橋梁基礎施工預應力高強管樁技術應用

余槐、萬里

（1.江西省公路工程有限責任公司，江西南昌330000；2.江西省交通工程集團有限公司，江西南昌330000）

0 引言

橋梁基礎工程作為大型性系統工程，在施工的階段中通過預應力高強管樁技術的應用，能夠提高橋梁基礎項目的建設進度以及質量。所以在預應力高強管樁技術應用時，必須要按照橋梁基礎工程的施工標準，對施工方案進行優化以提高技術的應用效果。

1 預應力高強管樁的優點

預應力高強度管樁和鉆孔灌注樁施工對比，有著如下的優勢：

一是預應力高強度管樁結構的承載性能較高，結構強度性能好，直接打入密實度較高的砂層與強風化巖層的結構內，經過劇烈的擠壓性作用，樁間結構直接進入持力層結構內，確保承載性能符合要求，所以預應力高強管樁的承載性能要高于相同直徑的沉管與鉆孔灌注樁的結構。

二是抗彎性能較高。預應力高強管樁應用的是強度高、松弛性小的螺旋槽鋼棒制作預應力主筋的結構，讓樁身結構的預壓應力較高，抗彎效果良好。

三是質量穩定性好，通過工廠預制的方法，選擇實用性先進施工工藝和設備，質量性能比較高，質量比較穩定。

四是應用范圍較大，預應力規格和型號較多，承載性能有明顯的差異，能夠滿足不同施工條件的應用需要，所以需要考慮到項目的具體情況，采用合適的結構形式，以保證承載性能合格，在現場布樁也比較方便，操作更加靈活，應用到施工現場效果良好。

五是施工的速度快、工期短。預應力高強管樁一般都是在工廠內進行預制完成，現場施工速度較快。

六是樁身結構耐擊打能力強，穿透性能好，樁身混凝土結構強度高，且有一定的預應力，即使經過千百次的錘擊也不會產生損壞的情況，能夠穿越比較厚的砂層結構。

七是經濟性較高，和鉆孔灌注樁對比，施工成本降低約30%左右[1]。

2 預應力高強管樁適用的地質條件

預應力高強管樁應用到基巖埋深較大、強風化巖等地質條件上有著較好的效果，通常將管樁直接打入強風化巖層的持力層結構內，穩定性好、強度高，完全符合橋梁工程的運行標準要求。樁尖通過打入到強風化巖層內部1～2m 的深度，就能夠保證其承載性能符合要求，并且沉降量與鉆孔灌注樁是基本相同的，所以總體應用效果良好。我國的廣東省多年來持續應用預應力高強管樁，產生非常好的效果，經過經驗總結發現，有如下幾種地質條件不適宜使用預應力高強管樁結構形式：一是樁端持力層以上覆蓋層結構有比較多的障礙物、孤石等影響施工。二是樁端持力層以上結構的覆蓋層有不適宜使用管樁的材料，或者硬度高無法達到穿越持力層結構的效果。三是基巖上部結構的地質條件比較差，沒有具備持力層條件的結構。四是非巖溶區域的基巖以上覆蓋結構分布著大量的松軟土層結構，下部則主要是中風化巖層或者微風化巖層，結構的性能比較差或者厚度較小。五是樁端持力層的性能較差，遇水軟化或者埋深不足的風化巖層結構。六是地下水、地基等結構給管樁性能造成不利影響，或者給鋼筋等鋼質材料產生嚴重的腐蝕影響[2]。

3 工程實例

某高速公路項目處于某市區西部位置，橋梁設置的高度較高，橋梁所處地質條件比較差，穩定性不足，且局部發育較多，整條線路的風化巖的分布范圍較多，埋深深度較小，承載性能相對較好，對于橋梁基礎持力層的性能提升有著重要作用，橋梁建設的總體性能良好，完全能夠滿足橋梁的運行要求。

3.1 方案分析

目前我國的公路橋梁主要采用的是鉆孔灌注樁的結構形式，樁基直徑主要是根據偏壓承載力以及豎向容許承載力方面進行計算確定，而樁身偏壓承載力會直接影響樁徑尺寸，也就是說，通過彎矩來進行樁徑的控制，以保證結構性能合格。樁身彎矩是利用墩柱或者臺身結構給樁基彎矩和水平力造成影響。樁身偏心受壓條件下，不會利用樁身全截面混凝土抗壓性能，導致經濟效益比較低。如果單根鉆孔灌注樁調整為管樁群樁的形式，提高結構的承載性能，單根樁因為彎矩的減小，有效地利用樁身結構承載性能，經濟價值較高，綜合效益明顯。

