桥梁基础施工预应力高强管桩技术应用

余槐、万里

（1.江西省公路工程有限责任公司，江西南昌330000；2.江西省交通工程集团有限公司，江西南昌330000）

0 引言

桥梁基础工程作为大型性系统工程，在施工的阶段中通过预应力高强管桩技术的应用，能够提高桥梁基础项目的建设进度以及质量。所以在预应力高强管桩技术应用时，必须要按照桥梁基础工程的施工标准，对施工方案进行优化以提高技术的应用效果。

1 预应力高强管桩的优点

预应力高强度管桩和钻孔灌注桩施工对比，有着如下的优势：

一是预应力高强度管桩结构的承载性能较高，结构强度性能好，直接打入密实度较高的砂层与强风化岩层的结构内，经过剧烈的挤压性作用，桩间结构直接进入持力层结构内，确保承载性能符合要求，所以预应力高强管桩的承载性能要高于相同直径的沉管与钻孔灌注桩的结构。

二是抗弯性能较高。预应力高强管桩应用的是强度高、松弛性小的螺旋槽钢棒制作预应力主筋的结构，让桩身结构的预压应力较高，抗弯效果良好。

三是质量稳定性好，通过工厂预制的方法，选择实用性先进施工工艺和设备，质量性能比较高，质量比较稳定。

四是应用范围较大，预应力规格和型号较多，承载性能有明显的差异，能够满足不同施工条件的应用需要，所以需要考虑到项目的具体情况，采用合适的结构形式，以保证承载性能合格，在现场布桩也比较方便，操作更加灵活，应用到施工现场效果良好。

五是施工的速度快、工期短。预应力高强管桩一般都是在工厂内进行预制完成，现场施工速度较快。

六是桩身结构耐击打能力强，穿透性能好，桩身混凝土结构强度高，且有一定的预应力，即使经过千百次的锤击也不会产生损坏的情况，能够穿越比较厚的砂层结构。

七是经济性较高，和钻孔灌注桩对比，施工成本降低约30%左右[1]。

2 预应力高强管桩适用的地质条件

预应力高强管桩应用到基岩埋深较大、强风化岩等地质条件上有着较好的效果，通常将管桩直接打入强风化岩层的持力层结构内，稳定性好、强度高，完全符合桥梁工程的运行标准要求。桩尖通过打入到强风化岩层内部1～2m 的深度，就能够保证其承载性能符合要求，并且沉降量与钻孔灌注桩是基本相同的，所以总体应用效果良好。我国的广东省多年来持续应用预应力高强管桩，产生非常好的效果，经过经验总结发现，有如下几种地质条件不适宜使用预应力高强管桩结构形式：一是桩端持力层以上覆盖层结构有比较多的障碍物、孤石等影响施工。二是桩端持力层以上结构的覆盖层有不适宜使用管桩的材料，或者硬度高无法达到穿越持力层结构的效果。三是基岩上部结构的地质条件比较差，没有具备持力层条件的结构。四是非岩溶区域的基岩以上覆盖结构分布着大量的松软土层结构，下部则主要是中风化岩层或者微风化岩层，结构的性能比较差或者厚度较小。五是桩端持力层的性能较差，遇水软化或者埋深不足的风化岩层结构。六是地下水、地基等结构给管桩性能造成不利影响，或者给钢筋等钢质材料产生严重的腐蚀影响[2]。

3 工程实例

某高速公路项目处于某市区西部位置，桥梁设置的高度较高，桥梁所处地质条件比较差，稳定性不足，且局部发育较多，整条线路的风化岩的分布范围较多，埋深深度较小，承载性能相对较好，对于桥梁基础持力层的性能提升有着重要作用，桥梁建设的总体性能良好，完全能够满足桥梁的运行要求。

3.1 方案分析

目前我国的公路桥梁主要采用的是钻孔灌注桩的结构形式，桩基直径主要是根据偏压承载力以及竖向容许承载力方面进行计算确定，而桩身偏压承载力会直接影响桩径尺寸，也就是说，通过弯矩来进行桩径的控制，以保证结构性能合格。桩身弯矩是利用墩柱或者台身结构给桩基弯矩和水平力造成影响。桩身偏心受压条件下，不会利用桩身全截面混凝土抗压性能，导致经济效益比较低。如果单根钻孔灌注桩调整为管桩群桩的形式，提高结构的承载性能，单根桩因为弯矩的减小，有效地利用桩身结构承载性能，经济价值较高，综合效益明显。

