灌注桩与预制桩在道路桥梁施工中的应用

陈立强

杭州市城建设计研究院有限公司 浙江 杭州 310000

灌注桩和预制桩是道路桥梁工程当中最常见的两种桩基，是提高道路桥梁工程基础强度和承载力的常用技术，它们在定义、适用条件和特点等方面存在明显的不同。在实际施工过程中，需要根据工程的情况进行合理的选择，才能准确把握施工工艺和质量控制要点，达到提升道路工程质量及安全的目的。基于此，本文针对灌注桩和预制桩的区别和特点，研究了两者在施工中的不同应用情况。

1 预制桩特征及工艺

1.1 预制桩施工特征

预制桩施工技术的使用在现实生活中比较常见，其施工特征主要有：①单桩承载力比较小。预制桩属于挤土桩中的一种，将预制桩打进土中之后，桩基附近土层在预制桩的挤压作用下更紧密，基础的承载力也随之提升。预制桩单桩尺寸较小，相应的单桩承载力也较小，一般用于大面积的地基承载力加强或构建筑物的基础处理。②经济性较高。预制桩可使用在需要大量打桩的工程中，桩基可以标准化制作和施工，整体的经济性好。③桩身质量较好。由于预制桩是在工厂或施工现场预制，桩身质量相较于灌注桩更容易控制。预制桩的施工过程简单，可以灵活高效安排施工进度。④施工影响较大。若采用锤击或振动的方式施工预制桩，会产生极大的噪音和振动，必须在不影响周围居民生活的情况下施工或使用静压桩基。此外，由于预制桩会对周边土体产生挤压，施工时振动也较大，会对周边建筑物基础产生影响。若施工场地周边存在需要保护的管线、桩基、建筑等，则不适用预制桩施工。⑤要合理控制单节桩基长度。预制桩基的单节长度一般控制在10米左右，单节桩基的长度不宜过短或过长，并且若两桩连接在一起，搭接部分的承载能力会变弱。⑥施工局限性。预制桩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[1-2]。

1.2 预制桩的施工技术及质量控制要点

预制桩在施工之前先要确定沉桩阻力。沉桩阻力一般由两个部分组成，分别是桩尖的阻力和桩侧的阻力。针对不同的土质情况、桩间距和进入持力层的深度，沉桩阻力均有不同。根据地质条件进行计算之后，才能确定沉桩的阻力范围并选择合适的桩型、深度及压桩设备。

其次，应选择合适的桩顶垫材。桩顶垫材的作用是在压桩过程中均分压力，减少因应力集中现象产生的桩帽损坏，保证沉桩的精度，并能加快打桩的效率。常见的垫材有橡木、桦木等，在施工时，可以根据现场实际情况来选择其他便于获取且合适的材料。

再次，预制桩的质量控制最重要的阶段就是生产阶段，唯有保障生产中的强度满足标准，才能产出合格的预制桩基。此外，还需要严格控制桩基的起吊运输和堆放。在工厂或施工场地进行预制时，预制桩基的强度必须达到设计要求的80%以上方可吊运，并确保出厂强度达到设计要求。吊运时，势必要确保轻吊轻放，才能防止起吊过程中出现碰撞，同时应根据计算确定支点，要求绳索夹角不得小于45度，避免起吊过程中失衡引起事故。预制桩堆放时，应根据场地的基础承载力和地质情况计算确定桩基的堆叠层数，堆放中需运用垫木，每层预制桩都要利用垫木从中隔离。场地内还应设置排水设施和防滚落措施，并保持平整干燥。

最后需要注意的施工步骤为压桩和接桩。如果采用静压法沉桩，应分段进行、逐段接桩，可选择的方式有浆锚法和焊接法等。如果及时发现预制桩出现损伤势必要及时采用措施进行修复；在预制桩的接桩中，应严格检查下节管桩的顶部位置，如果顶部发生损伤，需立即进行修复，并及时清理下节管桩顶部存在的杂质，还要在上节管桩安装之前及时清理接头位置的碎石以及污渍；沉桩操作势必要确保连续性，而压桩操作需严格遵照相关设计标准开展，从而最大程度的确保沉桩的质量符合标准要求；不仅如此，如果能够对预制桩的变形情况及时发现，即可立即替换没有质量问题的预制桩，才能为道路桥梁项目的施工建设质量提供保障[3]。

