桥梁施工中预应力高强管桩技术应用

陈建明

（赣州市公路发展中心兴国分中心，江西赣州 342400）

0 引言

预应力高强管桩技术是一项重要的桥梁施工技术。该技术通过施加预应力，能使混凝土管桩承受更大的荷载，提高其抗震性能、承载能力和稳定性。预应力高强管桩技术具有施工效率高、质量可控、适应性强等优点，适用于多种地质条件下的桥梁施工。通过科学的设计和规范的施工，能够有效提升桥梁的安全性和可靠性，为工程项目的成功实施提供重要保障。

1 技术特点

1.1 提高承载能力

通过预应力高强管桩技术，可以实现更大跨度的桥梁建设，能够减少桥墩数量，提高桥下的通航能力和航道效率。预应力高强管桩还能有效抵抗水平荷载和地震荷载，提高结构的稳定性和抗倾覆能力。此外，该技术可通过优化预应力分配，实现对管桩弯矩和剪力的合理控制，进而减小结构的应力集中现象，延长结构的使用寿命。

1.2 提高抗震性能

通过施加预应力，能使管桩内部的应力状态得到调整，可以有效减小管桩的变形和位移，使其在动力荷载作用下能够更好地抵抗振动和变形。此外，预应力高强管桩的紧密结构和坚固连接方式能够有效传递地震荷载，降低结构的震动响应，减小结构的破坏风险[1]。

1.3 施工效率高

首先，预应力高强管桩的制作和安装相对简单，不需要繁琐的模板和支架，可以在较短的时间内完成施工。

其次，预应力施加可以通过自动化设备进行，可提高施工效率和准确性。

最后，由于管桩是在工厂预制完成的，因此能更快速地完成桩基施工，加速项目进度，同时能降低施工期间的风险和不确定性。

2 桥梁施工中预应力高强管桩技术应用

2.1 选择合适的压桩方案

在桥梁预应力高强管桩施工中，应明确施工工艺与流程，改进和调整吊桩喂桩、桩身调整、压桩、接桩、送桩等工序，并每个环节都有明确的方案，使预应力管桩施工方案满足现场施工要求，这对提高桥梁工程结构的性能和稳定性有重要意义。

首先，明确吊桩、喂桩。在现场吊桩环节，应对吊机的吊绳承载能力进行全面计算分析，开展作业前，在施工前，应全面清理施工场地，并加强管桩固定，避免发生脱落、损坏等问题，以保证结构运行的安全性。

其次，在预应力管桩施工环节，应对桩身进行必要的调整处理，进行压桩机安装和调试，确保压桩机可以稳定运行，并结合设计方案调整桩尖，并使用专业测量工具及时进行测量与校正，确保预应力管桩结构性能合格，提高施工质量。

再次，压桩、接桩。

压桩：第一，根据设计要求，选用适当的压桩机进行施工。施工前，需要对桩位进行测量和标定，确保桩位准确。第二，将预制好的预应力高强管桩放置在桩位上，对桩顶进行检查和调整，确保桩垂直度和位置准确。第三，将压桩机的压头与桩顶连接，开始进行压桩作业。在压桩过程中，要严格控制压力和沉桩速度，避免对桩身产生过大的冲击力，桩底到达设计标高或遇到地层障碍时，停止压桩作业。

接桩：接桩前，需要对压桩完成后的桩顶进行修整，确保桩顶平整，以便接头连接。然后根据设计要求，将接头件插入桩顶，确保接头咬合紧密。接头件一般采用螺栓或焊接方式进行连接，以确保连接牢固。在接桩过程中，要注意控制接头的位置和方向，确保桩轴线的连续性。接桩完毕后，进行接头质量检查，确保接头连接紧密、稳定，满足设计要求。

最后，送桩施工。在最后一节管桩的施工中，必须保证预应力管桩在地面以上1.5m 左右，并应用压桩机完成各个结构的施工，施工过程应保持缓慢、稳定，避免预应力管桩产生严重质量问题[2]。