3.2 方案设计

根据现场的施工情况，综合分析桥梁的应用要求，决定将该项目的直径1.5m 钻孔灌注桩调整为5 根D60PHCAB 型管桩的结构形式，计算后确定管桩结构总体性能达到运行的要求，对于保证桥梁运行的安全性是有效的。

3.3 施工流程

在桥梁基础施工的阶段中，预应力高强管桩技术的应用需要综合项目的需求做好试装施工，并且严格按照工艺标准开展工作，以下对该技术的工艺流程进行全面论述。

3.3.1 试桩施工

在具体的施工开始前，需要对各个结构进行静荷载抗压性能试验检测，制作锚桩横梁为反力结构装置，还要布置两台千斤顶。根据要求应用锚桩和试桩，第一根静荷载达到6200kN，符合7 级标准，经过1h 沉降之后，达到16.7mm/h，直到地基结构全部损坏为止。第二根试桩荷载力是5000kN，符合9 级标准，沉降量在45min 之后加大，标准为15.2mm/h，直到地基结构全部损坏为止。第三根为4000kN，稳定后到增加4500kN。试桩之后发现，该结构的性能完全可以达到工程的要求，对于后续的桥梁工程结构施工有着重要帮助[3]。

3.3.2 测量施工

在项目实施开始前，进行现场的测量作业，保持场地的清洁性，确保现场没有任何杂物影响工程的施工，在场地平整处理完成后，可以进行现场的标高测量工作，并且准备符合施工要求的器具以及设备，以保证施工可以顺利完成。此外，再进行中线、控制桩的测量，测量放线达到精度要求后，组织技术人员进行现场技术交底，确保现场施工不会有任何问题。在该项工序操作阶段需要核对相关的测量数据，针对数据存在异常的地方要进行二次处理，保证每一次的测量参数都具备一致性，如此才能够提高工程的质量。

3.3.3 打桩机的安置

移动打桩机正式施工开始前，对于现场的线路进行全面勘查和分析控制，保证桩机移动达到安全性的标准。钻杆与地面的角度要合理的设置，应用吊锤展开测量，数据偏差确保不会超过±1%的要求。桩机位置标注好之后，按照设计方案的要求组织现场施工。

3.3.4 下节桩的起吊和压桩施工

桩机安装到规定部位上之后，就可以进行起吊作业。将管桩吊起之后，对于桩体结构的外壁进行标记，保证位置达到精度的要求，通过两条垂线进行垂直度的控制，并且按照90o的标准设置夹角。管桩压入作业的环节，要防止和内部结构障碍物触碰，通常会应用低速压入的作业方法进行施工。压桩阶段，需要随时注意桩力的变化情况，确保桩体能够顺利进入土体结构内。在现场施工环节，保证桩体结构的垂直度偏差不超过0.15，必须做好各个结构的控制，桩锤、桩帽、送桩器时刻保持在同一直线上，沉桩施工阶段加强桩身结构垂直度检查和控制，偏差不超过1%。如果土体结构硬度较高，不能强行压入，否则容易导致结构损坏，影响桩身的性能[4]。

3.3.5 上节桩施工控制。在该项目中，上节桩的控制极为重要，保证管桩的桩头结构需要超出地面约0.5～1.0m 的高度，且要保证下节桩施工完毕。在桩身起吊工作开始后，上节桩和下节桩的中心是对正的，并且做好垂直度的矫正工作，防止发生扣缝的问题。在下节桩的位置设置导向鼓，确保上节桩施工可以顺利进行，上下节的错位尺寸不超过2mm。

3.3.6 焊接施工

桩体结构焊接工作开始前，对于桩头结构进行全面的检查，保证上下端板的表面全面清理干净，一般应用铁刷子进行处理。上下阶段进行固定施工后，将导向箍移出，并且通过分层方式焊接施工。在该项目施工，应用手工焊接的方法，焊接分为3 层的结构，在一层焊完且冷却后，即可进行后续的施工。

3.3.7 截桩

打桩工作全部结束后，需要把露出的桩头结构打掉，确保符合设计高程的要求。截桩的过程中，应用专用锯桩器进行作业，不要使用大锤直接敲击桩体结构，也不能使用其他非专业设备强行处理，保证桩体截取后质量合格。

4 结语

预应力高强管桩是我国高速公路桥梁施工的重要结构形式，其承载性能较高，完全满足桥梁交通运行的需要，各项技术参数都符合工程的要求。高强管桩结构的技术参数达标，符合桥梁运行的要求，未来必然会有更加广阔的应用空间，对我国桥梁事业发展有积极作用。