预应力混凝土管桩施工技术应用

郭 婷，史全乐

（山西一建集团有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

预应力混凝土管桩采用的技术是高性能的混凝土和预应力施工技术，在施工过程中，不论是选材还是技术支持，都比较专业，相对于灌注桩来说，其具有桩身短，价格低廉，可以灵活调整等特点。首先采用先张预应力和离心成型的工艺技术，通过蒸汽的养护而成，这是一种空心等截面圆筒体的施工材料。这种材料由于其性能比较好，具有很大的发展潜力，很多建筑市场以及建筑行业都会使用这种材料加工制作，以用于建筑、水利设施、桥梁建设等方面。单桩的承载力比较高，抗弯性能也比较好，作为预应力的主筋，其抗裂性性能都是比较好的，同时也可以适应复杂的环境变化发展。预应力混凝土管桩可以耐腐蚀，在一些地方的应用也是比较广泛的，在现场比较狭窄，不利于施工的地方是比较有利的。预应力混凝土管桩施工的过程也是比较复杂的，涉及的因素也是比较多的，需要定位放线、喂桩、压桩、对桩、接桩、送桩、成桩等一系列复杂过程，因此要选用比较优质的材料进行。针对一些较厚的土层，以及特殊的地理地形，如果不采用适宜的方式，是没有办法保证完成施工的，因此，需要引进一些先进的技术和理念，采用预应力混凝土管桩进行施工。

1 管桩的特点

①承载力高，经济指标高。本项目桩基采用静压式预应力管桩共185根，规格为φ500-AB-125，桩长19～27.5m，桩持力层为强风化岩层，桩端进入持力层深度不能少于0.5m；单桩竖向承载力特征值为1800kN；单桩抗拔力特征值为400kN；桩底C35细石混凝土封底，灌注高度2.0m，桩顶微膨胀C40混凝土1.2m高（加膨胀剂10%～15%）；②管桩抗弯性能好。使用的外部预应力主梁板为螺纹钢筋，既具备高强度、低松驰的特性，且抗裂性好、抗折弯、耐热性能优异，贯入特性良好，可穿过大量砂层，因此能够用于更多、更复杂的地质环境；③品质稳定。钢筋预制过程主要是采取工厂化的生产方法制造，方便地使用先进装备、前沿技术，产品质量易控制、有保证，并便于检测；④用途广泛。单桩长度易于调节（可在5~14m范围内调整长度），可选择的适用范围也更广，在施工中安排布桩、接桩更容易，对变动大的地区适应性更强；⑤建造迅速，工期较短。管桩工程化生产，便于按需要进行供桩，现场施工人员的施工准备时间也可减少，可 穿插到其他的工序中同时施工；⑥有利于在现场建设文明。相较与注灌桩以及钻孔桩，预应力混凝土在施工时基本没有水，也没有泥沙，混凝土污染也是相对轻微的，这是一种比较文明的现场建设；⑦经济性高。综合价格相对比预制的水泥方桩和钻孔灌注桩都低廉，因此单位承载力价格也相对低廉，而且还比钢管桩节约了大量的钢筋。因此，预应力混凝土管桩从施工成本角度分析为最经济也是最佳选择的材料。

2 施工准备

（1）在管桩项目施工的前期，需要综合考虑压桩机的长度是否符合，成本预算的有限性，对管桩的形状、重量、长度以及尺寸，截断都需要及时考虑。在施工的现场，需要结合当时的具体情况，严格按照施工的要求进行，对当时环境的综合考察，岩土的特性、土质的疏松情况、当地的气象条件进行综合的评估和考察，选择比较符合压桩机的条件和预算选择。本工程桩采用规格为φ500-AB-125的静压桩机具进行桩基作业，机具进场后，先自行操作调试，待符合要求后，再报监理单位审核确认后投入工程使用。

（2）针对验桩的要求，严格按照具体的情况进行验收，管桩的验收人员需要检查产品的尺寸、批号、时间，以及产品的批号内容。每一个管桩都应该合格之后才可以投入使用，以免耽误工程时间。

（3）堆积和倒运时，首先应该对不平整的现场进行调整，然后采用二点法对管桩进行支撑，在支撑的时候必须要求两点在一个水平面。管桩堆放高度不得超过4级；当具备条件时最好单层，也要设置垫。堆放时按型号、尺寸分类，有助于降低在施工中出现错误的概率。

3 管桩沉桩施工

（1）施工准备，在交底工作完成后，桩机和材料进场。对进场的预制管桩进行验收，不合格管桩退场。然后根据基点坐标进行桩位放线，管理人员及监理对桩位进行复核。施工准备阶段，在交底的工作结束之后，让桩机和选用的材料进入，针对符合条件的管桩进行验收，不符合的管桩退场，最后根据基点的坐标放置桩机的桩位线。

（2）测试人员放线入场后，首先对坐标系基础加以检查，以保证得到真实的测算初始数据结果。用极坐标法完成测算时，其所算出的极坐标数据结果则需要经过两个检定员加以复算无误，后方能通过。利用南极坐标法开展测试，对日后的施工监测起了作用。在引孔施工前和打桩过程中，在前方和侧向二种方位用吊锤线组合经纬仪位置检测桩的垂直。

