PHC预应力管桩在桥梁桩基中的应用

宁英杰 潘森兵 郭松

摘要：为了解决桥梁桩基施工进度、桩基施工泥浆排放和渗漏等对环境污染的难题。对PHC预应力管桩桥梁桩基施工技术进行了研究，并将研究成果直接应用于多个项目，取得了良好效果。

关键词：PHC管桩;管桩检测;管桩施工;气体保护焊;贯入度

中图分类号：U445.55 文献标识码：B

桩基础作为桥梁承载结构，是桥梁最重要的部分，其施工进度对桥梁整体施工进度起着关键性作用。随着国家和社会对环保的重视和关注，桥梁施工对环保要求提高到一个新的高度。PHC预应力管桩采用成品桩打入焊接接桩而成，从而消除了消除了泥浆排放，并且提高施工进度。

1、工程案例

上海沪宜公路改建工程2标段，PHC管桩1144m，上海S7公路（S20-月罗公路）新建工程S7-Ⅰ-2标段，防撞墙长度5712m。全部采用预制吊装施工技术。

2、主要工艺原理

2.1、用打桩机提起预应力管桩，对准放样好的桩位，用仪器观测桩的垂直度，开启震动锤，将管桩送入地下。

2.2、采用CO2气体保护焊机焊接上下管桩桩头钢圈，将上面一节桩震动入土。

2.3、用送桩锤将最后一节管桩震动入土到设计标高。

3、关键工序施工

3.1管桩刻度标识、检测和堆放

3.1.1、管桩刻度标识

预应力管桩出厂前，按照设计桩长进行配桩。配桩原则，每节桩不宜超过12m，上部B桩总长不小于设计长度。每根桩总长配置完成后，对每节桩进行数字标识，每节桩上每1m用红漆标识。标识采用连续数据，防止桩上下节桩错位。

3.1.2、检测、卸桩和堆放

对所有的预应力管桩桩应进行桩体外观检验，检验合格后方可使用，不合格桩运回管桩厂。

管桩的堆放场地压实、平整后，铺设垫木，卸下的预应力管桩放置在垫木上，并且垫木支撑点在同一个水平位置，第一层管桩与第二层之间采取可靠的防滚、防滑措施。管桩堆放层数不宜超过2层。

3.2、管桩施工

3.2.1、测量放样、打桩机就位

根据验收合格的水准点、控制点进行测量放样，确保打桩施放桩位的精度要求。临时控制网点定期复察以保证点位的准确性，临时控制网点复查的时间期限应根据现场控制点确定无误后施放桩位。管桩施工前，对桩中心地面标高、桩位进行复测，标高误差小于1cm，桩位纵横向偏差小于1cm。

在承台边，桩基停放位置进行地面处理，设备进场组装调试后，移机至桩位上就位调整。在地基承载力不够区域，桩机底部垫钢板或路基板。PHC管桩为直桩，桩架安装调整后，使之处于垂直平稳状态，以确保桩基施工垂直度。

3.2.2、吊桩

吊装有两种方法：桩长大于13m 的采用支点法，两支点设在离桩两端0.21L处;当桩长不大于13m时，可采用直接进行水平起吊，采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。喂桩时桩机2#卷筒起吊，使桩顶对入桩帽内，将桩轻轻灵便喂入桩帽内，以防桩损断裂。随即桩尖对准桩位点就位。在桩头部位用纸垫或木垫（约15cm～28cm厚）将其垫平，但不宜过厚，满足减振要求即可，以免弹性过大，影响打桩。

3.2.3、打桩

打桩时用两台经纬仪在打桩机正面和侧面成90°控制桩身垂直度，并使桩锤、桩帽、桩身中心线在一条直线上，以免打桩时发生偏击，造成桩头破损。桩身垂直度控制在0.5%L以内（L为桩长）。

在施工过程中必须严格控制第一节桩的打桩质量，垂直度要控制在0.3%L，认真注意稳桩、压锤时的桩身变化情况，发现有偏移、倾斜或斜桩过大时，立即分析原因，采取有效的校正措施。

施工时为做到有效控制，采用重锤轻击的方法施工。开始打桩时，如地面表层土质较松软时，先利用桩锤自重下压，或空打几锤使桩沉入地面，再次测量桩身垂直度，无误后方可继续施打，否则拔起重插。开始打桩时桩锤油门控制要小，随着桩入土深度的增加，阻力增大，逐渐加大油门。在施工过程中要随时观测桩垂直度，以免遇到地下特殊情况使桩发生倾斜而打碎或打断，并应观测落锤高度，其落锤高度控制在1.8m～2.2m之间。对桩帽内的缓冲垫材要经常检查，及时更换，保持始终平整，以保证桩头完整，使桩顺利地打到地面。

