预应力管桩在西村电排站地基处理中的应用

梅艺宾

(台山市塘田水库管理所，广东 台山 529200)

0 前 言

预应力管桩作为全新的桩基施工技术，被深入且广泛地应用于地基处理施工中，同其他施工工艺对比起来，这一技术具有特殊的优势，能有效地提高工程项目的施工速度与效率，从而打造出高质量、绿色、环保、高承载能力的水工建筑工程施工项目，提高工程施工质量，达到预期的工程施工目标。

1 预应力管桩工艺特点与适用范围

预应力管桩一般包括2大类型：①钢筋混凝土实心方桩；②先张法预应力钢筋混凝土空心管桩。通常选择以下沉桩方式：锤击沉桩、震动沉桩、静力压桩等，其中钢筋混凝土预制桩往往可以更能承担荷载，而且牢固、经久耐用，也不会遭受地下水体的腐蚀，最主要的是施工相对高效，此技术和工艺已经在工程建设中深入运用。沉桩难免对地基土产生排挤效应，同时，沉桩过程中将出现剧烈的震动与高强噪音，进而对四周环境带来一定的干扰，而且沉桩深度和沉桩设备、桩体材料等密切相关[1]。

预应力管桩一般是选择先张法预应力工艺，离心成型法同步加工形成的空心体细长混凝土预制构件，具体包括：圆筒桩桩身、端头板、钢套箍等构成，其中端头板属于管桩顶部的环状铁板，通常厚度为2cm,端板外部边缘设置坡形，方便对接操作的焊接。预应力管桩的底桩端的桩尖形态一般包括：十字花型、圆锥型、开口型等。一般来说，桩体的承载能力主要包括以下因素：桩侧土性、桩径、开口管桩的壁厚与施工顺序等。

预应力高强混凝土管桩一般用在工业建筑、住宅建筑等的低承台桩地基，也可以用在公路、桥梁、港口等基础设施施工中。预应力混凝土薄壁管桩则适合于低承台桩地基施工中。

2 工程概况

西村电排站的主要任务是排涝，排涝标准按涝区10a一遇24h暴雨所产生的的流量2d排干设计。西村电排站初选水泵型号为4台1200ZLB-100轴流泵，设计排水流量为4×3.76=15.04m3/s，装机功率为4×330kW=1320kW，自排闸净宽10M可排涝区77.59m3/s。泵站等级为三级，为中型泵站，主要建筑物为三级，次要建筑物为四级，临时建筑物为五级，泵房建筑物设计防洪标准为30a一遇，校核防洪标准为100a一遇。为了确保西村电排站地基施工质量，决定选择预应力管桩工艺。

3 工程地质条件

站址区共布置11个钻孔，孔号为BSZK13-BSZK23。根据勘探结果，站址区地基岩土层自上而下、由新到老的顺序依次为：

3.1 填筑土

3.2 粉质黏土

埋深0.0～11.3m，层厚2.3～7.0m，平均层厚3.86m。灰黄、灰白色、潮湿，可塑-硬塑状态为主，主要由黏粒、粉粒及砂粒组成，干强度高，韧性中等，属弱透水性。

3.3 淤泥质土

埋深5.0～9.5m，层厚1.7～4.5m，平均层厚2.82m。灰黑、黑色、饱和，流塑，主要由黏粒、粉粒组成，含有机质和腐殖质，局部段相变为淤泥，干强度高，韧性中等，属弱透水性。

3.4 粉细砂

埋深8.0～14.0m，层厚1.5～3.5m，平均层厚2.48m。灰白、浅黄色、呈稍密状态，饱和，主要由黏粉粒及砂粒组成，为石英质粉砂、细砂，粉黏粒含量约15%，级配不良。属中等透水性。

3.5 黏土

埋深5.5～13.5m，层厚2.0～6.5m。灰黄、黄色，潮湿，可塑状态，主要由粉粒及砂粒组成，干强度高，韧性中等，属弱透水性。

4 施工方案

4.1 试桩安排

预制管桩参照设计的桩径等，在柴油打桩机的辅助下施工，开始施工前应让工程项目部门集中对桩机、相关设备等的全面检测、检修，并要求桩机安全、稳定运行，而且要保持完美性能。参照打桩施工的进程、配桩等来高效地组织预制管桩的进场，管桩供应不仅要控制桩机停工现象，也要抑制管桩于现场的堆积的问题，尽量控制管桩倒运。管桩正式大范围施工前，要开展两根桩以上的试验，要采用试桩的方式开展各项检查，例如：地质资料、关联设备、工艺以及施工流程等能否达标，而且要将一些关键的参数弄清楚，例如：锤重、落距值等。

4.2 预制桩的调运、堆放及验收

预制桩一般自生产厂家装卸，此时要借助吊车，而且要和现场指挥密切配合，精准地计算得出调运状态的支点，确保精准起吊，维护桩体结构无形变，而且要参照打桩的实际条件来正确选择桩体堆放点，也要方便施工。堆放的区域必须干净、整洁，参照地面的牢固度、坚实度等可选择枕木当支点，形成两点到三点的支垫。管桩的最高堆放层为三层，而且要参照用桩计划，将先用的桩体在上方，要控制翻运桩堆，卸载的桩体必须接受外观检验，控制断桩与裂缝现象，任何存在瑕疵的桩体都不能被使用，各类型管桩都要有合格证。

