公路橋梁預應力管樁施工應用探析

摘 要：隨著近年來我國城市化進程的加速推進，由于公路橋梁使用功能的多元化和外觀造型的藝術化，給公路橋梁的主體結構提出了更高的要求，這同時也給公路橋梁基礎工程的設計與施工提出了更高的要求。本文針對公路橋梁施工中預應力管樁的應用特點、制作、施工準備、施工技術要點等方面的內容，旨在為今后公路橋梁施工中預應力管樁的應用管理提供經驗和指導。

關鍵詞：公路橋梁；預應力管樁；施工應用

一、引言

伴隨不斷發展的城鄉建設速度，在公路橋梁工程施工中，不論是其施工管理，還是其相應施工技術，都有著廣泛應用，在這當中，公路橋梁預應力管樁施工技術的管理又是其中應用較為重要且較為難以控制的關鍵之一。然而由于目前在公路橋梁預應力管樁施工技術管理進行的時候，還存在一些缺乏成熟工藝的問題，這就使得進行公路橋梁預應力管樁施工技術管理的時候，存在各種問題，直接影響著施工的安全以及施工的質量，進而也嚴重影響著社會安定及發展。筆者針對公路橋梁施工中預應力管樁的應用，從預應力管樁的施工應用特點、制作、施工準備、施工技術要點等方面的內容進行了深入分析和研究，旨在為今后公路橋梁施工中預應力管樁的應用管理提供經驗和指導。

二、公路橋梁預應力管樁的施工應用特點

預應力管樁即高強預應力混凝土管樁，近年來在我國工程項目中應用廣泛，于1993年被我國建設部列入科技成果重點推廣項目之一；高速公路橋梁工程中常用的預應力管樁的外徑為300～600mm，壁厚55～130mm，管樁每節節長為5～13m。

從工程實踐的經驗來看，預應力管樁與傳統采用的鉆孔灌注樁或人工挖孔樁等技術相比，具有耐壓力強、耐打擊性強、承載力大、抗震能力好、成本低廉等優勢，同時預應力管樁大多采取工廠化定制生產模式，其質量有所保障，近年來在我國高速公路橋梁工程項目中成功應用。

三、公路橋梁預應力管樁的施工應用探析

（一）預應力管樁的制作。一般制作預應力管樁可采取后張法及先張法兩種工藝手段，我國應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、預應力張拉、離心成型、蒸壓養護等幾大環節。

（1）混凝土制備。預應力管樁所用的水泥強度一般為大于42.5級的硅酸鹽水泥，選用5-20mm的粗骨料，強度不低于150MPa；同時控制細骨料的細度模式在2.6-3.3范圍內，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。鋼筋籠的原料為預應力筋，將其實施高精度切斷，再利用自動滾焊切削機進行滾焊操作，完成制籠。（3）布料合模。布料合模主要采用具有電子計量和螺旋輸送功能的布料機，將混凝土均勻地投放到鋼模中，操作時注意均勻地控制預應力樁的管節壁厚度，布料制作完畢后，再進行合模。（4）預應力張拉和離心成型。進行預應力張拉的主要設備是千斤頂，將其固定在端頭板位置；在實施離心成型操作時，分別進入低速、中速和高速三個循序漸進的階段，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間長短，注意這一過程保證管樁外壁的均勻性和光滑度。（5）蒸壓養護。蒸壓養護包括高溫蒸壓與初級蒸壓兩大步驟，高溫蒸壓養護的施工作業條件為：蒸汽溫度180℃，蒸汽壓力1.0Mpa，在高溫高壓環境下持續養護管樁混凝土約10h；初級蒸壓養護的施工作業條件為：常溫常壓環境，管樁混凝土達到脫模要求時，將已經脫模的管樁移到水池中，持續養護管樁混凝土約15d，完成管樁制作。

（二）預應力管樁施工前的準備。（1）做好“三通一平”工作。三通即“水通、電通、路通”，一平即“場地平整”。場地平整的區域范圍一般為公路橋梁工程基礎以外的4-6m；如果場地為松軟土性質，還需施工作業前進行夯實處理；如果場地無法承擔相應的地基承載力，不能滿足樁機設備的作業要求，需要在正式施工前采取一定的加固處理措施，確保樁機正常作業，減少發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基點的設置。其中，樁基軸線的設置，應當以國家三角網控制點引入，并利用光電測距儀或精密水準儀進行多次復測，以保證放線定位的準確；水準基點的設置，則是在每根管樁入土以后，根據設計規范要求在施工區域附近設置8個及以上的水準基點，每個水準基點的距離宜在15m以上，以盡量降低施工過程中因振動效應或擠土效應對樁位準確性帶來影響。

