公路桥梁预应力管桩施工应用探析

陈广才

摘 要：随着近年来我国城市化进程的加速推进，由于公路桥梁使用功能的多元化和外观造型的艺术化，给公路桥梁的主体结构提出了更高的要求，这同时也给公路桥梁基础工程的设计与施工提出了更高的要求。本文针对公路桥梁施工中预应力管桩的应用特点、制作、施工准备、施工技术要点等方面的内容，旨在为今后公路桥梁施工中预应力管桩的应用管理提供经验和指导。

关键词：公路桥梁；预应力管桩；施工应用

一、引言

伴随不断发展的城乡建设速度，在公路桥梁工程施工中，不论是其施工管理，还是其相应施工技术，都有着广泛应用，在这当中，公路桥梁预应力管桩施工技术的管理又是其中应用较为重要且较为难以控制的关键之一。然而由于目前在公路桥梁预应力管桩施工技术管理进行的时候，还存在一些缺乏成熟工艺的问题，这就使得进行公路桥梁预应力管桩施工技术管理的时候，存在各种问题，直接影响着施工的安全以及施工的质量，进而也严重影响着社会安定及发展。笔者针对公路桥梁施工中预应力管桩的应用，从预应力管桩的施工应用特点、制作、施工准备、施工技术要点等方面的内容进行了深入分析和研究，旨在为今后公路桥梁施工中预应力管桩的应用管理提供经验和指导。

二、公路桥梁预应力管桩的施工应用特点

预应力管桩即高强预应力混凝土管桩，近年来在我国工程项目中应用广泛，于1993年被我国建设部列入科技成果重点推广项目之一；高速公路桥梁工程中常用的预应力管桩的外径为300～600mm，壁厚55～130mm，管桩每节节长为5～13m。

从工程实践的经验来看，预应力管桩与传统采用的钻孔灌注桩或人工挖孔桩等技术相比，具有耐压力强、耐打击性强、承载力大、抗震能力好、成本低廉等优势，同时预应力管桩大多采取工厂化定制生产模式，其质量有所保障，近年来在我国高速公路桥梁工程项目中成功应用。

三、公路桥梁预应力管桩的施工应用探析

（一）预应力管桩的制作。一般制作预应力管桩可采取后张法及先张法两种工艺手段，我国应用先张法工艺较为常见，其工艺流程主要包括了混凝土制备、制作钢筋笼、布料合模、预应力张拉、离心成型、蒸压养护等几大环节。

（1）混凝土制备。预应力管桩所用的水泥强度一般为大于42.5级的硅酸盐水泥，选用5-20mm的粗骨料，强度不低于150MPa；同时控制细骨料的细度模式在2.6-3.3范围内，含砂率为32%-36%左右，混凝土坍落度控制为3-5cm。（2）制作钢筋笼。钢筋笼的原料为预应力筋，将其实施高精度切断，再利用自动滚焊切削机进行滚焊操作，完成制笼。（3）布料合模。布料合模主要采用具有电子计量和螺旋输送功能的布料机，将混凝土均匀地投放到钢模中，操作时注意均匀地控制预应力桩的管节壁厚度，布料制作完毕后，再进行合模。（4）预应力张拉和离心成型。进行预应力张拉的主要设备是千斤顶，将其固定在端头板位置；在实施离心成型操作时，分别进入低速、中速和高速三个循序渐进的阶段，利用离心力的作用挤压混凝土，将多余的空气与水分排到外壁；根据管桩的直径要求及混凝土自身的坍落度情况等，确定离心成型工艺的操作时间长短，注意这一过程保证管桩外壁的均匀性和光滑度。（5）蒸压养护。蒸压养护包括高温蒸压与初级蒸压两大步骤，高温蒸压养护的施工作业条件为：蒸汽温度180℃，蒸汽压力1.0Mpa，在高温高压环境下持续养护管桩混凝土约10h；初级蒸压养护的施工作业条件为：常温常压环境，管桩混凝土达到脱模要求时，将已经脱模的管桩移到水池中，持续养护管桩混凝土约15d，完成管桩制作。

（二）预应力管桩施工前的准备。（1）做好“三通一平”工作。三通即“水通、电通、路通”，一平即“场地平整”。场地平整的区域范围一般为公路桥梁工程基础以外的4-6m；如果场地为松软土性质，还需施工作业前进行夯实处理；如果场地无法承担相应的地基承载力，不能满足桩机设备的作业要求，需要在正式施工前采取一定的加固处理措施，确保桩机正常作业，减少发生不均匀沉降问题的可能性。（2）放线定位。放线定位主要包括了桩基轴线和水准基点的设置。其中，桩基轴线的设置，应当以国家三角网控制点引入，并利用光电测距仪或精密水准仪进行多次复测，以保证放线定位的准确；水准基点的设置，则是在每根管桩入土以后，根据设计规范要求在施工区域附近设置8个及以上的水准基点，每个水准基点的距离宜在15m以上，以尽量降低施工过程中因振动效应或挤土效应对桩位准确性带来影响。

