公路橋梁預(yù)應(yīng)力管樁施工應(yīng)用探析

陳廣才

摘 要：隨著近年來(lái)我國(guó)城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，由于公路橋梁使用功能的多元化和外觀造型的藝術(shù)化，給公路橋梁的主體結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，這同時(shí)也給公路橋梁基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)與施工提出了更高的要求。本文針對(duì)公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力管樁的應(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預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用管理提供經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；預(yù)應(yīng)力管樁；施工應(yīng)用

一、引言

伴隨不斷發(fā)展的城鄉(xiāng)建設(shè)速度，在公路橋梁工程施工中，不論是其施工管理，還是其相應(yīng)施工技術(shù)，都有著廣泛應(yīng)用，在這當(dāng)中，公路橋梁預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)的管理又是其中應(yīng)用較為重要且較為難以控制的關(guān)鍵之一。然而由于目前在公路橋梁預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)管理進(jìn)行的時(shí)候，還存在一些缺乏成熟工藝的問題，這就使得進(jìn)行公路橋梁預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)管理的時(shí)候，存在各種問題，直接影響著施工的安全以及施工的質(zhì)量，進(jìn)而也嚴(yán)重影響著社會(huì)安定及發(fā)展。筆者針對(duì)公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用，從預(yù)應(yīng)力管樁的施工應(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預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用管理提供經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。

二、公路橋梁預(yù)應(yīng)力管樁的施工應(yīng)用特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力管樁即高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，近年來(lái)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預(yù)應(yīng)力管樁的外徑為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(lái)看，預(yù)應(yīng)力管樁與傳統(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)預(yù)應(yīng)力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(lái)在我國(guó)高速公路橋梁工程項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

三、公路橋梁預(yù)應(yīng)力管樁的施工應(yīng)用探析

（一）預(yù)應(yīng)力管樁的制作。一般制作預(yù)應(yīng)力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。預(yù)應(yīng)力管樁所用的水泥強(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)注意均勻地控制預(yù)應(yīng)力樁的管節(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、中速和高速三個(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(guò)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。

（二）預(yù)應(yīng)力管樁施工前的準(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(guò)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(lái)影響。

（三）預(yù)應(yīng)力管樁的施工技術(shù)要點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力管樁施工可運(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(guò)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(guò)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。在起吊預(yù)應(yīng)力管樁之前，需要先確定預(yù)應(yīng)力管樁的混凝土強(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%；一般起吊預(yù)應(yīng)力管樁需要設(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)；預(yù)應(yīng)力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(guò)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)：預(yù)應(yīng)力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(guò)3%；每根預(yù)應(yīng)力管樁的錘擊數(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)。預(yù)應(yīng)力管樁實(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，觀察預(yù)應(yīng)力的樁身是否垂直、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(guò)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，預(yù)應(yīng)力管樁施工要嚴(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(guò)大而影響地下管線或破壞周邊環(huán)境；其四，預(yù)應(yīng)力管樁施工中還應(yīng)要避免焊縫脫焊問題，確保作業(yè)過(guò)程的接頭焊縫牢固，定期測(cè)量預(yù)應(yīng)力管樁的標(biāo)高水平，避免樁頂上浮或樁頂偏移。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著近年來(lái)我國(guó)城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，由于公路橋梁使用功能的多元化和外觀造型的藝術(shù)化，給公路橋梁的主體結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，也因此造就了越來(lái)越多的超常規(guī)結(jié)構(gòu)。而這些超常規(guī)的公路橋梁結(jié)構(gòu)，往往具有跨度大、高度高以及自重大等特點(diǎn)，這同時(shí)也給公路橋梁基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)與施工提出了更高的要求。尤其是在其混凝土結(jié)構(gòu)尚未形成自身強(qiáng)度之前，公路橋梁施工時(shí)不僅要考慮混凝土結(jié)構(gòu)的自重，同時(shí)還要考慮施工過(guò)程中的各種荷載，因此僅僅依靠過(guò)去的傳統(tǒng)施工經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù)措施已經(jīng)很難確保工程的施工質(zhì)量與施工安全，于是對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁的施工技術(shù)管理工作就在公路橋梁工程發(fā)展的舞臺(tái)上占據(jù)了一席關(guān)鍵之地。

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