管樁在公路橋梁中的應用

卓新軍

摘 要：只有對公路橋梁施工中PHC管樁施工質量嚴格把關，并重視和有效控制技術問題，才能將控制管理整個公路橋梁工程項目實施落實到位。因此，進一步科學有效控制公路橋梁工程施工中PHC管樁應用管理問題，是現如今公路橋梁施工人員亟待解決的重要問題。本文針對公路橋梁施工中PHC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PHC管樁的應用管理提供經驗和指導。

關鍵詞：PHC管樁；公路橋梁；應用

1 前言

現階段公路橋梁工程施工存在較為繁復的管理程序，并且包括多方面的內容，必須在整個項目中管理工程質量、安全、進度等內容。建設公路橋梁工程，其中一項最為重要的內容是公路橋梁施工中PHC管樁的應用，并且只有通過相關技術措施才能保證穩定有效開展項目的施工。公路橋梁施工中PHC管樁的應用必須更新技術，提高技術管理的水平，以便有效開展公路橋梁工程項目建設，并且在具體的施工過程中引進最新的先進技術。筆者針對公路橋梁施工中PHC管樁的應用，從PHC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進行了深入分析和研究，旨在為今后公路橋梁施工中PHC管樁的應用管理提供經驗和指導。

2 管樁在公路橋梁中的應用特點

PHC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PHC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，PHC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PHC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。

3 管樁在公路橋梁中的施工工藝技術

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。PHC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PHC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3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。

3.2 PHC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的影響。

3.3 PHC管樁的施工技術要點

PHC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PHC管樁之前，需要先確定PHC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PHC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；PHC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：PHC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PHC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。PHC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PHC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，PHC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，PHC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PHC管樁的標高水平，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技術

4.1 堆載檢測平臺中心定位控制

加荷系統使用堆載平臺，由于經常堆載過程中的噸位大小不一，對堆載平臺不能有效控制，造成堆載平臺產生偏心的情況。在進行試驗時，若目標噸位達不到，則會頂起堆載平臺，進而造成平臺的兩條支柱局部懸空，難以向上傳導壓力，這種問題會使試驗停止。若不重視這種情況，則會造成堆載平臺塌方的不良后果。所以，試驗堆載平臺之前，必須合理有效監測好，進而按照其具體可實施性對施工方案進行確定，利用現場裝置堆載反力，對重物中心和平臺中心位置進行調整，盡量維持二者位置相同，嚴格按照要求盡可能減少誤差。

4.2 保持基準樁的穩定性

進行管樁的基樁靜載檢測時，樁頂的位移量一般使用傳感器進行測量。首先必須充分保證穩固的基準梁不會受到其他因素的影響，具有較強的穩定性。堆載墩基會過重壓在地基上，但是這些壓力也會在一定程度上影響基準樁的穩定性，特別是大荷載堆載試驗中誤差較大，對基準樁的穩定性也有影響。若現場難以實現檢測要求的條件，則一般可以把基準樁打進較深的土層中，基準樁和被檢測樁和支墩之間具有一段距離，盡可能避免因為地表變動而造成不良后果，維持穩定的基準樁。

4.3 做好軟土地基處理避免千斤頂被過載

在基樁靜載試驗進行檢測時，基樁靜載法運用最多。在進行施工時，可能會受到軟土地基等其他地質因素的影響，若地基出現這些特殊情形，則可以將加載平臺堆重提前安裝在軟土層地基上，因為軟土層地基難以承受支墩壓力，可能會造成平臺倒塌和事故產生。因此，安裝堆載平臺以前，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，產生過載，造成加壓壓實不當。此外，在試驗之前，樁頂承受較大的前預壓，減小試驗時樁頂沉降，使得樁基承載力不能及時正確體現出來。

4.4 邊堆載邊試驗的控制措施

出于避免千斤頂情況產生的目的，可采用邊堆載邊試驗的方法，在荷載不夠時提前試驗，能夠有效防止支墩對地基產生過大壓力，且具有安全風險。若不能準確確定堆載量，則誤差可能也會增大。由于平臺上承載較多重物，通過梁直接傳力給千斤頂，使得樁身下沉，若千斤頂內部壓力比油壓小，則產生的壓力在合適的范圍內，會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，若應用邊堆載邊試驗的方法，能穩定各部荷載后，接著將下一級荷載和前一級堆載準備好。

5 結束語

總而言之，上述種種因素都會對公路橋梁施工中的PHC管樁施工管理產生影響，并且地質狀況、氣候條件、運輸情況、資金情況、政策處理和施工難易程度等外部因素也會影響公路橋梁PHC管樁工程。由此可見，該項管理是一項系統的工程，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，另一方面要保證管理者的工作穩定有序開展，抓好各個環節，要將各項事宜落實到位。我國現如今普遍開展了控制和管理公路橋梁施工中PHC管樁應用問題的工作，然而在整個工程項目的施工管理依然存在問題。因此，進一步科學有效控制工程施工中的PHC管樁施工管理問題，是現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）