4.3 施工流程

要想控制打桩施工中附近桩体所遭受的干扰，参照相关的技术规程以及作业规范，要掌握好施工顺序，最先从施工核心部位的桩体入手，再过渡到四周的桩体，先施工中间桩，再对称地施工边桩，而且要参照桩体的入土深度来决定施工顺序，从长桩到短桩。

5 锤击沉桩施工工艺及要点

5.1 测放桩位

严格施工测控点的检查、审核、验证，要自各个控制点来逐渐引出轴线部位，根据设计图纸、轴线等来明确不同桩体的桩位，而且要把添加的某一规格的钢筋当作桩位标记，并要在钢筋上设置标识与红色胶带，以此来保证正确打桩。

5.2 桩机就位

打桩机负责人必须根据现场所标识的桩位来确保桩机能精准地到位，而且要以此为基础加以复核，同时，也要在桩体的四边装入距离分别为1m的引桩。再借助钢送桩器来瞄准桩位下方压入2m，保证根部没有老基础，并借助引桩来再次定位桩位，在此基础上来吊桩施工。

5.3 吊桩落位

1)把管桩自堆放点借助吊车以水平的方式传输至桩架附近，并借助桩机上方特定设置的起桩重钩来吊装就位，管桩起吊中要掌控好速度，要预防快速吊装所导致的管桩和桩机之间的撞击。管桩平移、吊运过程中应选择两点绑扎法，绑扎起吊点要和桩端保持0.2倍的管桩长度。

2)桩机达到桩位以后，要借助钢丝绳来吊起下桩段，而且要让桩尖和桩位精准对应，再调平桩机，而要从两个方向来调节桩身的垂直度偏差，一般要<0.5%H，桩尖的对位偏差也要<20mm。

5.4 沉桩

在正式进行沉桩操作前，应优选厚度大概为15cm的直纹木垫，让它发挥锤垫的功能，其次，也可把麻袋、木夹板等作为桩垫，并对应压缩处理，压缩完的厚度要在12cm，锤击操作中也要常规性地质检，而且要动态更换，沉桩操作中，也要交叉检查桩身的垂直度，要严格控制桩身倾斜造成的管桩受损问题，要严禁选择顶拉桩头的方式来纠正偏倚。打桩操作中，要确保桩锤、桩头、桩身处于相同轴线，桩身倾斜率大于0.8%时，则要积极地识别成因，而且要给予纠正。初次打桩时则要关上油门，如果贯入度在100mm/击以下，则要开大油门来打桩，可以选择重锤轻击的方式，沉桩过程中锤落距则要在1m半以下。

5.5 截桩和接桩

5.5.1 截桩

参照设计的管桩长度、标准长度等，如果发现管桩长度超出设计标准，则要尝试截桩，要选择专门的锯桩器来截桩，而且要借助钢筋箍来紧密包住桩身端，沿着钢箍上缘凿槽打穿以后，再借助锤子打下，采用气割法来切断钢筋。

5.5.2 接桩

1)接桩之前要彻底清理桩端，保持其干净、整洁，也可以借助钢丝刷来辅助清理。

2)上下节桩要准确对齐，上下两个桩的偏差要控制在2mm，而且要确保上节桩体处于垂直状态。

3)焊接必须让两个人同步对称地施焊，而且要保证焊接缝连续、充实，控制施工缺陷，特别是要控制焊瘤、焊渣等的出现，烧焊也要达到两层甚至更多，焊接过后则要冷却7min左右，不得采用冷水来冷却。

6 预应力管桩应用于地基处理的质量控制

6.1 垂直度控制

1) 起吊首桩精准对位，让桩身自行调节垂直度，桩机塔架则要利用桩身支撑的油缸对应调节垂直度，当各项参数都达标后，再对应调节桩体垂直度[5]。

2)桩体垂直度的调节则要从正面、侧面分别让两个吊锤成900方向来观测，确保桩体入土以后的垂直度偏差在0.5%，实际打桩操作中，需要在正面、侧面分别派两人来观测，当看到倾斜问题时，则要及时调节，保证成桩以后的垂直度偏差小于0.5%H。

3)第一节桩植入地下50cm时，就需要开启第二节桩的安装，这一过程关键是要确保桩体对平，同时，也要科学地调整垂直度，桩端头需要利用铁片来填平，并施焊。

6.2 收锤标准

应根据施工场地的环境、地质条件、单桩承载力类似的数据，以及桩体的规格、长度、锤子的大小、落距等来全面衡量提供科学的数据，当入土的深度符合规定标准时，则可以收锤，后续则要开启后方桩体的施工。

锤体植入深度一般需要参照试打桩来决定，贯入度标准必须把握好，不可太小，也不能太大，因为过小可能导致桩体强度的下降，直到桩体自身受损，而且也可能对机械自身带来极大地损害。

6.3 质量检验

1)施工原始记录：详尽、完善、如实记录并及时汇总分析，发现不符要求的立即纠正。

2)完成打桩后，检验桩的承载力及桩长，抽检率为桩数的5%。

3)预应力管桩施工允许偏差、检验数量及检验方法见表1。

表1 预应力管桩施工允许偏差、检验数量及方法

7 结 语

预应力管桩应用于电排站地基施工中能提高工程施工质量，其中单桩承载力显著增强，而且设计的选择范围也更大，管桩可以用于多层建筑、高层建筑，即便是相同建筑基础内，也可以选择直径不同的管桩，能妥善解决布桩的问题，从而确保根桩承载力的发挥。整体来看，预应力管桩施工高效、高质量，基于以上优势，预应力管桩能妥善地使用多种土体，多种施工环境，从而在建筑、道路、港口等工程中得到了充分地运用。