211109433_桥梁大直径PHC预制管桩基础施工工艺探析

1引言
城市化发展中,高速铁路桥梁工程质量要求持续提升,大
直径PHC 预制管桩凭借自身强度高、施工速度快、质量可靠等优势成为桥梁工程设计中的关键结构。

但是为确保桥梁施工的整体质量,还应结合大直径PHC 预制管桩施工工艺,梳理其技术要点,可靠地将其应用在桥梁施工建设中,为我国桥梁工程建设水平的提升创造有利条件。

2桥梁大直径PHC 预制管桩基础施工准备工作
为保障桥梁基础施工质量,还应在大直径PHC 预制管桩基础施工前做好前期准备工作。

1)由于打入桩存在较多不确定性,在施工前期还应设计
试桩作业,以此检验大直径PHC 预制管桩施工方案的可靠性,评估终孔标准、桩基长度、设备选用等施工参数的合理性。

设计试桩过程中,还应详细分析PHC 预制管桩的水平承载力、竖向承载力,然后按照两根一组进行试桩,试桩时预制管桩间距约为5m [1]。

在此期间,施工人员需要记录PHC 预制管桩试桩打入数据,为施工工艺的优化提供参考信息。

2)正式插打桥梁大直径PHC 预制管桩时,施工人员还应在打桩区域的中心点上放置直径为1m 的圆形木板,然后绘制白灰色的圆圈作为打桩时的桩位标识。

初步对大直径PHC 预制管桩进行对中,完成以上工作后,施工人员可结合桩位通过十字拉线的方式设置4个控制点,预防后期施工出现PHC 预制管桩偏移的情况[2]。

3
桥梁大直径PHC 预制管桩基础施工工艺
3.1
吊桩
吊桩是大直径PHC 预制管桩基础施工的首要步骤,为确
【作者简介】施协东（1993~），男，江苏常州人，工程师，从事桥梁及
预制构件技术研究。

桥梁大直径PHC 预制管桩基础施工工艺探析
Analysis of Construction Technology of Large Diameter PHC Prefabricated Pipe Pile
Foundation of Bridge
施协东
（中铁建预制构件研发咨询(上海）有限公司，江苏镇江212000）
SHI Xie-dong
(CRCC Prefabricate Research and Development Consulting(Shanghai)Co.Ltd.,Zhenjiang 212000,China)
【摘要】结合某高速铁路桥梁工程，简要分析了桥梁大直径PHC 预制管桩基础施工准备工作，对桥梁大直径PHC 预制管桩基础
施工工艺及其施工注意事项展开研究。

通过研究可知，吊桩、沉桩、接桩、送桩是大直径PHC 预制管桩施工技术的关键环节，为发挥其在桥梁工程中的应用价值，相应人员应明确各环节的施工要点，规范施工，以保障PHC 预制桩的施工质量。

【Abstract 】This paper briefly analyzes the construction preparation of PHC prefabricated pipe pile,studies the construction technology of
bridge large diameter PHC prefabricated pipe pile foundation and its construction precautions are studied.According to this paper,it can be seen that lifting pile,pile sinking,pile connection and pile sending are the key links in the construction of the technology of large diameter PHC prefabricated pipe pile.In order to give full play to its application value in bridge engineering,the construction points of each link should be defined,and the construction should be standardized to ensure the construction quality of PHC prefabricated pile.
【关键词】桥梁；大直径；PHC 预制管桩；基础；施工工艺
【Keywords 】bridge;large diameter;PHC precast pile;foundation;construction technology 【中图分类号】
U445.551【文献标志码】B
【文章编号】1007-9467（2023）03-0150-03
【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2023.03.248
150
保吊桩施工的便捷性,PHC预制管桩堆放时应控制在2层以内。

正式吊桩前可用50t吊车、打桩机取桩。

打桩机取桩时,施工人员可用“铁钩”直接将PHC预制管桩后端钩住,然后用钢丝绳将桩顶下端2m处的管桩绑扎住,并通过拖拉的方式取桩,取桩过程中应保障打桩机本身的稳定性,同时注意保护露出地面的下节管桩桩头,吊起后应避免出现碰撞情况[3]。

对于桩径为1000mm的PHC管桩,每节管桩的质量不小于10t。

吊桩时应将打桩机放在距离桩位5m范围内进行起吊,重钩、卷扬机到位后,施工人员可操作打桩机起吊桥梁大直径PHC预制管桩,桩身垂直后将其放置在提前布设好的桩位上,缓慢地将预制管桩插入土层内,插入土层约0.5m后校正预制管桩,测量其垂直度,确认无误后将管桩再次入土至1.5m左右,再次调整其垂直度。

