橋梁施工中預應力高強管樁技術應用

陳建明

（贛州市公路發(fā)展中心興國分中心，江西贛州 342400）

0 引言

預應力高強管樁技術是一項重要的橋梁施工技術。該技術通過施加預應力，能使混凝土管樁承受更大的荷載，提高其抗震性能、承載能力和穩(wěn)定性。預應力高強管樁技術具有施工效率高、質(zhì)量可控、適應性強等優(yōu)點，適用于多種地質(zhì)條件下的橋梁施工。通過科學的設計和規(guī)范的施工，能夠有效提升橋梁的安全性和可靠性，為工程項目的成功實施提供重要保障。

1 技術特點

1.1 提高承載能力

通過預應力高強管樁技術，可以實現(xiàn)更大跨度的橋梁建設，能夠減少橋墩數(shù)量，提高橋下的通航能力和航道效率。預應力高強管樁還能有效抵抗水平荷載和地震荷載，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗傾覆能力。此外，該技術可通過優(yōu)化預應力分配，實現(xiàn)對管樁彎矩和剪力的合理控制，進而減小結(jié)構(gòu)的應力集中現(xiàn)象，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。

1.2 提高抗震性能

通過施加預應力，能使管樁內(nèi)部的應力狀態(tài)得到調(diào)整，可以有效減小管樁的變形和位移，使其在動力荷載作用下能夠更好地抵抗振動和變形。此外，預應力高強管樁的緊密結(jié)構(gòu)和堅固連接方式能夠有效傳遞地震荷載，降低結(jié)構(gòu)的震動響應，減小結(jié)構(gòu)的破壞風險[1]。

1.3 施工效率高

首先，預應力高強管樁的制作和安裝相對簡單，不需要繁瑣的模板和支架，可以在較短的時間內(nèi)完成施工。

其次，預應力施加可以通過自動化設備進行，可提高施工效率和準確性。

最后，由于管樁是在工廠預制完成的，因此能更快速地完成樁基施工，加速項目進度，同時能降低施工期間的風險和不確定性。

2 橋梁施工中預應力高強管樁技術應用

2.1 選擇合適的壓樁方案

在橋梁預應力高強管樁施工中，應明確施工工藝與流程，改進和調(diào)整吊樁喂樁、樁身調(diào)整、壓樁、接樁、送樁等工序，并每個環(huán)節(jié)都有明確的方案，使預應力管樁施工方案滿足現(xiàn)場施工要求，這對提高橋梁工程結(jié)構(gòu)的性能和穩(wěn)定性有重要意義。

首先，明確吊樁、喂樁。在現(xiàn)場吊樁環(huán)節(jié)，應對吊機的吊繩承載能力進行全面計算分析，開展作業(yè)前，在施工前，應全面清理施工場地，并加強管樁固定，避免發(fā)生脫落、損壞等問題，以保證結(jié)構(gòu)運行的安全性。

其次，在預應力管樁施工環(huán)節(jié)，應對樁身進行必要的調(diào)整處理，進行壓樁機安裝和調(diào)試，確保壓樁機可以穩(wěn)定運行，并結(jié)合設計方案調(diào)整樁尖，并使用專業(yè)測量工具及時進行測量與校正，確保預應力管樁結(jié)構(gòu)性能合格，提高施工質(zhì)量。

再次，壓樁、接樁。

壓樁：第一，根據(jù)設計要求，選用適當?shù)膲簶稒C進行施工。施工前，需要對樁位進行測量和標定，確保樁位準確。第二，將預制好的預應力高強管樁放置在樁位上，對樁頂進行檢查和調(diào)整，確保樁垂直度和位置準確。第三，將壓樁機的壓頭與樁頂連接，開始進行壓樁作業(yè)。在壓樁過程中，要嚴格控制壓力和沉樁速度，避免對樁身產(chǎn)生過大的沖擊力，樁底到達設計標高或遇到地層障礙時，停止壓樁作業(yè)。

接樁：接樁前，需要對壓樁完成后的樁頂進行修整，確保樁頂平整，以便接頭連接。然后根據(jù)設計要求，將接頭件插入樁頂，確保接頭咬合緊密。接頭件一般采用螺栓或焊接方式進行連接，以確保連接牢固。在接樁過程中，要注意控制接頭的位置和方向，確保樁軸線的連續(xù)性。接樁完畢后，進行接頭質(zhì)量檢查，確保接頭連接緊密、穩(wěn)定，滿足設計要求。

最后，送樁施工。在最后一節(jié)管樁的施工中，必須保證預應力管樁在地面以上1.5m 左右，并應用壓樁機完成各個結(jié)構(gòu)的施工，施工過程應保持緩慢、穩(wěn)定，避免預應力管樁產(chǎn)生嚴重質(zhì)量問題[2]。