（三）預應力管樁的施工技術要點。預應力管樁施工可運用錘擊沉樁和靜力壓樁兩種方法。應用靜力壓樁法施工時不會產生過多的振動噪聲，能較好地滿足環境保護要求，且樁體的頂部完整，但是這種施工方法對場地地面承載力的要求較高，施工造價水平也較高，目前施工中實際使用較少；采用錘擊沉樁法施工時，施工效率較高、施工造價水平低，對場地地面承載力的要求也較低，但是沉樁過程中會產生一定的振動噪音，對周邊環境產生影響。以下將對錘擊沉樁法的施工技術要點作具體闡述：

（1）起吊、搬運與堆放。在起吊預應力管樁之前，需要先確定預應力管樁的混凝土強度是否達到吊運的要求，不可低于設計標號的70%；一般起吊預應力管樁需要設置兩個支點，如果管樁的長度較長，則根據實際情況增設支點；預應力采用軌道平板車或者超長平板拖車搬運，注意運輸過程中穩固綁扎樁體，確保每個支點能均勻受力，保持搬運的平衡。另外，堆放管樁的場地盡量選擇沉樁施工現場附近，保證場地寬敞、平整，具有防水措施。（2）樁錘的選擇。科學選擇樁錘，是影響錘擊沉樁法施工作業質量的關鍵要素；一般選擇的樁錘設備需滿足如下技術參數：預應力管樁的最后貫入度約在2～4mm/擊；沉樁時管樁的破損率宜控制在1%左右，最多不得超過3%；每根預應力管樁的錘擊數應控制在1500～2500擊以內。通常情況下，宜采用施工速度快、錘擊能量大的柴油錘進行沉樁施工。（3）沉樁作業。預應力管樁實施沉樁作業時，需要先對動力機械、樁錘、樁架等主要設備進行檢測，確保質量完好；若檢測中發現存在質量問題，應及時調整或者更換設備。在正式施工之前，可以先嘗試使用樁錘輕敲，觀察預應力的樁身是否垂直、樁架是否安裝到位等，各項準備工作結束后，正式開始沉樁操作，這一過程需要注意以下幾個方面：其一，在沉樁施工時需加強監測，避免因為樁錘或樁架偏移而影響打樁的準確度，及時發現偏差問題并調整，才能提高成樁質量，尤其第一節管樁的質量非常重要，其垂直偏差度應控制在5%以內；其二，在高速公路橋梁工程施工中，如果現場地質為粉質黏土或黏土厚度較強，應注意防范管樁不均勻沉降現象；沉樁作業時采取連續施工方法，確保一次性完成。其三，預應力管樁施工要嚴格遵循沉樁的順序，控制錘擊樁體的節奏；由于應用錘擊沉樁法施工會發生擠土效應，如果施工現場的地下有很多管線，需要密切觀察沉樁施工中可能產生的擠土位移情況，嚴格控制每天打樁的數量，避免因沉樁作業施工強度過大而影響地下管線或破壞周邊環境；其四，預應力管樁施工中還應要避免焊縫脫焊問題，確保作業過程的接頭焊縫牢固，定期測量預應力管樁的標高水平，避免樁頂上浮或樁頂偏移。

四、結束語

總而言之，隨著近年來我國城市化進程的加速推進，由于公路橋梁使用功能的多元化和外觀造型的藝術化，給公路橋梁的主體結構提出了更高的要求，也因此造就了越來越多的超常規結構。而這些超常規的公路橋梁結構，往往具有跨度大、高度高以及自重大等特點，這同時也給公路橋梁基礎工程的設計與施工提出了更高的要求。尤其是在其混凝土結構尚未形成自身強度之前，公路橋梁施工時不僅要考慮混凝土結構的自重，同時還要考慮施工過程中的各種荷載，因此僅僅依靠過去的傳統施工經驗和施工技術措施已經很難確保工程的施工質量與施工安全，于是對于預應力管樁的施工技術管理工作就在公路橋梁工程發展的舞臺上占據了一席關鍵之地。

參考文獻：

[1] 田川.趙偉.駱春雨. 高強預應力混凝土管樁在橋梁工程中的應用 [J]. 公路交通科技（應用技術版），2014（01）.

[2] 殷章正.PHC管樁技術的發展與應用 [J].中國科技博覽，2014（19）.