预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用

2021-08-24蔡玉洁王伟

河南科技 2021年10期

关键词：公路桥梁

蔡玉洁王伟

摘要：将预应力技术应用于公路桥梁工程施工中，有利于提高公路桥梁结构承载力与强度。本文结合S公路工程冲涌中桥施工，探讨了静压预应力混凝土管桩施工技术在公路桥梁工程施工中的应用。

关键词：静压预应力混凝土管桩;公路桥梁;断桩预防

中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）10-0096-03

Application of Prestress Technology in the Construction of Highway and Bridge Engineering

CAI Yujie WANG Wei

（Chongqing Juneng Construction Group Sichuan Co.， Ltd.，Chengdu Sichuan 610000）

Abstract： The application of prestressed technology in highway bridge construction is conducive to improving the bearing capacity and strength of highway bridge structure. This paper discussed the application of static pressure prestressed concrete pipe pile construction technology in highway bridge engineering construction based on the construction of s highway project.

Keywords： static pressure prestressed concrete pipe pile;highway bridge;prevention of broken pile

預应力混凝土管桩是近年来公路桥梁工程的新型应用基础，它具有较高的承载力和较强的可靠性，而且施工简易快速，在当前公路桥梁建筑工程中应用广泛。近年来，随着工程技术水平的提高，静压预应力混凝土管桩施工技术得到了快速发展。但是，在技术提升过程中会出现某些问题，如高层建筑地表堆土高低差及侧压力过大导致的基础整体折断问题等。但相对而言，该技术的基础支撑能力还是拥有一定安全保障的，目前其成为国内许多公路桥梁采用的重要施工技术。

1 预应力技术的基本理论概述

在公路桥梁工程项目施工中，预应力技术十分常见。本文所要探讨的是静压预应力混凝土管桩施工技术。

静压预应力混凝土管桩施工技术采用的是静力压桩施工技术，主要是针对公路桥梁的预应力高强度混凝土（Pre-stressed High-strength Concrete，PHC）管桩与预应力混凝土（Prestressed Concrete Pile，PC）管桩的桩基所展开的，属于一种典型的沉桩施工技术类型，沉桩施工的主力设备为液压式静力压桩机。

在具体施工过程中需要分析压桩设备，确保设备安装到位，对设备自带起吊设施进行有效调整。例如，围绕管桩起吊过程调整喂桩位置，开展喂桩施工，再对压桩机中心夹具进行调整，保证管桩夹抱到位，并对沉桩垂直度进行动态调整，保证抱桩施工到位，具体措施为结合桩自重与配重进行施工优化，构建混凝土管桩自重与配重的双施压体系，有效克服施工中出现的各种摩擦阻力问题。同时，要对压入地基土的管桩预期桩顶标高进行分析，以完成整个施工过程[1]。

整体看来，静压预应力混凝土管桩施工技术优势明显，且技术针对性较强，可应用于人工填土工程施工，适用的土质包括密度中等偏上的粉砂土、细沙土等。可见，静压预应力混凝土管桩施工技术的应用范围较为广泛。

2 S公路工程冲涌中桥项目的预应力施工技术应用

2.1 S公路工程冲涌中桥项目概况

S公路工程冲涌中桥项目属于公路河流施工段冲涌中桥，跨径为45 m，桥跨布置为10 m+20 m+15 m，属于双幅桥类型，左幅桥面宽度为22 m，净宽16 m，左幅桥梁交角10°;右幅桥面宽度为24.5 m，净宽19 m，桥体与线路斜交30°。桥梁的周边环境方面，下方为农田灌溉渠道横河，桥下设有人行通道，桥面整体纵坡达到-0.95%，竖曲线半径R约为80 000 m，桥梁上部结构是三跨简支空心板设计。在该工程项目中，充分考虑到S公路工程冲涌中桥这一属性，其桩基部分采用PHC管桩结构。在设计施工图的过程中，经过深层次研究后决定采用静压预应力混凝土管桩施工技术，设计桩径为600 mm，桩壁厚度为130 mm，型号全部为AB型。共使用136根混凝土管桩，每根长度都在24～30 m，桩总长度为3 788 m。根据静压预应力混凝土管桩的设计及规范要求，应该在施工前对混凝土管桩单桩进行静载试验，以确定其单桩承载力。