2.2 打樁準備

2.2.1 加強控制網(wǎng)設置

進行樁基現(xiàn)場施工前，精確的測量控制至關重要。應根據(jù)設計方案，確定適當?shù)臏y量控制網(wǎng)，以確保每個結(jié)構(gòu)的尺寸、精度均符合要求。測量控制點可以用于確定具體的施工樁位，同時需要進行復核檢測，以驗證其準確性。通過合理設置測量控制網(wǎng)并加強復核檢測，能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在的偏差，及時進行調(diào)整和糾正，可以確保施工樁的位置和尺寸符合設計要求，避免產(chǎn)生質(zhì)量問題，確保施工質(zhì)量的可控性和可靠性。

2.2.2 確定樁位和打樁順序

在樁位確定環(huán)節(jié)，首先根據(jù)設計方案確定軸線位置，達到精確性標準。應將樁基軸線位置偏差控制在2cm 以內(nèi)。樁位定位的方式比較多，可以聯(lián)合應用多種方法，如小木樁、撒白灰點等。為了避免打樁時因土體擠壓導致樁位偏移，現(xiàn)場施工中應及時進行校正處理，每日至少進行一次樁基軸線檢查，確保精度合格后才能繼續(xù)開展現(xiàn)場施工。

為了使樁基快速進入土體，保證其標高符合設計標準，同時避免樁基打入環(huán)節(jié)發(fā)生擠壓、偏移等問題，打樁開始前應結(jié)合樁位密集度確定打樁施工的順序。根據(jù)工程經(jīng)驗，打樁施工需要按照先中心后邊緣、分段打樁的施工方式。具體而言，先進行密集群樁的施工，再開展間距較大的樁基施工；先進行中間樁打入，再進行邊樁施工；先進行長樁施工，再進行短樁施工。

2.2.3 樁錘的選擇

在樁錘選擇方面，需要綜合考慮多個因素。需要分析樁體的形狀、尺寸、重量以及入土深度等參數(shù)，以確保選擇的錘具有足夠的能量和適應性。此外，需要考慮樁的結(jié)構(gòu)形式，確保錘的形狀和尺寸與樁體相匹配。

在樁錘施工過程中，夯擊能量的控制至關重要。需要對貫入阻力參數(shù)進行分析，包括樁尖阻力、樁側(cè)摩擦阻力等，以確定合適的夯擊能量，保證樁體施工質(zhì)量和穩(wěn)定性。如果樁錘在施工過程中無法達到要求的能量要求，可能會導致樁體結(jié)構(gòu)頭部位置發(fā)生扭曲、變形等，無法滿足樁體結(jié)構(gòu)標要求。因此，選擇樁錘時，還需要結(jié)合工程項目的地質(zhì)條件，考慮軟土和硬土等不同條件，綜合考慮各種因素，選擇適當?shù)腻N型。可以選擇蒸汽錘進行施工，其錘重適當，一般為8t，能夠確保在施工中達到所需的能量要求[3]。

2.2.4 樁架的選擇

在樁架的布置、安裝及準備環(huán)節(jié)，應加強對各項工作的控制，因為每個環(huán)節(jié)都會對樁基施工效率造成影響。在目前的施工中，履帶式的行走樁架應用比較廣泛，其主要優(yōu)勢是移動靈活、使用方便，且該樁架通過履帶運行，對路面的要求并不高，綜合使用效果好。

2.3 驗樁

質(zhì)量監(jiān)督檢查的嚴謹性和全面性對確保預應力高強混凝土樁的質(zhì)量穩(wěn)定性和工程安全有重要意義，也是保障工程長期穩(wěn)定運行的基礎[4]。驗收項目包含外觀質(zhì)量、尺寸偏差、混凝土強度、抗彎性能等。

首先，外觀質(zhì)量的檢查涉及樁身表面的平整度、光滑度、裂縫、腐蝕等，樁身外觀應無明顯缺陷。

其次，尺寸偏差的檢查要求測量樁的直徑、長度、傾斜度等參數(shù)，確保符合設計要求。混凝土強度是評估樁身質(zhì)量的關鍵指標，通過取樣檢測和試塊試驗，檢查混凝土的抗壓強度是否滿足設計要求。

最后，抗彎性能的檢查用于評估樁在承受彎曲力時的變形和破壞情況，檢驗其是否具備足夠的結(jié)構(gòu)安全性。

這些驗收項目需要嚴格按照相關標準和規(guī)范進行，每一項參數(shù)指標都達到要求方可投入使用。

2.4 錘擊沉樁

若地層結(jié)構(gòu)為軟土形式，初期打樁環(huán)節(jié)下沉量較大，所以應減小錘擊力度，隨著沉樁深度逐步增加、下沉速度減緩，可適當增大起錘高度。在打樁作業(yè)環(huán)節(jié)，應使樁錘、樁帽、樁身在同一條直線上。如有必要，可根據(jù)樁身方向調(diào)節(jié)樁錘、樁架導桿方向，以達到設計要求。