（三）预应力管桩的施工技术要点。预应力管桩施工可运用锤击沉桩和静力压桩两种方法。应用静力压桩法施工时不会产生过多的振动噪声，能较好地满足环境保护要求，且桩体的顶部完整，但是这种施工方法对场地地面承载力的要求较高，施工造价水平也较高，目前施工中实际使用较少；采用锤击沉桩法施工时，施工效率较高、施工造价水平低，对场地地面承载力的要求也较低，但是沉桩过程中会产生一定的振动噪音，对周边环境产生影响。以下将对锤击沉桩法的施工技术要点作具体阐述：

（1）起吊、搬运与堆放。在起吊预应力管桩之前，需要先确定预应力管桩的混凝土强度是否达到吊运的要求，不可低于设计标号的70%；一般起吊预应力管桩需要设置两个支点，如果管桩的长度较长，则根据实际情况增设支点；预应力采用轨道平板车或者超长平板拖车搬运，注意运输过程中稳固绑扎桩体，确保每个支点能均匀受力，保持搬运的平衡。另外，堆放管桩的场地尽量选择沉桩施工现场附近，保证场地宽敞、平整，具有防水措施。（2）桩锤的选择。科学选择桩锤，是影响锤击沉桩法施工作业质量的关键要素；一般选择的桩锤设备需满足如下技术参数：预应力管桩的最后贯入度约在2～4mm/击；沉桩时管桩的破损率宜控制在1%左右，最多不得超过3%；每根预应力管桩的锤击数应控制在1500～2500击以内。通常情况下，宜采用施工速度快、锤击能量大的柴油锤进行沉桩施工。（3）沉桩作业。预应力管桩实施沉桩作业时，需要先对动力机械、桩锤、桩架等主要设备进行检测，确保质量完好；若检测中发现存在质量问题，应及时调整或者更换设备。在正式施工之前，可以先尝试使用桩锤轻敲，观察预应力的桩身是否垂直、桩架是否安装到位等，各项准备工作结束后，正式开始沉桩操作，这一过程需要注意以下几个方面：其一，在沉桩施工时需加强监测，避免因为桩锤或桩架偏移而影响打桩的准确度，及时发现偏差问题并调整，才能提高成桩质量，尤其第一节管桩的质量非常重要，其垂直偏差度应控制在5%以内；其二，在高速公路桥梁工程施工中，如果现场地质为粉质黏土或黏土厚度较强，应注意防范管桩不均匀沉降现象；沉桩作业时采取连续施工方法，确保一次性完成。其三，预应力管桩施工要严格遵循沉桩的顺序，控制锤击桩体的节奏；由于应用锤击沉桩法施工会发生挤土效应，如果施工现场的地下有很多管线，需要密切观察沉桩施工中可能产生的挤土位移情况，严格控制每天打桩的数量，避免因沉桩作业施工强度过大而影响地下管线或破坏周边环境；其四，预应力管桩施工中还应要避免焊缝脱焊问题，确保作业过程的接头焊缝牢固，定期测量预应力管桩的标高水平，避免桩顶上浮或桩顶偏移。

四、结束语

总而言之，随着近年来我国城市化进程的加速推进，由于公路桥梁使用功能的多元化和外观造型的艺术化，给公路桥梁的主体结构提出了更高的要求，也因此造就了越来越多的超常规结构。而这些超常规的公路桥梁结构，往往具有跨度大、高度高以及自重大等特点，这同时也给公路桥梁基础工程的设计与施工提出了更高的要求。尤其是在其混凝土结构尚未形成自身强度之前，公路桥梁施工时不仅要考虑混凝土结构的自重，同时还要考虑施工过程中的各种荷载，因此仅仅依靠过去的传统施工经验和施工技术措施已经很难确保工程的施工质量与施工安全，于是对于预应力管桩的施工技术管理工作就在公路桥梁工程发展的舞台上占据了一席关键之地。

参考文献：

[1] 田川.赵伟.骆春雨. 高强预应力混凝土管桩在桥梁工程中的应用 [J]. 公路交通科技（应用技术版），2014（01）.

[2] 殷章正.PHC管桩技术的发展与应用 [J].中国科技博览，2014（19）.