者施工条件和适用环境差别较大, 包括施工上的差别和适用条件上的差别两个方面。其中,施工上的差别包括:①灌注桩是在施工现场通过施工过程成型的, 而预制桩是在工厂中制作成的加工产品;②灌注桩在施工过程中需要先进行钻孔再灌注成桩,而预制桩是将成品通过锤击等方法击入地下; ③灌注桩的施工对环境破坏相对较大,且施工过程中包含了较多的隐蔽工程,使得灌注桩的施工质量控制难度大;而预制桩的施工较为环保,施工质量更易控制,但锤击噪音大;④在其他条件相同时,预制桩的直径相对较小,因此施工速度较快。
此外, 灌注桩与预制桩在适用条件方面具有较大的差异,其中,预制桩的适用条件主要包括:①多适用于目标持力层上部为松软地质体结构,且无坚硬夹层的岩土体结构中;②若目标持力层的顶面相对稳定,则利于预制桩的施工,能够有效的避免多次接桩问题;③当基础施工需要大面积桩基工程,则宜选择预制桩,不仅施工流程相对简单,而且施工速度快,能够有效控制成本;④预制桩是在工厂中制作而成的成品, 因此利于水下桩基工程使用;⑤预制桩属于早期预制形成,因此在工期较紧的条件具有优势。灌注桩的适用条件包括:①沉管灌注桩,其适用条件基本与预制桩的适用条件一致,常用于住宅区建设工程,在道路桥梁工程中的应用相对较少;②水钻孔灌注桩,常用于道路桥梁工程的桩基施工中,但是一般不在碎石、砂石或者湿陷性黄土岩土体结构中使用;③挖孔灌注桩,对施工环境的安全有极高要求,因此一般在地下水丰富的地区不常用, 这是由于在成孔过程中容易出现塌孔、涌水、有害气体等灾害出现,对孔内施工人员的安全影响较大,此外在砂土层、碎石层、淤泥层等工程地质条件不好的环境中也不宜使用;④螺旋钻孔灌注桩,主要用于无水的施工环境中,但由于该桩基的桩长限制明显,一般无法穿过卵砾石层;此外,由于螺旋钻孔灌注桩属于干钻孔桩,因此对环境污染较小且施工周期较短。
2 灌注桩在道路桥梁中的应用
2.1 施工前的准备工作
施工前的准备工作至关重要,包括施工资料准备和施工场地准备两个方面。施工资料准备包括拟建区域的施工图纸、拟建区域的水文地质条件、工程地质条件和周边地下管线分布资料以及周边既有建筑的构筑现状,为优化施工方案提供支撑依据。施工场地准备主要指的是对可能影响桩基工程施工的各类设施进行迁移,一般包括高架线路、地下管线等,做好建设区域排水系统、沉淀池、循环池等,并对各类水准点、控制点进行测量布设,为进一步开展桩基施工奠定基础。此外,应加强施工材料的检查工作,如钢筋的型号、规格等参数是否满足设计要求等,对水泥型号等检查,确保混凝土型号满足设计强度要求;同时,做好材料进场记录,防止伪劣产品进入施工场地,进而影响灌注桩的施工质量,为道路桥梁工程埋下质量安全隐患。
2.2 灌注桩的施工流程
灌注桩的施工流程主要包括:①根据拟建区域岩土工程地质条件以及建筑物质量要求等选择合理的桩型; ②根据桩型进行钻孔,完成后对钻孔进行清洗,将钻孔中的碎石、油污等清除干净;③根据选定的桩型制作钢筋笼,选择的钢筋规格、型号等必须满足设计要求,当制作的钢筋笼直径较大时,为了有效防止钢筋笼搬运和吊装过程中出现变形等问题, 一般可在钢筋笼中安装支撑装置解决,并在其下部安装垫块;同时,钢筋笼的安装必须确保吊装的垂直度,尽可能的避免与孔壁碰撞,若安装的钢筋笼长度较大时,可采取分节吊装的方式进行,并且主筋的接头处应预留一定的长度;④混凝土灌注,钢筋笼吊装完成后进行混凝土灌注,混凝土配比必须严格按照试验所获参数进行配比,混凝土灌注严格按照操作流程执行,并及时做好养护工作,确保混凝土强度达到设计要求,因此需注意以下方面,一是若在水下环境中进行混凝土灌注时,应采用导管法灌注;二是当钻孔中渗水量较小时,多采用串筒进行混凝土灌注,并采用分层振捣的方式捣实;三是若钻孔中无水或者水体可疏干, 则可采用短护筒直接投料;四是多采用泵送的方式灌注直径较大的灌注桩; ⑤注重灌注桩的施工质量,主要从以下几个方面着手,一是对钻孔质量进行验证,直至钻孔规格符合设计要求后开始灌注; 二是对灌注混凝土配比严格控制,确保混凝土强度满足设计要求;三是混凝土振捣密实度必须达到设计要求,否则可能出现混凝土分层等现象,进而影响灌注桩质量;四是单桩灌注必须保持灌注的连续性,否则容易出现断桩现象。
3 预制桩在道路桥梁中的应用
预制桩在道路桥梁中的应用主要包括以下几个方面: ①沉桩参数的确定,主要指的是沉桩阻力,以拟建区域的岩土工程地质条件为基础,结合预制桩的桩型、深度以及接头等规格参数,进行压桩试验,确定土质、目标持力层深度、桩间距等参数,为提高桩基施工奠定基础;②桩顶垫材选择,桩顶垫材能够影响沉桩精度并且对桩帽保护有重要意义,在桩基施工中起缓冲作用,同时垫材的缓冲作用能够使得沉桩过程中所施加的压力更均匀,能够有效的避免了预制桩局部受力过大导致桩身损坏, 一般选择橡木、桦木作为垫材;③预制桩的运输、堆放与起吊,预制桩的强度必须达到设计的100%及以上时才能出厂,在预制桩起吊过程中必须严格遵循“轻吊轻放”的原则,防治预制桩碰撞,在起吊时绳索与管桩的夹角应大于45°,同时预制桩的堆放区域必须确保场地的平整性和坚实性,并做好排水系统;预制桩的堆放高度(即层数)应结合预制桩的强度以及场地承载力等综合因素确定,一般来说,预制桩的堆积高度应不超过5 层;预制桩堆放过程中必须做好垫木设置,每层预制桩必须使用垫木将其隔开,并在预制桩两侧设置木楔,防治预制桩滚落等现象发生;④预制桩的压桩与接桩,若采用静压法沉桩时,则一般采用分段进行和逐段接长(焊接法或浆锚法)的方式进行,若发现预制桩损伤时必须及时修复;在预制桩接桩过程中,首先对下节管桩的顶部进行检查,若存在顶部损伤时应及时修复, 同时将下节管桩顶部的杂质清理干净, 当上节管桩到位前应将接头处的污迹、碎石等清理干净;沉桩过程必须保持连续,中断时间应尽可能短,压桩的顺序应严格按照施工设计进行,确保沉桩质量达标;此外,若在压桩过程中发现预制桩变形时,必须及时更换预制桩,确保预制桩质量达标。
结束语
综上所述,道路桥梁工程施工的质量对道路桥梁的服务质量和服务年限影响极大,对区域经济发展具有明显的促进意义,因此加强道路桥梁工程的施工质量控制意义重大。想要提高道路桥梁工程的施工质量, 必须确保道路桥梁工程的基础强度和承载力满足设计要求,此时对基础施工质量要求更高,鉴于此,本文对常见的灌注桩与预制桩进行对比分析, 主要论述了适用条件等,为更好的控制道路桥梁工程施工质量提供参考。