管樁在公路橋梁中的應(yīng)用

卓新軍

摘 要：只有對(duì)公路橋梁施工中PHC管樁施工質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，并重視和有效控制技術(shù)問題，才能將控制管理整個(gè)公路橋梁工程項(xiàng)目實(shí)施落實(shí)到位。因此，進(jìn)一步科學(xué)有效控制公路橋梁工程施工中PHC管樁應(yīng)用管理問題，是現(xiàn)如今公路橋梁施工人員亟待解決的重要問題。本文針對(duì)公路橋梁施工中PHC管樁的應(yīng)用特點(diǎn)、制作、施工準(zhǔn)備、施工技術(shù)要點(diǎn)等方面的內(nèi)容，旨在為今后公路橋梁施工中PHC管樁的應(yīng)用管理提供經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：PHC管樁；公路橋梁；應(yīng)用

1 前言

現(xiàn)階段公路橋梁工程施工存在較為繁復(fù)的管理程序，并且包括多方面的內(nèi)容，必須在整個(gè)項(xiàng)目中管理工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度等內(nèi)容。建設(shè)公路橋梁工程，其中一項(xiàng)最為重要的內(nèi)容是公路橋梁施工中PHC管樁的應(yīng)用，并且只有通過相關(guān)技術(shù)措施才能保證穩(wěn)定有效開展項(xiàng)目的施工。公路橋梁施工中PHC管樁的應(yīng)用必須更新技術(shù)，提高技術(shù)管理的水平，以便有效開展公路橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)，并且在具體的施工過程中引進(jìn)最新的先進(jìn)技術(shù)。筆者針對(duì)公路橋梁施工中PHC管樁的應(yīng)用，從PHC管樁的應(yīng)用特點(diǎn)、制作、施工準(zhǔn)備、施工技術(shù)要點(diǎn)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了深入分析和研究，旨在為今后公路橋梁施工中PHC管樁的應(yīng)用管理提供經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。

2 管樁在公路橋梁中的應(yīng)用特點(diǎn)

PHC管樁即高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，近年來在我國(guó)工程項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，于1993年被我國(guó)建設(shè)部列入科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目之一；高速公路橋梁工程中常用的PHC管樁的外徑為300～600mm，壁厚55～130mm，管樁每節(jié)節(jié)長(zhǎng)為5～13m。

從工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)來看，PHC管樁與傳統(tǒng)采用的鉆孔灌注樁或人工挖孔樁等技術(shù)相比，具有耐壓力強(qiáng)、耐打擊性強(qiáng)、承載力大、抗震能力好、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)PHC管樁大多采取工廠化定制生產(chǎn)模式，其質(zhì)量有所保障，近年來在我國(guó)高速公路橋梁工程項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

3 管樁在公路橋梁中的施工工藝技術(shù)

3.1 PHC管樁的制作

一般制作PHC管樁可采取后張法及先張法兩種工藝手段，我國(guó)應(yīng)用先張法工藝較為常見，其工藝流程主要包括了混凝土制備、制作鋼筋籠、布料合模、預(yù)應(yīng)力張拉、離心成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)等幾大環(huán)節(jié)。

（1）混凝土制備。PHC管樁所用的水泥強(qiáng)度一般為大于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥，選用5～20mm的粗骨料，強(qiáng)度不低于150MPa；同時(shí)控制細(xì)骨料的細(xì)度模式在2.6～3.3范圍內(nèi)，含砂率為32%～36%左右，混凝土坍落度控制為3～5cm。

（2）制作鋼筋籠。鋼筋籠的原料為預(yù)應(yīng)力筋，將其實(shí)施高精度切斷，再利用自動(dòng)滾焊切削機(jī)進(jìn)行滾焊操作，完成制籠。

（3）布料合模。布料合模主要采用具有電子計(jì)量和螺旋輸送功能的布料機(jī)，將混凝土均勻地投放到鋼模中，操作時(shí)注意均勻地控制PHC樁的管節(jié)壁厚度，布料制作完畢后，再進(jìn)行合模。