（3）打桩施工具体施工方法：

①试桩：在正式击桩浇筑之前，要浇筑好试桩，并利用试桩达到正式压桩力所要求的有关控制数据，特别是要求送桩的压力控制数值。

②桩机定位：将打桩装置安放就地在所要引孔的施工桩位上，将桩段吊入打桩机的夹桩器内，并夹住该桩段，再连接桩尖，然后定位桩位，由负责的专业技术人员检验是否无误，并请工程监理人员认真审核后确定。

③预应力管桩吊载和插桩。预应力管桩起吊时采取二头起吊法，在过程中应稳定、轻放，以避免桩身受震动、碰撞、破损。桩点确定不放后，再将桩嵌入土中约50~100cm深，用靠尺和经纬仪测量并校正桩的垂直度，预应力管桩的垂直度首节误差不能大于0.3%，符合规定后方可压桩。

④压桩：a.在开始施工时，对压桩的施工地址需要提前进行综合考察，然后根据施工地的目前的情况决定压桩的顺序，在此过程中应该尽量连续的工作，不要停止；b.针对管桩的桩身需要做好明确的登记和记录数据，以便于在之后的工作中能够观察入土的深度；c.在初始阶段，压桩力速率不能过快，但可以依据地质报告中显示的地质状况合理选用压桩力速率，一般选择1.5~2m/min的速度。在施工打桩的初期阶段，需要不定期和定期的观察和测量管桩桩机的位移情况、垂直度等问题，对观察到的一些数据进行记录，包括压力值，压桩力的最大值不宜超过4800kN。

⑤接桩。在多节的管桩需要施工时，必须对多个部位进行焊接的连接，以便保证施工的顺利。下节桩实施监督后，露出地基约500~1000mm时就可以接桩工艺，接桩时上节桩段须做好顺直措施，桩心错位偏差在1mm内。设导向箍后可以确保上下桩节之间找平接直，钢桩间距也用铁块缜密并连接紧密，在拆除导向箍之后，就必须按照分层对称方式进行施工，并且每个钢桩之间相接的接头焊接焊缝不得低于二层，而且各个层次的焊缝接口也应当错开，并且焊接过程要连续、圆满，在敲除焊渣后不得有夹渣或气洞等缺陷发生。施焊（采用CO气体保护焊）完毕后应自动冷却不低于3min后方可继续进行监督，冷却期间严禁用水或焊好后立即施打。在接桩时，当焊完管桩之后，必须对施工的工程进行验收，严格按照规定的标准，进行检查验收，在所有的工事合格之后，必须焊缝冷却之后，在刷红丹二度。管桩接头钢零件涂刷腐蚀耐磨涂层500μm。

⑥送桩。本工程桩基施工在地表进行压桩，送桩深度为4~9m。当完成前一阶段的接桩任务之后，就开始送桩的准备，用1mm的钢板将管桩的顶口进行密封，做好准备工作之后进行送桩。送桩的过程要用专业的送桩器，目的是体现工程的精度，也是为了满足送桩器的送桩深度使用。送桩时，主机的轴线要和桩体的轴线相吻合。按照提前计算的局部地基高度，测算和标记出送桩深度，并利用水准仪随时跟踪监测，将桩端输送至设计要求高度并详细记载最终的压力数值。送桩结束之后，必须将送桩的孔洞进行回填。完成这一阶段的任务是为了进行下一步的施工，重新进行定位压桩机，重复之前的步骤，以便于下一个桩机，可以对送桩孔洞进行回填。

⑦桩芯混凝土浇筑。桩基检测施工完成后，往桩内填灌C35微膨胀混凝土。

（4）施工中的注意要点：①本工程击桩工作应当连续完成，且同一条桩的中间间歇时间不得超过0.5h，并注意做好配桩准备工作，以防止送桩的深度超出规定要求；②预制管桩也需要经过检查验证，合格后方可施加适当压力；③主轴线实测后要复测，符合规定后方可实行监督；④压桩力施工前，应清理杂质；⑤接桩工艺时，对接桩部位的杂物进行清理。

（5）施工误差的注意。①桩位施放高度误差不超过10mm，成桩的垂直度误差也不超过1%；②桩的中心线误差不得超过5m。

（6）控制要点：①桩位。施工前充分了解场地情况，应当将地下杂物清除干净并回填稳定干净的素土、碾压夯实后再进行施工；②垂直度。保证首段桩身的方向垂直，可以使用十字交叉法进行观察，目的是尽早发现偏差；③接桩的焊接。焊缝质量，也是管桩施工质量管理的一项重点。焊缝前需清除钢锈、泥污等，焊缝时要对称、分层焊缝，这样才可降低焊缝变形，并保持焊缝的均匀、饱满，夹渣、气洞等缺点不能存在，焊缝毕需自动制冷不低于8min，后方可持续施压（CO气体保护焊冷却时间不低于3min），严禁使用水制冷或焊缝好立即施打；④成桩检测。在桩基施工完成15d后，采用静载试桩的办法检查桩的竖向承载力，采用桩基应力波反射法检查桩的成桩质量。

4 结语

预应力混凝土钢管桩的桩体硬度较高、抗弯性能好、单体承重、经济成本是在所有桩类中较低等，贯入性能好，施工速度快，工期较短，综合效益指标也好于其他桩式。经过对本项目的实施和研究工作，人们对预应力管桩的施工工艺有了更加深刻的认识。随着预应力管桩的应用与发展，加上人们施工经验的不断累积，预应力混凝土管桩的施工技术也可能在施工中也存在一些问题和缺点，在之后不断改进中将更加成熟，并提高产品质量，以及综合技术方面更加健康发展。