2.2 S公路工程冲涌中桥的预应力混凝土管桩验桩要点

S公路工程冲涌中桥在施工前期选择了两根30 m长的混凝土管桩，两条管桩桩底标高均为-2 m，桩顶标高均为6.5 m。为确保验桩工作顺利进行，须做好以下几点。

第一，在施工前，对S公路工程冲涌中桥的桩端进行处理，保证持入层长度控制在1.5～1.9 m。

第二，对混凝土管桩实施复压，复压次数一般在两次以上，同时控制好每一次的稳压时间，保证不超过5 s为最佳。

第三，在施工前，应对静压预应力混凝土管桩桩尖进行处理，可选择在管腔内部灌注2 m高的C20细石混凝土。在混凝土管桩正式施工之前，建立静压预应力管桩基础并进行针对性质量检测，确保管桩质量符合设计要求。在该过程中，需要对混凝土管桩桩身是否达到100%强度进行施压分析。

第四，在验桩之后需要进行截桩，主要在露出地面桩段进行施工，将该部分桩段直接截掉。再者，需要对桩顶进入承台深度进行分析，将其深度控制在10 cm左右，保证桩身垂直度控制在1%以内。施工过程中还要对承台边缘与桩身净距离进行分析计算，将其控制在30 cm以上。最后确定桩位坐标后再展开施工[2]。

2.3 S公路工程冲涌中桥项目的静压预应力混凝土管桩施工过程技术要点

2.3.1 施工准备。在施工现场，要保证做到“三通一平”，即通便道、通电、通水源、整平加固，以满足静压桩机在施工过程中的作业承载力要求。在对S公路工程冲涌中桥进行施工前，要准备好施工材料，除主要施工材料混凝土管桩以外，还要准备锥形钢质桩尖、填芯栓以及封端钢板。针对静压预应力混凝土管桩配桩，S公路工程冲涌中桥所用到的主要材料还有混凝土管桩、锥形钢质桩尖、填芯栓以及封端钢板。准备工作就绪后，正式进行沉桩施工。

2.3.2 施工测量定位与放样。首先根据设计图纸计算出桩位坐标，用全站仪精确放样，并做好标记与保护措施。同时，测出桩位的原地面高程，结合设计桩长，准确配置管桩。

2.3.3 吊桩与喂桩施工。工程冲涌中桥在施工中明确了存桩点，其距离桩机位置偏近，选择利用桩机上方的吊臂直接进行喂桩操作，但必须注意喂桩节奏。在S公路工程冲涌中桥施工过程中，要慢慢移动、吊起静压预应力混凝土管桩，并且要避免桩之间发生碰撞。再者，要利用桩机夹具夹持施工，保证吊臂钢丝绳与混凝土管桩相互有效连接。简言之，要保证管桩位置安装准确，同时选择轻压施工，在施工中检查桩基偏差，如果发现偏差，要及时纠正，如果出现偏差过大，需要实施重压施工[3]。

2.3.4 静压沉桩与送桩施工。配合压力表按照10.89 t/MPa展开施工。在施工下压过程中，需要时刻保持压桩压力满足施工要求，并做好施工记录，配合经纬仪对压桩管桩垂直度进行合理控制。

在送桩施工中，保证送桩下端紧紧贴靠桩上端头位置，桩底标高计算到位并优化设计桩底标高位置后，再进行对比性技术分析，实施对比分析后方可施工。在S公路工程冲涌中桥中，需要对压桩过程进行调整，保证两节桩高设计均为15 m，最终桩顶标高定位在7.231 m，而桩底标高最终确定在-24.01 m[4]。

2.3.5 断桩处理。S公路工程冲涌中桥接桩示意图如图1所示。S公路工程冲涌中桥针对断桩的接桩方法主要是将静压预应力混凝土管桩断桩顶部位置以下1 m放入钢筋笼中，并扩大200 mm钢护筒，保证在管桩内部植入钢筋骨架，再使用强度高于管桩所用混凝土一级的混凝土进行灌注施工[5]。

接桩示意图

以该工程项目的3根断桩荷载组合进行分析，了解其桩顶力，数据如表1所示。

該工程中某些断桩为边桩，所以在桥墩非主受力方向进行对称加桩，如图2所示。

3 结语

本文通过实际案例证明了静压预应力混凝土管桩施工对覆盖层较厚的软土层及岩层的良好适用性，凸显了预应力技术在公路桥梁施工中的优越性。静压预应力混凝土管桩技术将成为未来高速公路桥梁工程中值得推广的一项重要技术。

参考文献：

[1]赵峥，张森，李晓猛.预应力混凝土管桩在高速公路中应用的静载试验研究[J].建筑技术开发，2019（18）：130-131.

[2]孙文广.预应力混凝土管桩在建筑工程中的应用探讨[J].四川水泥，2020（2）：190.

[3]胡迪飞，陶远波.预应力混凝土管桩的浮桩现象[J].房地产导刊，2019（15）：223.