高速公路橋梁預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)探究

摘要：以高強管樁施工技術(shù)為研究切入點，從高強管樁施工技術(shù)的內(nèi)涵、適用范圍等方面展開分析，闡述技術(shù)優(yōu)勢，并從預(yù)應(yīng)力高強管樁施工前準備工作及實施技術(shù)要點等方面系統(tǒng)，分析預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)在高速公路橋梁施工的實際應(yīng)用過程，以為類似高強管樁施工技術(shù)應(yīng)用提供應(yīng)用實踐幫助。

關(guān)鍵詞：高速公路橋梁；預(yù)應(yīng)力高強管樁；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

0" "引言

在當(dāng)今的高速公路橋梁工程施工中，預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)較為常見，其具備承載力大、實施周期短、安全穩(wěn)定性好、質(zhì)量品質(zhì)優(yōu)、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)勢。對工藝參數(shù)的科學(xué)控制，路橋工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力高強管樁施工要點。本文從技術(shù)角度出發(fā)，通過圍繞預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)展開討論，詳細分析其在高速公路橋梁中的實際應(yīng)用，形成質(zhì)量控制策略。

1" "預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)分析

1.1" " 技術(shù)實現(xiàn)原理

預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)的實現(xiàn)原理，是通過合理配比混凝土、外加劑、摻合料等材料實施拌和，并利用先張法高速離心定型、高壓高溫蒸汽保養(yǎng)等工序，以使混凝土樁體符合工程設(shè)計要求的耐壓承載強度、抗拉抗彎性及砂層穿透灌入效果[1]。根據(jù)管樁成樁等級不同，可將預(yù)應(yīng)力管樁分為普通強度和高強度兩類。

針對預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)的工藝設(shè)計，應(yīng)充分考量樁體材質(zhì)剛度、樁體尺寸、樁體直徑、樁基穿透土基的深度與距離和樁體上端最大水平位移度等參數(shù)，同時應(yīng)充分考慮施工場地地質(zhì)條件[2]。預(yù)應(yīng)力高強管樁施工中的基礎(chǔ)管徑長，水平載荷具有彈性長樁受力性質(zhì)，可利用地基反力系數(shù)法或水平荷載試驗法，根據(jù)水平受力作用下預(yù)應(yīng)力管樁的承載性質(zhì)，計算工程所需水平承載力參數(shù)。

1.2" " 適用領(lǐng)域

預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)自身優(yōu)勢突出，適用領(lǐng)域廣泛，可應(yīng)用于各類復(fù)雜地質(zhì)狀況。靈活搭配如中掘法、鉆孔插樁、半中掘法等沉樁操作工序，依照實際工程設(shè)計，可實現(xiàn)樁型號自由搭配、現(xiàn)場組焊，有利于減少截樁操作 [3]。

預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)可廣泛應(yīng)用于不同工程領(lǐng)域建筑低承臺樁基施工中，特別適應(yīng)于對樁體強度等級要求高、土與樁結(jié)構(gòu)要求穩(wěn)定的高速公路橋梁樁基施工。預(yù)應(yīng)力高強管樁能夠構(gòu)建適用于工程設(shè)計需要的承載效果，并可將樁基橫向變形、樁體截面撓曲度和彎矩形變控制在標準范圍。實際高速公路橋梁施工過程中，難免會面對各類復(fù)雜地質(zhì)狀況，應(yīng)對由強風(fēng)化巖石層或致密風(fēng)化砂層形成的地質(zhì)持力結(jié)構(gòu)，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)施工效果明顯。

2" "預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)優(yōu)勢

相比于常規(guī)鉆孔灌注樁，預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)更具綜合優(yōu)勢，主要體現(xiàn)為以下方面：

2.1" " 密實性好且強度高

預(yù)應(yīng)力高強管樁樁體混凝土密實性好、強度高，抗壓能力強，可承載更大的橋身質(zhì)量，具備較高的極限彎矩和抗裂彎矩，保證了樁體承載力高出常規(guī)種類樁近5倍[4]。良好的密實性使其在抗腐蝕性、抗?jié)B性、抗碳化性等方面均表現(xiàn)出色。

2.2" " 技術(shù)安全可靠

預(yù)應(yīng)力高強管樁通過加工生產(chǎn)車間精密生產(chǎn)出預(yù)制構(gòu)件，然后現(xiàn)場裝配完成，保證了管樁的裝配質(zhì)量和安全性能。通過預(yù)制裝配模式組裝，裝運與起吊便捷，可通過常規(guī)電焊機實現(xiàn)快速接駁，有利于縮短施工周期，提高施工效率。

2.3" " 抗彎、抗拉效果顯著

預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)的主配筋主要利用小傾角、強韌性的螺旋狀鋼筋作為主材，制備工藝通過先張法預(yù)應(yīng)力張拉完成，使其管樁樁體具備了出色的預(yù)應(yīng)拉伸應(yīng)力，保證了樁體擁有高水平的抗彎、抗拉強度特征[5]。