开始沉桩时，宜采用较低落距，在锤击过程中应采用重锤低击。沉桩过程中桩锤、替打、送桩和桩宜保持在同一轴线上，以防桩身倾斜。

沉桩施工前要了解掌握现场的土质情况，作好沉桩设备的检查和调试，保证使用可靠，以免发生施工中途间断，引起间歇后沉桩阻力增大，发生不能再打入的滞桩事故。

沉桩施工过程中，应随时注意保持桩处于轴心受压状态，如有偏移应及时调整，以免发生沉桩破碎和断桩质量事故

当桩下沉至设计标高时，不可过早停打。否则，在补打时常常会发生停止下沉或难以下沉至设计标高的现象。

沉桩时，以控制桩尖设计标高为主。当桩尖已达到设计标高，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使贯入度接近控制贯入度（30mm～40mm/10击），具体根据现场试桩来定。

打桩或送桩时应按有关标准认真做好每米锤击数、总锤击数、入土深度、最后贯入度、锤型、落距等原始记录，焊接口也要做好焊接隐蔽记录，记录要真实、准确、完整

3.2.4、接桩

打桩机提桩打入前，用两台仪器进行桩身，控制桩身垂直度≤0.5%D（樁直径）。

PHC管桩为多节桩，需进行接桩。接桩时上下桩节必须接直接牢，焊接前，端板坡口上的浮锈应清除干净，露出金属光泽，接合面之间的间隙≯2MM。焊接时先在下节桩的前端点焊两块定位焊条，然后把上节桩吊放到下节桩的桩端头上，依靠定位焊条将上下节接直，并用经纬仪校正上下两节桩的垂直度，然后由持有上岗证的焊工对称分段施焊，以减小变形和残余应力，坡口槽应分层施焊，焊接层数为3层，每层焊接应彻底清除。焊接完毕后必须经现场监理工程师验收合格，并冷却8分钟后方可继续打桩施工，严禁浇水冷却和焊完即沉桩。

接桩施工中，应保持上下节轴线一致，并尽可能缩短接桩时间。

焊接时，焊缝应连续饱满，并填实桩端处间隙，防止节点变形不均而引起桩身歪斜。

焊接焊条采用JQ.MG70S-6 气体保护焊丝，焊丝规格为φ1.2mm，每个接面焊接3道，其质量应符合规范的规定。

3.2.5、最终节桩施工

PHC管桩工程需要送桩。当最后一节桩沉至离地面50cm左右后，接上送桩器，送桩器内要加保护桩顶的弹性垫层（橡胶垫）对桩头进行保护，用经纬仪进行校正，使送桩器、桩帽、桩锤和桩的纵轴线保持在同一铅垂线上，沉至设计标高。打桩停打标准要根据上部承台施工方便和确保桩承载力的原则，控制标高和贯入度。沉桩以标高控制为主，打桩完毕后，及时填盖送桩孔。

4  结论

通过对二个项目总共6800多米的预应力管桩的施工，从工程进度、经济效益、社会效益和环境保护各方面上都取得了良好效果。为桥梁PHC预应力管桩施工提供参考。

参考文献：

[1] 马保林，浅谈高速公路桥梁施工中预应力管桩施工技术应用，建筑施工，2018年05期。

[2] 陈广才，公路桥梁预应力管桩施工应用探析，企业导报，2016年10期。

[3] 钟心景，PHC预应力管桩在桥梁施工中的应用，建筑科技情报，2004年第4期。

[4] 徐兴茹，PHC预应力管桩在我省高速公路桥梁基础上的首次应用，安徽建筑，2011年第03期。

[5] 徐善中，一种预应力混凝土管桩在桥梁基础中的应用，中国高新技术企业，2017年第2期。

作者简介：

宁英杰（1972-），男，湖南邵阳人，高级工程师，从事公路桥梁施工。

潘森兵（1979-），男，江西上饶人，工程师，从事公路、市政桥梁施工。

郭松（1978—），男，浙江仙居人，高级工程师，从事公路、市政桥梁施工。

（作者单位：浙江交工集团股份有限公司）