高速公路桥梁工程中PHC管桩应用

闫 伟

(山西交通建设监理咨询集团有限公司，山西 太原 030012)

0 引 言

PHC即预应力高强混凝土管桩技术，该技术在我国的应用历史非常悠久，当前已经建设极为完善的技术体系，广泛的应用到城市建设、高速公路桥梁项目的建设施工。PHC管桩施工前，各个构件需要生产厂家内通过先张法预应力与离心成型制造，再进行蒸压养护处理，形成完整的管桩结构部件。经过检查合格后，将预制管桩构件运输到作业现场，利用静压或者锤击的方法打入到土体结构内，形成管桩的形式。PHC管桩的主要优势是承载性能强、质量稳定，抗震水平高，可以应用到多种地质条件中，达到高速公路桥梁项目的运行标准。

1 工程概况

某高速公路项目包含一条互通立交桥，设计方案中规定基础形式为钻孔灌注桩，但是经过技术人员综合分析，发现该方式有一定缺陷，所以将方案调整为PHC管桩。根据施工要求，现场总体需要532根管桩，长12～15 m，混凝土强度80 MPa，桩尖设计为开口形状，由专业厂家生产加工。对根据该设计方案，桩顶高程偏差不超过±10 mm，通过锤击方式处理，最后10击贯入5～10 cm。

2 PHC管桩施工工艺

2.1 预制PHC管桩检验

将PHC管桩运输到现场后，执行设计方案的要求，加强规格、型号、外观、尺寸的检查，并进行管桩抗裂、承载性能、保护层厚度的检查，达到管桩各项性能指标后，才能运输到现场展开施工。

2.2 试桩

根据工程的施工标准要求，选择现场有代表性的4个点进行检测，分别试验沉入15 m PHC管桩管桩。经过检测后发现，该桩体结构的整体完整性比较好，桩基竖向静荷载完全可以满足设计标准的要求。经过对现场试验结论分析发现，该项目的桩基竖向承载性能的安全性较高，沉桩施工难度较高，所以经过分析后确定桩身长度尺寸为12 m。现场地质条件较为特殊，下砂层与粘土层都可以作为持力层使用，且因为PHC管桩的细砂层内沉入难度较高，桩基采取开口形式，减小沉桩结构阻力，防止发生开裂的问题，提高结构的性能和水平。

2.3 桩位放样

在桩体施工之前，进行桩位的放样，应用长度25 cm、直径10 mm的钢筋或者竹签进行桩心的标记，以桩心为圆心进行圆周线的标记，并且撒上石灰进行标记，可以确定对中的位置。放样工作全部完成后，按照设计方案进行现场的复核检测，如果存在误差严重的问题要立即纠正。正式沉桩实施前，桩位要经过监理工程师签字确认，达到放样精度的要求，不会影响后续工程结构的施工。

2.4 PHC管桩运输、起吊及堆放

PHC管桩运输到现场后，加强质量检查，并按照工艺方案要求进行运输、起吊、堆放处理，防止由于外力作用而造成桩身损坏的问题，特别是某些细微裂缝问题，不能及时发现该问题，如果任由其发展，会导致结构安全事故的发生。在本次工程来说，PHC管桩运输、起吊、堆。

2.5 沉桩

桩身垂直度检测应用2台经纬仪进行，使得桩锤、桩帽、桩身处于同一轴线上。在沉桩环节，送桩其应和管桩在同一条轴线上，且按照要求直接沉入到标高部位上，保持连续施工，如果沉桩时存在间隔时间较长的情况，因为桩身周边受到应力的作用，沉入难度比较大。

2.6 终止沉桩

现场施工环节，桩顶达到最终沉桩标准为合格，并通过检查确定最后10击贯入度为标准。如果项目现场使用静压沉桩的方式，终止沉桩标准比较容易控制，如果应用锤击沉桩的方法，必须对现场的施工地质条件、桩型、锤型、桩身等多方面控制，提高工程质量。

