浅析混凝土预制管桩在水利工程中的应用

崔德标

混凝土预制管桩由桩体、桩头、桩帽三部分组成，是一种混凝土浇筑而成的预制配件，相对于传统钻孔灌注桩施工方式，该种施工方式具有操作简单，机械化水平高、施工速度快、节约成本等诸多优点，广受青睐。本文在介绍混凝土预制管桩生产和施工的基础上，重在说明水利工程使用混凝土预制管桩的优越性及克服缺点的建议，这对于类似工程建设具有很好借鉴意义。

一、生产及施工步骤

1.生产阶段

（1）前期准备。①工程技术人员制定施工方案、平面图，重点复核桩点轴线、高程等。②组织工程技术人员进行方案、图纸等学习，并加以修改完善，保证方案可行，图纸准确。③组织技术人员编制切实可行的施工计划和质量控制措施（重点要考虑本文第四部分内容）。④组织所有施工人员学习工程建设规范、图纸等资料，确保工程建设有的放矢。

（2）预制厂准备。①采购符合标准的模板、砂、卵石、水泥等原材料。②选择规范的预制厂（重点观察场地是否坚实平整，有无排水通道，各工序空间、时间安排是否合理，这样有利于避免生产过程中因振捣造成中间产品变形，工序安排不合理影响生产效率等）。

（3）生产流程

2.运输和堆放

预制件强度应当达到设计强度的 80%以上，再进行装车运输较佳。卸放场地要选择平整坚实的空旷场地，堆放时要考虑预制件的高度、宽度、垫木材质、地面承载力等多方面因素，同时将堆放的预制构件标志一致对外。

3.现场施工

技术人员进行测量定位→打桩机进场准备施工→将符合标准的预制桩调至施工点，复检预制桩是否破损→进行探孔施工→进行插桩作业→及时进行校核和压桩→记录相关参数，完成打桩→进行下一点位打桩。

4.荷载检验

打桩完毕后，根据桩机机型、设计要求及施工规范，要及时进行荷载检验。

二、优点介绍

西民便河是江苏省苏北地区地级宿迁市一条重要的排涝、灌溉河道，上起境内王官集镇朱海，下入洪泽湖，全长 69.55公里，流域面积 326.20平方公里，耕地 27.5 万亩，人口 31.86 万人。近年来由于经济社会发展，该河道城区上游段13.65公里（城区至朱海段）河道沿线农田乱耕乱种、河坡塌陷、河床淤积、河道束窄，河道底宽约5～8米，河底高程21.90～17.50米，地面高程24.40～21.00米，平均地面比降1/4000，同时农业面源、生活、工业各种污水排入河道，该条河道治理迫在眉睫。当地政府于2020年投资20亿元以EPC模式启动宿城区朱海—牛角淹生态旅游及水环境修复工程，治理西民便河（城区至朱海段）13.65公里，朱海（岸线长约10.38公里，水域面积 4050 亩）和牛角淹（岸线长约5.2公里，水域面积 400亩）等水体，主要实施控源截污、清淤护砌、景观绿化等，致力于改善区域水环境，提高居民生活质量。经勘查，工程土质上部是黏性土及粉土，下部多分布较密实砂土及坚实黏性土，同时河道两侧分布较多农业用地，大开挖放坡施工不具备客观条件。该工程河道护坡采用混凝土预制管桩施工方式，不但提高了工程建设效率，而且还破解了施工场面小的难题。从本工程看，混凝土预制管桩施工主要有三个优点：（1）混凝土预制管桩施工过程较为简单，灵活性很高，可大幅度提高施工速度。（2）可以根据实际需求自主调节预制不同形状的桩、同时桩的承载力、耐久性都比较好。（3）混凝土预制管桩造价低，环保效果好，生产、施工过程中产生污染少。

三、常见问题及解决建议

混凝土预制管桩施工优点虽然比较明显，但若施工不当也会产生事与愿违的麻烦，常会出现以下几种问题。

1.断桩问题

此类问题主要有三方面原因：一是施工时桩锤落距过于偏大、用力过猛引起了断桩或桩头脱落现象；二是桩体本身质量存在问题；桩锤的下落和捶打，桩体受到了巨大的冲击，加速了桩体损毁；三是由于现场地质勘查不够充分，选择的打桩位置不够科学，打桩下沉遇到坚硬岩石造成断桩问题发生。

关于断桩问题，建议采用“小幅度捶打”原则，优先选择重量大的桩锤，这样能够大幅度减少捶打过程中对桩体带来的损毁。当桩断裂损坏时及时更换新桩，同时要全面勘查地质情况，选择适宜的施工方案，及时清理坚硬阻隔物，避免断桩问题出现。

2.桩体倾斜问题

工程建设过程中打桩桩体倾斜及偏位的现象也比较普遍，特别是地质条件较为复杂、桩头遇到孤石等硬夹层时，高强度地捶打极易造成桩头跑偏、桩体倾斜。主要由于打桩机平稳度不够，造成桩架和地面不垂直，导致桩体、桩头和桩锤不在同一条线上。

关于桩体倾斜问题，建议施工前应进行机械引孔，及时修正桩体不平稳问题。对于硬夹层的地质情况，首先用钻机扰动硬夹层，再进行打桩施工，确保打桩一次性到位。当桩体倾斜情况发生时，应及时停止施工，设计人员进行勘查设计，确认采取合适措施进行补救。

3.桩上浮问题

因土质、打桩节奏、顺序等原因，很多工程在打桩过程中先打入的桩被垂直壅高，发生“桩体上浮”现象，造成不必要的截桩问题。这种情况基本发生在桩体密集的工程建设中，打桩挤压地下土层，地下土质四溢产生挤土效应，造成先打入的桩发生上述现象，造成工程不必要的损失。

关于桩上浮问题，建议根据工程建设打桩的实际情况（要考虑到需要打桩的空隙、规格、长短、现场土质等）选择正确地打桩顺序：当需要打的桩间距较为密集时 （两桩之间中心距离≤桩边长或直径的四至五倍），由中间（中心）向两侧（四周）同时打桩，有利于减少浮桩问题的发生。当需要打的桩间距较为稀疏时（两桩之间中心距离＞桩边长或直径的四至五倍），采用单一方向打桩效果比较好。

4.衔接不紧密问题

主要由于衔接处没完全清洁到位、高低不平等原因引起的，建议施工时一定要将土、水、油污等杂质清理干净，平整地进行焊接，如果桩体开裂，应及时更换补桩。

四、结语

虽然混凝土预制管桩施工受现场土层地质、工程机械、桩的自身质量等多方面制约，但若在工程施工过程中重视前期调查分析、科学设计、规范施工等程序，各种问题都能够克服。在类似宿城区朱海—牛角淹生态旅游及水环境修复工程中采用混凝土预制管桩，不但可以切实提高工程的施工效率，还可以减少工程投资和提升工程整体外观质量。