3.2 方案設計

根據現場的施工情況，綜合分析橋梁的應用要求，決定將該項目的直徑1.5m 鉆孔灌注樁調整為5 根D60PHCAB 型管樁的結構形式，計算后確定管樁結構總體性能達到運行的要求，對于保證橋梁運行的安全性是有效的。

3.3 施工流程

在橋梁基礎施工的階段中，預應力高強管樁技術的應用需要綜合項目的需求做好試裝施工，并且嚴格按照工藝標準開展工作，以下對該技術的工藝流程進行全面論述。

3.3.1 試樁施工

在具體的施工開始前，需要對各個結構進行靜荷載抗壓性能試驗檢測，制作錨樁橫梁為反力結構裝置，還要布置兩臺千斤頂。根據要求應用錨樁和試樁，第一根靜荷載達到6200kN，符合7 級標準，經過1h 沉降之后，達到16.7mm/h，直到地基結構全部損壞為止。第二根試樁荷載力是5000kN，符合9 級標準，沉降量在45min 之后加大，標準為15.2mm/h，直到地基結構全部損壞為止。第三根為4000kN，穩定后到增加4500kN。試樁之后發現，該結構的性能完全可以達到工程的要求，對于后續的橋梁工程結構施工有著重要幫助[3]。

3.3.2 測量施工

在項目實施開始前，進行現場的測量作業，保持場地的清潔性，確保現場沒有任何雜物影響工程的施工，在場地平整處理完成后，可以進行現場的標高測量工作，并且準備符合施工要求的器具以及設備，以保證施工可以順利完成。此外，再進行中線、控制樁的測量，測量放線達到精度要求后，組織技術人員進行現場技術交底，確保現場施工不會有任何問題。在該項工序操作階段需要核對相關的測量數據，針對數據存在異常的地方要進行二次處理，保證每一次的測量參數都具備一致性，如此才能夠提高工程的質量。

3.3.3 打樁機的安置

移動打樁機正式施工開始前，對于現場的線路進行全面勘查和分析控制，保證樁機移動達到安全性的標準。鉆桿與地面的角度要合理的設置，應用吊錘展開測量，數據偏差確保不會超過±1%的要求。樁機位置標注好之后，按照設計方案的要求組織現場施工。

3.3.4 下節樁的起吊和壓樁施工

樁機安裝到規定部位上之后，就可以進行起吊作業。將管樁吊起之后，對于樁體結構的外壁進行標記，保證位置達到精度的要求，通過兩條垂線進行垂直度的控制，并且按照90o的標準設置夾角。管樁壓入作業的環節，要防止和內部結構障礙物觸碰，通常會應用低速壓入的作業方法進行施工。壓樁階段，需要隨時注意樁力的變化情況，確保樁體能夠順利進入土體結構內。在現場施工環節，保證樁體結構的垂直度偏差不超過0.15，必須做好各個結構的控制，樁錘、樁帽、送樁器時刻保持在同一直線上，沉樁施工階段加強樁身結構垂直度檢查和控制，偏差不超過1%。如果土體結構硬度較高，不能強行壓入，否則容易導致結構損壞，影響樁身的性能[4]。

3.3.5 上節樁施工控制。在該項目中，上節樁的控制極為重要，保證管樁的樁頭結構需要超出地面約0.5～1.0m 的高度，且要保證下節樁施工完畢。在樁身起吊工作開始后，上節樁和下節樁的中心是對正的，并且做好垂直度的矯正工作，防止發生扣縫的問題。在下節樁的位置設置導向鼓，確保上節樁施工可以順利進行，上下節的錯位尺寸不超過2mm。

3.3.6 焊接施工

樁體結構焊接工作開始前，對于樁頭結構進行全面的檢查，保證上下端板的表面全面清理干凈，一般應用鐵刷子進行處理。上下階段進行固定施工后，將導向箍移出，并且通過分層方式焊接施工。在該項目施工，應用手工焊接的方法，焊接分為3 層的結構，在一層焊完且冷卻后，即可進行后續的施工。

3.3.7 截樁

打樁工作全部結束后，需要把露出的樁頭結構打掉，確保符合設計高程的要求。截樁的過程中，應用專用鋸樁器進行作業，不要使用大錘直接敲擊樁體結構，也不能使用其他非專業設備強行處理，保證樁體截取后質量合格。

4 結語

預應力高強管樁是我國高速公路橋梁施工的重要結構形式，其承載性能較高，完全滿足橋梁交通運行的需要，各項技術參數都符合工程的要求。高強管樁結構的技術參數達標，符合橋梁運行的要求，未來必然會有更加廣闊的應用空間，對我國橋梁事業發展有積極作用。