2.2 打桩准备

2.2.1 加强控制网设置

进行桩基现场施工前，精确的测量控制至关重要。应根据设计方案，确定适当的测量控制网，以确保每个结构的尺寸、精度均符合要求。测量控制点可以用于确定具体的施工桩位，同时需要进行复核检测，以验证其准确性。通过合理设置测量控制网并加强复核检测，能够提前发现潜在的偏差，及时进行调整和纠正，可以确保施工桩的位置和尺寸符合设计要求，避免产生质量问题，确保施工质量的可控性和可靠性。

2.2.2 确定桩位和打桩顺序

在桩位确定环节，首先根据设计方案确定轴线位置，达到精确性标准。应将桩基轴线位置偏差控制在2cm 以内。桩位定位的方式比较多，可以联合应用多种方法，如小木桩、撒白灰点等。为了避免打桩时因土体挤压导致桩位偏移，现场施工中应及时进行校正处理，每日至少进行一次桩基轴线检查，确保精度合格后才能继续开展现场施工。

为了使桩基快速进入土体，保证其标高符合设计标准，同时避免桩基打入环节发生挤压、偏移等问题，打桩开始前应结合桩位密集度确定打桩施工的顺序。根据工程经验，打桩施工需要按照先中心后边缘、分段打桩的施工方式。具体而言，先进行密集群桩的施工，再开展间距较大的桩基施工；先进行中间桩打入，再进行边桩施工；先进行长桩施工，再进行短桩施工。

2.2.3 桩锤的选择

在桩锤选择方面，需要综合考虑多个因素。需要分析桩体的形状、尺寸、重量以及入土深度等参数，以确保选择的锤具有足够的能量和适应性。此外，需要考虑桩的结构形式，确保锤的形状和尺寸与桩体相匹配。

在桩锤施工过程中，夯击能量的控制至关重要。需要对贯入阻力参数进行分析，包括桩尖阻力、桩侧摩擦阻力等，以确定合适的夯击能量，保证桩体施工质量和稳定性。如果桩锤在施工过程中无法达到要求的能量要求，可能会导致桩体结构头部位置发生扭曲、变形等，无法满足桩体结构标要求。因此，选择桩锤时，还需要结合工程项目的地质条件，考虑软土和硬土等不同条件，综合考虑各种因素，选择适当的锤型。可以选择蒸汽锤进行施工，其锤重适当，一般为8t，能够确保在施工中达到所需的能量要求[3]。

2.2.4 桩架的选择

在桩架的布置、安装及准备环节，应加强对各项工作的控制，因为每个环节都会对桩基施工效率造成影响。在目前的施工中，履带式的行走桩架应用比较广泛，其主要优势是移动灵活、使用方便，且该桩架通过履带运行，对路面的要求并不高，综合使用效果好。

2.3 验桩

质量监督检查的严谨性和全面性对确保预应力高强混凝土桩的质量稳定性和工程安全有重要意义，也是保障工程长期稳定运行的基础[4]。验收项目包含外观质量、尺寸偏差、混凝土强度、抗弯性能等。

首先，外观质量的检查涉及桩身表面的平整度、光滑度、裂缝、腐蚀等，桩身外观应无明显缺陷。

其次，尺寸偏差的检查要求测量桩的直径、长度、倾斜度等参数，确保符合设计要求。混凝土强度是评估桩身质量的关键指标，通过取样检测和试块试验，检查混凝土的抗压强度是否满足设计要求。

最后，抗弯性能的检查用于评估桩在承受弯曲力时的变形和破坏情况，检验其是否具备足够的结构安全性。

这些验收项目需要严格按照相关标准和规范进行，每一项参数指标都达到要求方可投入使用。

2.4 锤击沉桩

若地层结构为软土形式，初期打桩环节下沉量较大，所以应减小锤击力度，随着沉桩深度逐步增加、下沉速度减缓，可适当增大起锤高度。在打桩作业环节，应使桩锤、桩帽、桩身在同一条直线上。如有必要，可根据桩身方向调节桩锤、桩架导杆方向，以达到设计要求。