一般情况下,大直径PHC预制管桩插桩过程中,施工人员需要让桩头对准地面桩位标识,然后将经纬仪架设在可看清桩身全长的区域,观测管桩的垂直度,将桩身垂直度误差控制在0.5%以内,超过该误差时应拔出预制管桩,回填土层后重新插入[4]。

3.2沉桩
沉桩施工前,施工人员应详细核查吊桩后桩身有无偏位情况,确认各项数据符合施工要求后启动柴油锤正式进行沉桩。

沉桩时,施工人员应坚持“起锤空打,轻压”的基本原则,压桩过程中,压入速度应控制在1m/min以内,施工人员在控制压桩速度的同时,还应注意观察桩锤、桩身的垂直度,通过检查确定桩身垂直度符合设计值后开始正常施打[5]。

施工人员应逐渐缩小锤打时的落距,并且在大直径PHC预制管桩的桩身入土一定深度、逐渐稳定后提升落距,从管桩上方2m高度进行锤打。

需要注意的是,若桥梁建设区域的地质条件较为特殊,地下土层包含砂土层,沉桩后大直径PHC预制管桩的贯入度会明显减小,持续沉桩会直接导致管桩顶端受损。

对此,施工人员可利用螺旋钻机提前进行引孔,使预制管桩顺利贯入土层内。

3.3接桩
通过沉桩施工工艺将大直径PHC预制管桩贯入0.8~1m 后,施工人员可停止打桩,然后重新吊装一节预制管桩进行接桩工作。

正式接桩前,施工人员还应清除上下节管桩连接端口的铁锈或其他杂物,使其保持清洁后,用铁刷子反复洗刷管桩坡口区域,使其露出金属光泽后即可。

为提高两节管桩焊接的便捷性,施工人员在下节管桩入土层后,还应预留0.5~1m的桩头。

接桩期间,施工人员应保持上下节管桩顺直,以及连接端口的紧密性,确认接口区域无间隙后方可及时焊接。

施工人员应一次性将上下两节管桩焊接成型,焊接区域无夹渣、裂缝、气孔、漏焊等缺陷后沉桩[6]。

焊接时间一般应控制在30~45min,必要时可在焊接前检查焊接设备的施工参数。

正式焊接PHC 预制管桩时,施工人员应确保焊接缝隙的饱满度,两节管桩对接完毕后,可在15min后锤击管桩。

焊接结束后再次沉桩时,同样需要控制每节管桩的垂直度,下节管桩垂直度应小于0.3%,上节管桩垂直度则应控制在0.5%以内。

3.4送桩
上节管桩距离沉入深度约为0.5~1m时,施工人员可停止锤打管桩,并检查桩垫,桩垫损坏时应及时更换。

送桩前,施工人员应结合PHC预制管桩的送桩施工要求调节桩架,套上送桩杆,然后将送桩杆帽和上节管桩的桩顶平整地衔接,当桩轴线、送桩杆保持在一条直线后正式开始送桩,抵达设计标高后停止送桩[7]。

送桩期间,施工人员可在送桩杆件上刻上长度标识,用于控制管桩顶部的标高。

送桩过程中还应观察管桩入土深度,记录锤击次数,准确计算管桩的贯入度、管桩标高等参数。

对于设计标高为距离地面2m以上的情况,可用钢管专门制作送桩器。

送桩器长度一般比桩身贯入设计标高长50cm,送桩器上同样需要刻上长度标识。

终锤成桩时,若管桩端部处于一般土层,终锤成桩应以“贯入度为辅,标高为主”为核心,桩端处于持力层时则相反。

若桩端进入持力层1.5m后,标高没有达到设计值,但贯入度已满足设计要求,施工人员需要持续锤击3组,每组10击,锤击时每组贯入度应控制在27~85mm。

施工人员在确认桩端贯入持力层的深度已经符合设计值后,若连续3振后标高依然达不到设计指标,相关人员还应通过再次送桩、接桩或变更桩长的方式调整施工方案。

此外,桥梁大直径PHC预制管桩施工时,桥梁预制桩任意单桩的总锤击数应控制在2500击以内,最后1m锤击频次应控制在300次以内。

成桩后施工人员还应对桥梁大直径PHC预制管桩进行质量检验,分析其成桩质量。

151
4桥梁大直径PHC预制管桩基础施工注意事项
4.1重视挤土效应的控制
桥梁大直径PHC预制管桩基础施工时,压桩、打桩过程中都会导致桩身周围土体被扰动,继而导致施工区域土层结构被破坏,影响其基本性能。