2 灌注桩特征及工艺

2.1 灌注桩施工特征

灌注桩按成孔方式的不同，一般可以分为钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等。在道桥工程中灌注桩的施工技术也相对成熟，其特征有：①灌注桩单桩承载力比较大，通常采用大直径的钻孔或挖孔灌注桩可以提供较大的单桩承载力。但由于较难清理桩孔底部的杂物，会对桩底承载力产生一定的影响。②相比于预制桩，成本较高。灌注桩的施工作业要求较高，需要现场完成钻孔、制备钢筋笼、浇筑混凝土等工序，单桩施工成本高。③桩身质量不好控制，由于灌注桩一般采用泥浆护壁等方式，挖孔过程均在地下，存在大量隐蔽工程，容易出现塌孔、断桩等情况，或由于钢筋笼放置失误产生露筋的情况。并且现场施工需要制备泥浆池，对现场环境存在破坏的可能性。④应用范围广，一般可使用在各种地质当中，并且无桩长的限制。从施工实际情况来看灌注桩可以适合使用在任何土层当中，不论是淤泥质粘土等软弱土层还是中风化岩层等坚硬岩层，灌注桩都可以通过采用不同的钻孔形式来达到效果。⑤水下作业困难，相对于预制桩，灌注桩的水下作用比较困难，首先要搭设水上施工平台，然后采用钢护筒或钢围堰等方式配合抽水后才能进行水下施工作业[4]。

2.2 灌注桩的施工技术及质量控制要点

灌注桩与预制桩相比，施工质量的控制要求更为严格，难度也更大。以施工中最常见的钻孔灌注桩为例，简述灌注桩的施工技术及其中需要注意的质量控制要点。

（1）施工准备工作

在进行施工作业前首先要对项目施工场地进行勘察，结合勘察的结果复核设计方案，并对施工方案进行调整，选择合适的桩基形式和打桩方式、安全施工内容以及特殊情况应急预案。此外，采购质量合格的施工材料，并且做好材料的验收和存储工作。提前做好地基预处理，为打桩设备入场提供条件，方能确保道路桥梁施工的正常进行。

（2）桩位测放

在测放具体桩位时通常采用坐标法来测放，在进行测放工作之前，必须与设计部门提供的坐标进行核实。通过核实没有问题之后，运行全站仪依据业主提供的导线位置和监理工程师认可的网点依次进行测放。埋设护筒前需在桩外放置控制桩，方便在护筒埋设结束后进行检查复核。

（3）护筒埋设

桩位测放完成后即需要进行护筒的埋设。正常施工中护筒直径要小于桩体直径，大部分护筒是厚度在5毫米左右的钢板，预制深度不能低于150厘米，并且护筒的上部要高出地面大概30厘米。最后，在填埋时要把粘性土填埋在护筒下端的周围，这样护筒就会更加牢固垂直度也高。

（4）钻机就位

在测放好的桩位边测量出一段合适的距离，在地面和桥面垂直的方向进行木方铺设，再在铺设的木方表面和前面平行的地方铺设轨道。钻机的移动通过利用卷扬机和滚筒完成，在钻架放置完成后，应该确保上下垂直和平行。完成复核工作后确认无误，再固定钻架。

（5）泥浆制备

在地质情况较差的条件下钻孔时，为了更好地保护好孔壁，避免塌孔，需要用到大量的泥浆。施工人员在制作泥浆时要掌握好比例，以免泥浆出现过稀或过稠而影响了施工的质量。在泥浆制备时还应该结合实际的工程地质科学制备。

（6）钻孔施工

完成以上工作后，经由监理部门复核无误，即可进行钻孔作业。在刚开始钻孔时先不要落杆，先空钻，等钻孔中的造浆达到设计要求后，进行正式钻孔。在钻孔过程中，要根据实际的地层情况来确定进尺速度和钻速。首个桩的钻孔过程必须明确土层的分布情况并详细填写钻孔记录，若为嵌岩桩还需分层取出岩样。在钻孔过程中，孔中应该确保有适量的泥浆高度，并对孔中的泥浆质量分析观察，根据设计图纸及地勘资料，对实际的土层结构进行标志，如果发现与地勘剖面出现差异时，应该及时表明，同时保留相应的样品和指标，方便对比核实，并由设计、勘察、监理部门进行确认。

（7）钻孔清孔

钻孔结束后，悬浮在泥浆中的土渣将逐渐沉淀到孔底。在灌注混凝土之前，需要进行清孔工作，将以沉渣为主的孔底沉淀物清除，否则残留再孔底的沉渣会在桩端和持力层之间形成夹层，容易增大灌注桩的沉降，降低桩端承载力，影响成桩质量。除此之外，清空还可以增加桩孔内混凝土的流动性，减小泥浆的相对密度，对灌注混凝土提供便利。因此必须认真做好清孔工作，减小沉渣带来的危害。清孔的常见方法有正循环清孔、泵吸反循环清孔、压缩空气法清孔等，具体采用何种方式清孔，应结合工程实际，考虑成孔方法、土质情况、现有设备及工艺掌握情况、灌注桩的用途等因素来确定。