（4）預(yù)應(yīng)力張拉和離心成型。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的主要設(shè)備是千斤頂，將其固定在端頭板位置；在實(shí)施離心成型操作時(shí)，分別進(jìn)入低速、中速和高速3個(gè)循序漸進(jìn)的階段，利用離心力的作用擠壓混凝土，將多余的空氣與水分排到外壁；根據(jù)管樁的直徑要求及混凝土自身的坍落度情況等，確定離心成型工藝的操作時(shí)間長(zhǎng)短，注意這一過程保證管樁外壁的均勻性和光滑度。

（5）蒸壓養(yǎng)護(hù)。蒸壓養(yǎng)護(hù)包括高溫蒸壓與初級(jí)蒸壓兩大步驟，高溫蒸壓養(yǎng)護(hù)的施工作業(yè)條件為：蒸汽溫度180℃，蒸汽壓力1.0Mpa，在高溫高壓環(huán)境下持續(xù)養(yǎng)護(hù)管樁混凝土約10h；初級(jí)蒸壓養(yǎng)護(hù)的施工作業(yè)條件為：常溫常壓環(huán)境，管樁混凝土達(dá)到脫模要求時(shí)，將已經(jīng)脫模的管樁移到水池中，持續(xù)養(yǎng)護(hù)管樁混凝土約15d，完成管樁制作。

3.2 PHC管樁施工前的準(zhǔn)備

（1）做好“三通一平”工作。三通即“水通、電通、路通”，一平即“場(chǎng)地平整”。場(chǎng)地平整的區(qū)域范圍一般為公路橋梁工程基礎(chǔ)以外的4～6m；如果場(chǎng)地為松軟土性質(zhì)，還需施工作業(yè)前進(jìn)行夯實(shí)處理；如果場(chǎng)地?zé)o法承擔(dān)相應(yīng)的地基承載力，不能滿足樁機(jī)設(shè)備的作業(yè)要求，需要在正式施工前采取一定的加固處理措施，確保樁機(jī)正常作業(yè)，減少發(fā)生不均勻沉降問題的可能性。

（2）放線定位。放線定位主要包括了樁基軸線和水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置。其中，樁基軸線的設(shè)置，應(yīng)當(dāng)以國(guó)家三角網(wǎng)控制點(diǎn)引入，并利用光電測(cè)距儀或精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行多次復(fù)測(cè)，以保證放線定位的準(zhǔn)確；水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置，則是在每根管樁入土以后，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求在施工區(qū)域附近設(shè)置8個(gè)及以上的水準(zhǔn)基點(diǎn)，每個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)的距離宜在15m以上，以盡量降低施工過程中因振動(dòng)效應(yīng)或擠土效應(yīng)對(duì)樁位準(zhǔn)確性帶來的影響。

3.3 PHC管樁的施工技術(shù)要點(diǎn)

PHC管樁施工可運(yùn)用錘擊沉樁和靜力壓樁兩種方法。應(yīng)用靜力壓樁法施工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過多的振動(dòng)噪聲，能較好地滿足環(huán)境保護(hù)要求，且樁體的頂部完整，但是這種施工方法對(duì)場(chǎng)地地面承載力的要求較高，施工造價(jià)水平也較高，目前施工中實(shí)際使用較少；采用錘擊沉樁法施工時(shí)，施工效率較高、施工造價(jià)水平低，對(duì)場(chǎng)地地面承載力的要求也較低，但是沉樁過程中會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)噪音，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。以下將對(duì)錘擊沉樁法的施工技術(shù)要點(diǎn)作具體闡述：

（1）起吊、搬運(yùn)與堆放。在起吊PHC管樁之前，需要先確定PHC管樁的混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到吊運(yùn)的要求，不可低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的70%；一般起吊PHC管樁需要設(shè)置兩個(gè)支點(diǎn)，如果管樁的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，則根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)支點(diǎn)；PHC采用軌道平板車或者超長(zhǎng)平板拖車搬運(yùn)，注意運(yùn)輸過程中穩(wěn)固綁扎樁體，確保每個(gè)支點(diǎn)能均勻受力，保持搬運(yùn)的平衡。另外，堆放管樁的場(chǎng)地盡量選擇沉樁施工現(xiàn)場(chǎng)附近，保證場(chǎng)地寬敞、平整，具有防水措施。