比如,打桩施工时,桩身会直接水平挤压土体结构,使土体内的孔隙水承受较大的压力,水平方向上的部分土体则会产生位移。

为控制施工作业产生的挤土效应,施工人员还应在PHC预制管桩沉桩前,在周围开挖缓冲沟。

即在打桩机周边开挖宽度、深度均为1m的正方形缓冲沟。

沟内可设置排水孔,以及应力释放孔。

施工人员可用长旋螺转分别在缓冲沟中钻入两排深度约18m、直径300mm的孔隙。

钻孔孔距、排距均为1m,孔内可灌入中粗砂。

4.2加强桩锤施工管理
为保障桥梁大直径PHC预制管桩基础的施工质量,还应在锤打管桩时加强桩锤施工管理。

1)桩锤尚未可靠放置在桩端,且各项准备工作未完成时,禁止启动桩锤。

桩锤脱离桩架、底部垫木受损后同样应停止锤打,锤打管桩过程中,为预防偏打桩现象,还应沿着管桩中心线进行沉桩和送桩,锤打时确保桩端均匀受力。

2)正式施工前期还应检查沉桩、送桩区域的土质,防范追锤风险。

沉桩结束后,施工人员还应避免直接挂挡启动柴油锤,还应借助起落架将活塞勾起,抵达合适高度后使其自然落下,反复锤打后了解管桩贯入度。

若贯入度小于1.7m,施工人员可挂历档操作。

3)若在锤打过程中桩锤上活塞击打数超过10次,但桩身沉入量小于2cm时,施工人员需要立即停止锤打,核查锤打时活塞是否存在“反跳过高”的情况,调节柴油锤施工参数(如锤打时的给油量)。

4.3明确管桩施打要点
开展桥梁大直径PHC预制管桩基础施工作业时,施工人员需要进一步明确管桩施打要点,严谨地控制打桩过程中的施工参数,预防质量风险。

1)将第一节PHC预制管桩吊装到位且插入地面后,施工人员应在桩身垂直度偏差控制在0.5%后,方可对管桩进行施打。

2)管桩施打过程中,桩身中心线、桩帽以及桩锤应相互重合,桩身斜率大于0.8%时,需要及时分析桩身倾斜的原因,并用长条水准尺设法纠正桩身。

但在桩尖进入硬土层后,施工人员应避免直接用桩架对大直径PHC预制管桩进行纠偏。

3)打桩过程中,若发现贯入度突变、桩身突然跑位、桩端混凝土剥落、地面明显隆起、邻桩位移或上浮、总锤击数超过2500次、桩身回弹曲线不规则等情况时,都应立即停止施工,与设计方、监理方共同研究后确定整改方案。

5结语
综上所述,相较于传统桥梁桩基础工程,大直径PHC预制管桩在桥梁工程的应用有利于缩短工期,节约成本,同时满足桥梁建设的质量要求。

但在实际应用大直径PHC预制管桩时,还应结合其工艺要求,规范吊桩、送桩等环节的施工流程,加强施工人员培训,使其高效、高质量地完成大直径PHC预制管桩施工作业,减少桥梁桩基础工程施工质量风险,完善桥梁大直径PHC预制管桩技术方案。

【参考文献】
[1]姚亮.铁路桥梁大直径PHC管桩基础陆上沉桩技术探究[J].中华建设,2020(1):66-67.
[2]张礼祝.高速公路桥梁施工中预应力管桩施工技术的应用[J].住宅与房地产,2020(2):6-8.
[3]李长征.大直径PHC管桩在高速铁路桥梁中的应用技术研究[J].中国水运,2020(1):3-5.
[4]令狐丽霞.PHC管桩在铁路桥梁基础中的应用技术[J].价值工程,2021
(5):13-16.
[5]刘冉.PHC管桩在桥梁工程中的适用性及优化设计[J].交通科技与管理,2022(6):3-6.
[6]李旺昌.PHC管桩在高速公路桥梁工程中的应用分析[J].建筑技术开发,2021(1):12-17.
[7]逯宗典.采用高阻尼支座的PHC管桩桥梁抗震性能分析[J].结构工程师,2021(3):5-6.
【收稿日期】2022-08-10
152。