（8）钢筋笼安装

在钻孔灌注桩实际施工当中，钢筋笼一般都比较长、重，常需要采取分节制作。每根桩的钢筋笼，均由多节段的钢筋骨架组成，在计算钢筋笼长度尺寸时，需要注意计算上焊接长度。分段制作的钢筋笼的长度以钢筋的定长为宜，但不宜短于6米，在分节焊接时，需将钢筋接头位置错开焊接，避免应力集中在桩基的同一断面。钢筋笼底板钢筋可制成喇叭口形，可以避免灌注导管挂笼及钢筋笼上浮。为保证钢筋笼的保护层厚度，可以在钢筋笼上设置混凝土转轮垫块，垫块厚度即为混凝土的保护层厚度。垫块每隔2米均匀布置4个，焊在主筋上，这样既保证保护层厚度，又能减少对孔壁的扰动。焊接钢筋笼时，需将声测钢管同步焊接在钢筋笼上，或利用螺丝螺母活络连接。声测管长度以钢筋笼长度为准，底管应稍长于钢筋底笼20-30厘米。声测管内必须注满清水，最后拧上专用封头，防止堵管。

（9）下放导管

导管下放前检查每根导管是否干净、畅通，并注意检查密封圈的完好性和两头丝扣有无破丝等现象，以免灌注过程中出现导管进水等现象。导管安装前逐节量取导管实际长度并做好记录，以便混凝土灌注过程中控制埋管深度。导管检测合格后，按顺序依次下放至孔内，导管下放以汽车吊作为起垂直置于孔位中心，防止导管接头勾挂钢筋笼骨架。

导管安装完成后，应当检测孔底沉渣厚度，如果沉渣厚度不能满足设计及规范要求，则应立即用导管进行二次清孔。采用抽浆法，向导管内插入风管，通入压缩空气，利用导管内外的压力差将孔底沉渣从导管内排出。清孔结束后，方能进行桩基混凝土灌注。

（10）桩基混凝土灌注

钻孔灌注桩混凝土宜采用商品混凝土或现场拌合混凝土，混凝土强度需达到设计标准。若采用商品混凝土，运输时建议选用混凝土泵或混凝土搅拌运输车。在运距较小时，可采用机动翻斗车或其他其他严密坚实、不漏浆、不吸水、便于装卸的工具运输，需保证混凝土不离析，具有良好的和易性和流动性。在混凝土运至桩基灌注地点时，首先应该检查其坍落度及均匀性，必须符合规范要求，否则应在现场进行二次拌合，直至满足要求方可使用。桩基清孔完成后，进各方单位检查合格需立即进行水下混凝土灌注，灌注过程应当连续、快速，严禁中途停止。在混凝土的灌注过程中，应经常测探钻孔内混凝土面的位置和高度，及时调整导管的埋深，一般控制埋深在2-6米范围内，导管可在一定范围内上下移动，避免混凝土凝固，增加流动性和灌注速度，但严禁将导管提出混凝土面。灌注过程中，需安排专人观察孔内泥浆情况，测量导管埋深和管内外混凝土面的高差，并填写灌注记录，若有异常需立即采取相应的处理措施。灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，至少高出0.5米，根据桩底清孔质量可以采用不同的高度，破桩时限用机械破除桩头浮浆层，再人工开凿至设计桩顶标高，可以保证桩头混凝土质量。在灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确保所测混凝土的灌注高度是否正确。

3 灌注桩与预制桩的特征对比

灌注桩和预制桩作为提高道桥工程基础强度和承载力尤为重要的技术方法，在道桥工程项目施工中具有广泛的运用，但两者之间的施工条件与使用环境具有较大的差异性。首先，若采用灌注桩就需要在施工现场生产，与之不同的预制桩是工厂生产完成的成品运输到施工现场之中。二是灌注桩在具体的施工中需先钻孔才可灌注成桩，而预制桩则是将成品利用锤击等方式击打到地下。三是灌注桩的施工对于环境的破坏很大，并且施工中涉及大量隐蔽型工程项目，为灌注桩的施工质量控制造成很大的困难；而预制桩的施工建设则相对要更为环保，更易控制施工质量，但缺陷就是具有很大的锤击噪音。四是在两者都可选择的同等条件下，采用预制桩往往可以得到更高的施工效率和经济性。

除此之外，灌注桩和预制桩的适用条件也有所不同。预制桩一般适用于目标持力层上部均为松软地质的结构之中，且没有坚硬夹层的地质情况下。同时，需要目标持力层的顶板相对稳定，可以避免多次接桩的问题。在施工条件方面，预制桩适用于大面积桩基工程项目或工期紧张，施工场地局限性较大的情况，可以充分发挥其工厂批量预制和现场公式化打桩的优势，可大幅提高项目的经济性，控制成本输出。

4 结束语

概而言之，道路桥梁工程项目的建设质量直接影响到项目完成后的服务质量以及服务寿命，对于区域经济的增长意义重大。道路桥梁工程项目之中对于桩基施工有大量的需求，不论是路基处理还是桥梁基础，都是工程项目中的基础和关键。其中预制桩和灌注桩是桩基项目中最常见的类型，合理的选择和使用，对能否达到预期的效果有着很大的影响，也直接决定了整个项目的建设能否顺利。通过本文的叙述，能够初步了解到预制桩和灌注桩的异同、各自适用的情况和施工需要注意的要点。在不同的环境条件和施工建设要求的前提下，合理科学地选用合适的桩基类型，可以为道路桥梁工程的建设质量提供保证。