2.4" " 應(yīng)用范圍廣

預(yù)應(yīng)力高強管樁樁體密度高、抗抗沖擊能力強，可應(yīng)對重型錘擊設(shè)備捶打，適應(yīng)各類復(fù)雜條件及不同持力層地質(zhì)狀況，尤其針對強風(fēng)化巖石層及致密風(fēng)化砂層具有良好的穿透貫入效果，錘擊沉樁操作可有效提升樁尖墊層的承載質(zhì)量，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力管穿透強風(fēng)化巖石層及致密風(fēng)化砂層，管樁承載效果好于同規(guī)格的沖孔樁和沉管操作。

預(yù)應(yīng)力高強管樁規(guī)格參數(shù)型號較齊全，可面向各類承載力的工程施工。根據(jù)差異化地質(zhì)條件，選擇對應(yīng)型號的管樁，可靈活布控安裝管樁。尤其針對墊層波動活躍的樁端緩沖地質(zhì)條件，因預(yù)應(yīng)力高強管樁樁長不受設(shè)備機械制約，操作靈活，應(yīng)用效果更加突出[6]。

2.5" " 經(jīng)濟性好

相較于常規(guī)鉆孔灌注樁施工技術(shù)，預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)經(jīng)濟性更好，一般可節(jié)省30%的成本。

3" "預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)在高速公路橋梁施工應(yīng)用

在高速公路橋梁工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力高強管樁技術(shù)施工時，主要通過靜力壓樁或錘擊沉樁的模式實現(xiàn)。通過靜力壓樁模式施工，可有效避免常規(guī)樁施工產(chǎn)生的振動噪聲，更符合綠色環(huán)保施工標準，更有利于保證樁身頂端的完整性。但由于該施工模式對地面承載力強度要求較高，且施工經(jīng)濟性較差，因此施工應(yīng)用較少。

相比之下，錘擊沉樁模式實施預(yù)應(yīng)力高強管樁施工，因施工效率高、經(jīng)濟性好而更受很多施工單位的青睞，為此本文著重討論對錘擊沉樁施工應(yīng)用。高速公路橋梁預(yù)應(yīng)力高強管樁實施工序如圖1所示。

3.1" " 實施前準備工作

3.1.1" "場地平整

給施工場地的通電、通水、通路，并對場地平進行整。場地平整范圍應(yīng)超出公路橋梁施工區(qū)域的5m距離。如場地土層松散，還應(yīng)進行夯實處置，必要時還需加固處理，以免后續(xù)施工產(chǎn)生不均勻沉降病害。

3.1.2" "測量和定位放線

在經(jīng)過整平處理的場地進行測量和定位放線，通過測量完成樁基軸線位置設(shè)定及水準點點位設(shè)定。在實施完樁基軸線設(shè)定后，應(yīng)配合使用光電測距設(shè)備實施樁基軸線復(fù)測。通常在施工場地選定位置應(yīng)至少設(shè)定8個水準點，且應(yīng)控制水準點間距大于15m，以避免施工中出現(xiàn)振動效應(yīng)。測量放樣人員根據(jù)設(shè)計樁位方案放樣，并施加標記。

3.1.3" "架設(shè)好張拉架

正式施工前應(yīng)架設(shè)好張拉架，并及時清理鋼絞線中的泥漿以及錨墊板管路中的混凝土雜質(zhì)，配置好對應(yīng)位置的錨板，刷涂潤滑油，并在錨板錐孔位置安設(shè)工作夾片。

3.2" " 預(yù)應(yīng)力高強管樁實施技術(shù)要點

3.2.1" "吊裝管樁

通常在正式起吊管樁前，應(yīng)先確定管樁混凝土強度達到施工設(shè)計標準，滿足吊裝起運要求。預(yù)應(yīng)力高強管樁吊裝應(yīng)至少設(shè)置兩個支點，并應(yīng)根據(jù)管樁的實際長度適當(dāng)增加支點[7]。管樁移動裝運應(yīng)利用平板軌道車完成，裝運過程中進行緊固處理，保證裝運過程的穩(wěn)定性，并應(yīng)盡量選取平坦、寬敞、防水性能好的場地實施碼放保存。

3.2.2" "樁錘的確定

樁錘的確定是預(yù)應(yīng)力高強管樁錘擊沉樁技術(shù)實施質(zhì)量的關(guān)鍵。應(yīng)根據(jù)工程實際合理確定樁錘選型參數(shù)，保證樁錘沉樁每次擊打的貫入度控制在2～4mm區(qū)間范圍，并控制樁錘擊打管樁破損率低于1%，單根管樁錘擊次數(shù)應(yīng)控制在2000/擊左右，上下不應(yīng)超過500/擊。預(yù)應(yīng)力高強管樁錘擊沉樁施工，通常選取柴油錘實施。柴油錘擊打力量更大、錘擊速率更快。