在锤击环节，尽量不要采用偏心锤击的方式，以免发生扭曲而造成结构损坏。打桩遇到较大阻碍时，应检查落锤是否出现了倾斜、偏心的情况，尤其是要检查桩垫、桩帽是否符合标准。如果经过检查不合格，应及时更换或调整桩垫。同时，应保持连续锤击沉桩作业，避免因中途停止施工而影响整体施工效果。

2.5 接桩施工

在接桩施工中，应采用焊接方式连接，以达到连接稳定、牢固的效果。在下节桩的桩头距地面0.6～0.8m 间距时，即可进行接桩作业。焊接时，需要选择合适的焊接材料，可选用J422 焊条，直径φ4.0mm、φ3.2mm。焊接前先清理焊接表面，然后在下节桩头安装导向箍引导定位，在预应力高强管桩对正之后，对称焊接4～6 个点固定，再将导向箍拆除。组织两名焊接人员开展对称焊接施工，焊接过程中，严格按照焊接工艺要求落实各项工作。焊接完成后冷却3～8min 后才能开始锤击沉桩作业。

2.6 送桩

为了使预应力高强管桩施工达到设计标准，应用钢板制作长度11m 的送桩器，使送桩作业可以顺利完成。将送桩器吊升起来，使其底部和上节桩的顶面紧密连接，且中心线保持对齐，垂直度经检测合格开展支护施工，施加相应的压力，达到设计标高，待终压值符合工艺方案停止操作，移动到下一位置上施工。整个过程中需要做好现场施工记录工作，尤其是注浆量、压力等参数。

2.7 张拉锁定

锚索压力灌浆工作结束后，经过养护处理，结构强度超过15MPa，且结构强度达到设计标准的70%以上才能开展张拉施工。锚杆张拉阶段做好应力控制，不能超出拉杆结构标准参数的75%。

张拉施工时，应采用分级加载的方式，每次加载值保持3min，记录伸长量参数。锚杆张拉到设计参数值的1.1～1.2 倍后，如果是砂质土，应保持10min；黏性土条件下，保持15min，如果没有明显伸长变化进行卸荷操作，达到规定荷载后锁定作业。锚杆锁定环节应按照技术标准进行锚具安装。锁定工作结束后，如果没有出现预应力损失的情况，及时进行补偿张拉施工[5]。

3 效益分析

3.1 经济效益

第一，预应力管桩施工技术有明显优势，操作非常灵活，现场施工速度比较快，可大幅缩短施工周期，可有效节约人工成本，降低施工造价，能够提升项目的综合效益。

第二，相较于以往的焊接桩技术，虽然预应力管桩施工技术需要增加部分接头零部件成本，但是能够节约焊机、焊条成本，可降低总体成本。某工程项目采用预应力管桩施工技术，单根管桩成本较以往接桩工艺节约90 元，施工时间节省8min 左右。

3.2 社会环境效益

预应力高强管桩施工中有助于提高结构性能，且锤击沉桩、静压沉桩等方式均不会产生污染问题，还能减少有毒气体、强光等对施工人员身体健康的危害，符合我国绿色环保理念要求，施工过程也更加安全、可靠，能够在极大程度上提高工程的社会效益和环境效益。

4 结语

预应力高强管桩技术作为一项先进的工程技术，对桥梁工程的质量和安全性有重要影响。预应力高强管桩技术能够有效提升桥梁的承载能力和抗震性能，同时具有施工速度快、施工质量可控等优点。在实际应用中应充分考虑地质条件、荷载特点和结构设计等因素，结合实际合理选择施工方案和材料，以确保技术应用顺利，保证工程质量。相信，随着科技的不断发展和经验的积累，预应力高强管桩技术将在桥梁施工领域会发挥更为重要的作用，为桥梁工程的可持续发展作出更大的贡献。