在錘擊環(huán)節(jié)，盡量不要采用偏心錘擊的方式，以免發(fā)生扭曲而造成結(jié)構(gòu)損壞。打樁遇到較大阻礙時，應檢查落錘是否出現(xiàn)了傾斜、偏心的情況，尤其是要檢查樁墊、樁帽是否符合標準。如果經(jīng)過檢查不合格，應及時更換或調(diào)整樁墊。同時，應保持連續(xù)錘擊沉樁作業(yè)，避免因中途停止施工而影響整體施工效果。

2.5 接樁施工

在接樁施工中，應采用焊接方式連接，以達到連接穩(wěn)定、牢固的效果。在下節(jié)樁的樁頭距地面0.6～0.8m 間距時，即可進行接樁作業(yè)。焊接時，需要選擇合適的焊接材料，可選用J422 焊條，直徑φ4.0mm、φ3.2mm。焊接前先清理焊接表面，然后在下節(jié)樁頭安裝導向箍引導定位，在預應力高強管樁對正之后，對稱焊接4～6 個點固定，再將導向箍拆除。組織兩名焊接人員開展對稱焊接施工，焊接過程中，嚴格按照焊接工藝要求落實各項工作。焊接完成后冷卻3～8min 后才能開始錘擊沉樁作業(yè)。

2.6 送樁

為了使預應力高強管樁施工達到設計標準，應用鋼板制作長度11m 的送樁器，使送樁作業(yè)可以順利完成。將送樁器吊升起來，使其底部和上節(jié)樁的頂面緊密連接，且中心線保持對齊，垂直度經(jīng)檢測合格開展支護施工，施加相應的壓力，達到設計標高，待終壓值符合工藝方案停止操作，移動到下一位置上施工。整個過程中需要做好現(xiàn)場施工記錄工作，尤其是注漿量、壓力等參數(shù)。

2.7 張拉鎖定

錨索壓力灌漿工作結(jié)束后，經(jīng)過養(yǎng)護處理，結(jié)構(gòu)強度超過15MPa，且結(jié)構(gòu)強度達到設計標準的70%以上才能開展張拉施工。錨桿張拉階段做好應力控制，不能超出拉桿結(jié)構(gòu)標準參數(shù)的75%。

張拉施工時，應采用分級加載的方式，每次加載值保持3min，記錄伸長量參數(shù)。錨桿張拉到設計參數(shù)值的1.1～1.2 倍后，如果是砂質(zhì)土，應保持10min；黏性土條件下，保持15min，如果沒有明顯伸長變化進行卸荷操作，達到規(guī)定荷載后鎖定作業(yè)。錨桿鎖定環(huán)節(jié)應按照技術標準進行錨具安裝。鎖定工作結(jié)束后，如果沒有出現(xiàn)預應力損失的情況，及時進行補償張拉施工[5]。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

第一，預應力管樁施工技術有明顯優(yōu)勢，操作非常靈活，現(xiàn)場施工速度比較快，可大幅縮短施工周期，可有效節(jié)約人工成本，降低施工造價，能夠提升項目的綜合效益。

第二，相較于以往的焊接樁技術，雖然預應力管樁施工技術需要增加部分接頭零部件成本，但是能夠節(jié)約焊機、焊條成本，可降低總體成本。某工程項目采用預應力管樁施工技術，單根管樁成本較以往接樁工藝節(jié)約90 元，施工時間節(jié)省8min 左右。

3.2 社會環(huán)境效益

預應力高強管樁施工中有助于提高結(jié)構(gòu)性能，且錘擊沉樁、靜壓沉樁等方式均不會產(chǎn)生污染問題，還能減少有毒氣體、強光等對施工人員身體健康的危害，符合我國綠色環(huán)保理念要求，施工過程也更加安全、可靠，能夠在極大程度上提高工程的社會效益和環(huán)境效益。

4 結(jié)語

預應力高強管樁技術作為一項先進的工程技術，對橋梁工程的質(zhì)量和安全性有重要影響。預應力高強管樁技術能夠有效提升橋梁的承載能力和抗震性能，同時具有施工速度快、施工質(zhì)量可控等優(yōu)點。在實際應用中應充分考慮地質(zhì)條件、荷載特點和結(jié)構(gòu)設計等因素，結(jié)合實際合理選擇施工方案和材料，以確保技術應用順利，保證工程質(zhì)量。相信，隨著科技的不斷發(fā)展和經(jīng)驗的積累，預應力高強管樁技術將在橋梁施工領域會發(fā)揮更為重要的作用，為橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展作出更大的貢獻。