（2）樁錘的選擇?？茖W(xué)選擇樁錘，是影響錘擊沉樁法施工作業(yè)質(zhì)量的關(guān)鍵要素；一般選擇的樁錘設(shè)備需滿足如下技術(shù)參數(shù)：PHC管樁的最后貫入度約在2～4mm/擊；沉樁時(shí)管樁的破損率宜控制在1%左右，最多不得超過3%；每根PHC管樁的錘擊數(shù)應(yīng)控制在1500～2500擊以內(nèi)。通常情況下，宜采用施工速度快、錘擊能量大的柴油錘進(jìn)行沉樁施工。

（3）沉樁作業(yè)。PHC管樁實(shí)施沉樁作業(yè)時(shí)，需要先對(duì)動(dòng)力機(jī)械、樁錘、樁架等主要設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，確保質(zhì)量完好；若檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問題，應(yīng)及時(shí)調(diào)整或者更換設(shè)備。在正式施工之前，可以先嘗試使用樁錘輕敲，觀察PHC的樁身是否垂直、樁架是否安裝到位等，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作結(jié)束后，正式開始沉樁操作，這一過程需要注意以下幾個(gè)方面：其一，在沉樁施工時(shí)需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，避免因?yàn)闃跺N或樁架偏移而影響打樁的準(zhǔn)確度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差問題并調(diào)整，才能提高成樁質(zhì)量，尤其第一節(jié)管樁的質(zhì)量非常重要，其垂直偏差度應(yīng)控制在5%以內(nèi)。其二，在高速公路橋梁工程施工中，如果現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)為粉質(zhì)黏土或黏土厚度較強(qiáng)，應(yīng)注意防范管樁不均勻沉降現(xiàn)象；沉樁作業(yè)時(shí)采取連續(xù)施工方法，確保一次性完成。其三，PHC管樁施工要嚴(yán)格遵循沉樁的順序，控制錘擊樁體的節(jié)奏；由于應(yīng)用錘擊沉樁法施工會(huì)發(fā)生擠土效應(yīng)，如果施工現(xiàn)場(chǎng)的地下有很多管線，需要密切觀察沉樁施工中可能產(chǎn)生的擠土位移情況，嚴(yán)格控制每天打樁的數(shù)量，避免因沉樁作業(yè)施工強(qiáng)度過大而影響地下管線或破壞周邊環(huán)境。其四，PHC管樁施工中還應(yīng)要避免焊縫脫焊問題，確保作業(yè)過程的接頭焊縫牢固，定期測(cè)量PHC管樁的標(biāo)高水平，避免樁頂上浮或樁頂偏移。

4 管樁在公路橋梁中的靜載檢測(cè)技術(shù)

4.1 堆載檢測(cè)平臺(tái)中心定位控制

加荷系統(tǒng)使用堆載平臺(tái)，由于經(jīng)常堆載過程中的噸位大小不一，對(duì)堆載平臺(tái)不能有效控制，造成堆載平臺(tái)產(chǎn)生偏心的情況。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若目標(biāo)噸位達(dá)不到，則會(huì)頂起堆載平臺(tái)，進(jìn)而造成平臺(tái)的兩條支柱局部懸空，難以向上傳導(dǎo)壓力，這種問題會(huì)使試驗(yàn)停止。若不重視這種情況，則會(huì)造成堆載平臺(tái)塌方的不良后果。所以，試驗(yàn)堆載平臺(tái)之前，必須合理有效監(jiān)測(cè)好，進(jìn)而按照其具體可實(shí)施性對(duì)施工方案進(jìn)行確定，利用現(xiàn)場(chǎng)裝置堆載反力，對(duì)重物中心和平臺(tái)中心位置進(jìn)行調(diào)整，盡量維持二者位置相同，嚴(yán)格按照要求盡可能減少誤差。