2.7 浇筑混凝土

桩芯混凝土浇筑施工对整个桩体结构质量有着直接影响，所以在浇筑现场要加强施工质量管理和控制，落实检查和管理措施，如果混凝土强度性能不达标，要立即进行补强处理，特别是水平荷载较高的项目。现场施工阶段，桩身长度12 m，在现场浇筑环节先浇筑3 m厚度，再沉入4 m长度的钢筋笼，并保持连续浇筑施工。

3 PHC管桩施工质量控制措施

3.1 确保PHC管桩的质量

在本次项目现场施工中，通过锤击沉桩施工方式，因为锤击环节会发生反射、冲击的影响，所以在施工中PHC管桩需要承载较大的拉应力波与压应力波，桩身、桩头、接头部位容易发生裂纹的问题，对整个桩基性能造成不利影响。因此，在PHC管桩生产时，必须加强质量监督和控制，每项性能指标符合要求，从而达到PHC管桩的施工质量标准。同时，还要落实运输、吊装、堆放等环节控制，以免因为外力作用而造成管桩损伤。

3.2 合理确定终止沉桩的标准

从理论角度分析，终止沉桩标准是设计标高、贯入度方面，但是沉桩现场施工中，也难以确定，项目施工容易出现桩头爆裂、无法沉入达到标高的情况，要进行截桩处理。经过建设、监理、设计、施工等单位共同讨论，分析现场实际情况，最终将桩体长度调整为12 m，最后10击贯入度从3～5 cm增加到5～10 cm，以达到沉桩的标准要求。因此，在现场施工环节，设计人员确定终止沉桩标准后，还要落实现场监测与管理，随时调整桩体的施工，达到工程的质量标准。

3.3 合理控制管桩伸入承台的长度

根据设计标准要求，在该项目中管桩深入到承台的尺寸达30 cm，PHC管桩中钢筋笼伸入承台1 m左右，但是经过现场施工情况分析，通过增加管桩伸入深度可以提高结构性能，所以将其调整为50 cm，最终确定伸入深度为PHC管桩直径的0.8倍。因为高速公路项目桥梁基础的水平荷载要求较高，通过增加管桩伸入承台长度有效的提升结构的水平荷载，延长桩体使用寿命，确保桥梁的安全性。为了保证伸入承台长度合格，还要进行桩体配筋的体了解，焊接形成稳定结构，确保连接性能合格。

3.4 控制混凝土浇筑质量

桩芯混凝土浇筑施工作业现场，外部环境因素的影响比较大，容易导致质量问题或者强度性能不合格的情况。因此，在现场施工单位要选择补强处理措施，选用C40以上混凝土，并执行工艺方案和标准，减少人员因素造成的误差，浇筑施工完成后，立即组织人员进行强度检查，达到混凝土工程的质量标准要求。

3.5 PHC管桩焊接质量控制

进行PHC管桩的焊接之前，对于管桩间的接合性需要多方面的保障，其标准便在于桩芯的对应上，一般要求不能偏差在2 mm以上。另一方面，焊接前对于管桩桩头的清理也需要保证，不能在表面出现污染物或杂物等，使表面平整光滑，这也是对于焊接质量保障的重要条件。在正式进行焊接操作时，保证焊接点位在4～6个，并有焊工进行对称的焊接，焊接层数上需要大于2层。在焊层内里焊接完成，对于其表面产生的焊渣进行处理，由此递推进行其他层的焊接作业。在通常情况下，需要在焊接完成之后，对其冷却8～10 min，才能进行压桩施工，能够使得管桩焊接质量能够完成承载要求，同时不会发生管桩的变形情况。

4 结 语

在我国工程技术高速发展之下，PHC管桩作为先进技术应用到工程实践中，形成完善的工程管理体系，且PHC管桩施工技术比较优越，速度快、效率高，延长使用寿命，所以被大量的应用到实践，形成良好施工效果。总之，在高速公路桥梁项目中应用PHC管桩施工技术，有效的提升基础结构的承载性能，符合工程的施工要求，同时还能提升桥梁运行的安全性，消除安全与质量隐患，达到交通通行标准要求，为现代社会交通事业高质量发展奠定基础。