3.2.3" "穩(wěn)樁施工

通過打樁機械實施打樁定位時，應(yīng)根據(jù)基準點精準對準樁位，控制樁體的垂直度和穩(wěn)定性。就位壓裝機械于標定樁位位置，吊裝管樁于壓裝機械中，將樁頂與樁位中心點精準對應(yīng)，起門架與樁位中心對齊校準。借助樁機將樁體吊裝，通過調(diào)整移動校準控制樁尖同樁位對齊，固定后松解預(yù)應(yīng)力鋼筋，置入土內(nèi)。

樁尖位置焊接過程中，十字樁尖應(yīng)置于核驗檢測的樁位點，首節(jié)管樁底端端板應(yīng)同其對中實施二氧化碳保護焊，焊接完成應(yīng)對樁尖進行防腐瀝青噴刷處理。嚴格檢測預(yù)應(yīng)力高強管樁錘擊沉樁機械施工的樁架、動力設(shè)備、樁錘等設(shè)施，保證其運行良好，各運行參數(shù)指標符合操作規(guī)范。

3.2.4" "打樁施工

管樁穩(wěn)定后實施打樁，將樁尖置入樁位，通過較小落距完成幾次冷錘，即通過錘擊沉樁樁錘實施預(yù)錘擊，以此驗證管樁樁體的垂直度，是否符合設(shè)計要求及樁基的安設(shè)是否規(guī)范。待樁進入土層一定深度后，利用經(jīng)緯儀完成再次校準，以保證樁體的穩(wěn)定和垂直符合要求。同時在樁架及側(cè)部安裝標尺，以便隨時測量和標記。

打樁工藝的實施次序，應(yīng)按地形地貌、地質(zhì)條件、樁基布控點數(shù)量與密度、打樁機械操作與移動便捷性確定。樁體置入土內(nèi)時，觀測人員應(yīng)利用經(jīng)緯儀隨時驗證和校準樁體的水平度、垂直度。下節(jié)樁頂端位置同地面相距80cm時，停止錘擊，起吊上節(jié)樁，利用調(diào)整或移動樁體控制下節(jié)樁與上節(jié)樁點位對準，再次調(diào)整樁身垂直度，完成焊接，并利用清白油漆實施防腐處理。

接樁焊接操作時應(yīng)對稱實施焊接，以保證焊接效果飽滿且連續(xù)，焊接后應(yīng)及時進行檢測。送裝器應(yīng)用前，通過提升靜壓力壓樁到設(shè)計標高位置，參照設(shè)計送樁深度實施標注，并配備技術(shù)人員實施旁站測量。針對強風(fēng)化巖石層及致密風(fēng)化砂層的橋梁管樁施工，應(yīng)通過控制收錘標準控制成樁質(zhì)量。利用應(yīng)變靈敏度高的打樁分析儀，實時監(jiān)測打樁過程中產(chǎn)生的擊打能量、敲擊應(yīng)力、樁體摩擦阻力和樁體完整性等參數(shù)，以保證單樁承載力符合設(shè)計要求。錘擊沉樁施工實現(xiàn)原理如圖2所示。

3.2.5" "注意事項

針對高速公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工時，如果施工地質(zhì)為黏土且具備相當(dāng)厚度，應(yīng)提前設(shè)計方案以應(yīng)對不均勻沉降病害。通過錘擊沉樁模式施工時，應(yīng)保證錘擊的連續(xù)性，盡可能將錘擊沉樁操作一次性完成。錘擊沉樁實施過程中，應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計順序完成操作，科學(xué)管控錘擊頻率和次數(shù)，盡量降低施工對周圍環(huán)境的不利影響。針對管樁焊接操作時，應(yīng)通過相應(yīng)措施避免焊縫脫焊情況，保證管樁施工質(zhì)量。

4" "結(jié)語

預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)是當(dāng)今高速公路橋梁工程的常見施工技術(shù)，其具有承載力大、實施周期短、安全穩(wěn)定性好、質(zhì)量品質(zhì)優(yōu)、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)勢，借助中樁承載作用及工程技術(shù)參數(shù)配合聯(lián)動，可使高速公路橋梁整體施工質(zhì)量得到有效提升。本文論述高強管樁施工技術(shù)的實現(xiàn)原理和適用范圍，分析技術(shù)優(yōu)勢，通過對路橋工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力高強管樁施工技術(shù)的各項工藝參數(shù)的科學(xué)控制，實現(xiàn)施工工藝的不斷優(yōu)化，以期為相關(guān)高強管樁施工技術(shù)應(yīng)用提供參考。

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