4.2 保持基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性

進(jìn)行管樁的基樁靜載檢測(cè)時(shí)，樁頂?shù)奈灰屏恳话闶褂脗鞲衅鬟M(jìn)行測(cè)量。首先必須充分保證穩(wěn)固的基準(zhǔn)梁不會(huì)受到其他因素的影響，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。堆載墩基會(huì)過重壓在地基上，但是這些壓力也會(huì)在一定程度上影響基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性，特別是大荷載堆載試驗(yàn)中誤差較大，對(duì)基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性也有影響。若現(xiàn)場(chǎng)難以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)要求的條件，則一般可以把基準(zhǔn)樁打進(jìn)較深的土層中，基準(zhǔn)樁和被檢測(cè)樁和支墩之間具有一段距離，盡可能避免因?yàn)榈乇碜儎?dòng)而造成不良后果，維持穩(wěn)定的基準(zhǔn)樁。

4.3 做好軟土地基處理避免千斤頂被過載

在基樁靜載試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，基樁靜載法運(yùn)用最多。在進(jìn)行施工時(shí)，可能會(huì)受到軟土地基等其他地質(zhì)因素的影響，若地基出現(xiàn)這些特殊情形，則可以將加載平臺(tái)堆重提前安裝在軟土層地基上，因?yàn)檐浲翆拥鼗y以承受支墩壓力，可能會(huì)造成平臺(tái)倒塌和事故產(chǎn)生。因此，安裝堆載平臺(tái)以前，必須通過碾壓、換填等手段充分加固支墩下地基。保證千斤頂和主梁間的距離適度，避免由于支墩下沉，過重壓在千斤頂上，產(chǎn)生過載，造成加壓壓實(shí)不當(dāng)。此外，在試驗(yàn)之前，樁頂承受較大的前預(yù)壓，減小試驗(yàn)時(shí)樁頂沉降，使得樁基承載力不能及時(shí)正確體現(xiàn)出來。

4.4 邊堆載邊試驗(yàn)的控制措施

出于避免千斤頂情況產(chǎn)生的目的，可采用邊堆載邊試驗(yàn)的方法，在荷載不夠時(shí)提前試驗(yàn)，能夠有效防止支墩對(duì)地基產(chǎn)生過大壓力，且具有安全風(fēng)險(xiǎn)。若不能準(zhǔn)確確定堆載量，則誤差可能也會(huì)增大。由于平臺(tái)上承載較多重物，通過梁直接傳力給千斤頂，使得樁身下沉，若千斤頂內(nèi)部壓力比油壓小，則產(chǎn)生的壓力在合適的范圍內(nèi)，會(huì)通過單向閥傳遞給千斤頂，直至兩者承受相同的壓力，反而言之，若應(yīng)用邊堆載邊試驗(yàn)的方法，能穩(wěn)定各部荷載后，接著將下一級(jí)荷載和前一級(jí)堆載準(zhǔn)備好。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，上述種種因素都會(huì)對(duì)公路橋梁施工中的PHC管樁施工管理產(chǎn)生影響，并且地質(zhì)狀況、氣候條件、運(yùn)輸情況、資金情況、政策處理和施工難易程度等外部因素也會(huì)影響公路橋梁PHC管樁工程。由此可見，該項(xiàng)管理是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，并且有極大的難度，一方面要將各種外部影響因素考慮在內(nèi)，另一方面要保證管理者的工作穩(wěn)定有序開展，抓好各個(gè)環(huán)節(jié)，要將各項(xiàng)事宜落實(shí)到位。我國(guó)現(xiàn)如今普遍開展了控制和管理公路橋梁施工中PHC管樁應(yīng)用問題的工作，然而在整個(gè)工程項(xiàng)目的施工管理依然存在問題。因此，進(jìn)一步科學(xué)有效控制工程施工中的PHC管樁施工管理問題，是現(xiàn)如今公路橋梁施工管理人員亟待解決的重要問題。

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（作者單位：江蘇全泰交通工程有限公司）