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摘要：在桥梁钢管贝雷支撑体系施工中，传统的地基处理方式为钢管桩。为提高承载力、减少地基处理数量，从而达到降低成本、节约工期的目的，采用PHC管桩基础替代钢管桩进行地基处理。该方法显著提高了承载能力，且成本较低、工期较短，值得大范围推广。
关键词：钢管贝雷支架基础；预应力混凝土管桩；地基处理
1技术背景
青岛新机场高速公路TJ2标段项目南枢纽互通立交部分跨越大沽河、麻湾河，存在大量软弱地基段，共有22联需采用钢管贝雷支撑体系。该段现浇梁梁高最高达3.2m、单幅最宽超过40m，由于单根钢管桩承载能力有限，导致所需的钢管桩数量十分庞大。考虑到钢管桩本地市场数量，以及购置、租赁成本及施工成本，必须对钢管数量进行优化。PHC管桩基础承载力较大，在房建项目中应用广泛，但在现浇桥梁施工上鲜见应用。将PHC管桩运用到支撑体系地基处理中，是优化钢管数量的可行思路。
图1 PHC管桩基础钢管贝雷支撑体系
2施工应用
2.1施工概况
PHC管桩按摩擦端承桩考虑，单根设计承载力特征值为1000KN，型号按照预应力混凝土管桩图集（10G409）选用PHC 500 AB 100。施工采用锤击法沉桩，选用50#柴油锤，整体施工流程为：桩点定位→吊桩、喂桩→锤击→接桩→截桩、填芯→桩承台施工，按照《预应力混凝土管桩技术标准》（JGJ/T406-2017）执行。施工前采用单桩竖向抗压静载试验方法进行试桩。根据工程地质勘查报告，桩端持力层深度较均匀，桩长估算约为13m～18m，最终通过试桩确定的最终贯入度来控制实际桩长，并保证规范要求的最小入岩深度1m。
2.2桩点定位
根据设计图纸由专业测量人员使用全站仪对桩点进行定位。并由项目质检员会同监理工程师对桩点定位进行检查验收，定位误差不大于20mm，验收合格后方可进行打桩施工。
2.3吊桩、喂桩
底桩就位前，在桩身画出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩锤击数。桩长大于14.0m的桩采用吊车喂桩，桩机和吊车分两点将桩吊起，将桩顶送至桩帽，使桩尖对准桩位中心，缓缓放下插入土中。桩长不大于14.0m的桩采用桩机单点起吊。
底桩就位后进行对中和调直，确保成桩后的桩位偏差不超过以下要求:在垂直基础的中心线上为100+0.01H;在沿基础的中心线上为150+0.01H。桩身、桩帽和桩锤的中心线重合。桩身垂直度偏差不得超过0.5%，否则应调直后再开锤，必要时拔出重插,直至满足要求。
2.4锤击
桩帽与桩周边留5～10cm的间隙。打桩时桩帽套筒底面与桩头之间应设置桩垫，桩垫可采用纸板、 棕绳、 胶合饭等材料制作，厚度应均匀一致，压缩后桩垫厚度应为120mm～150mm，在锤击过程中，桩垫应经常检查，及时更换。桩帽上部直接接触打桩锤的部位应设置锤垫，锤垫应用竖纹硬木或钢丝绳制作， 其厚度应为150mm～200mm。打桩前桩垫应进行检查、校正或更换。
停锤标准采取桩长和贯入度相结合进行双控，以贯入度为主，桩长为辅。桩长达到设计桩长,同时最后三阵贯入度2～5cm/10击时收锤，为防止桩身因锤击数过高而疲劳,单桩总锤击数不允许超过2500击,最后1m锤击不允许超过300击。
2.5接桩
管桩需要接桩时，上下节桩段应保持顺直，管桩节段间错位偏差不宜大于2 mm。接桩工作高度高于地面1m，选择方便操作处。桩节段间采用对称焊接的方式连接。下接桩的桩头处设置导向箍。焊接前将上下接头端板表面洁净、干燥，焊接处应刷至露出金属光泽。焊接时先在圆周上对称点焊4～6处，待上下节桩固定后拆除导向箍再分层对称焊接。焊接层数不得少于2层，内层焊渣必须清理干净后再施焊外层。焊缝应饱满、连续。焊好后进行外观检查，合格后必须经自然冷却不少于8min方可继续锤击。
2.6截桩、填芯
停锤后，根据现场实际情况选择截桩。截桩采用锯桩器操作，严禁大锤敲击或由机械横向牵引拉拽。每根桩顶均设置小承台一座。管桩与承台连接采用桩顶填芯混凝土内插钢筋与承台连接的方式，桩顶嵌入承台内的长度宜为50mm～100mm。管桩顶部与承台连接处的混凝土填芯深度不应小于3倍桩径且不应小于1.5m，混凝土标号采用C30混凝土。连接钢筋采用热轧带肋钢筋，配筋率按桩外径实心截面计算不应小于0.6%，数量不宜小于4根。钢筋沿圆周均匀布置，插入管桩内的长度应与桩顶填芯混凝土深度相同，锚入承台内的长度不应小于35倍钢筋直径。设置5mm圆薄钢板作为填芯混凝土托板，托板尺寸略小于管桩内径，连接钢筋应与托板焊牢。对于不截桩桩顶及截桩桩顶，桩顶与承台连接方式及配筋不同。
2.7桩承台
桩顶小承台尺寸为800mm×800mm×600mm。承台配筋采用10钢筋双向箍筋，间距150mm，保护层厚度5cm。承台顶预埋800mm×800mm×16mm Q235钢板，钢管柱与钢板焊接。钢板底侧采用14钢筋280mm穿孔焊至钢板，钢筋间距为双向200mm。预埋钢板中心设置10cm直径排气孔一个。
3.1试桩
本项目载荷试验试桩数量为3根，采用慢速维持荷载法，用堆载法进行加卸载，按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）要求执行检测。试验采用油压千斤顶加载，反力装置采用压重平台反力装置，荷载用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定。加载时，应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级加载为预估极限荷载的1/10。每级荷载达到相对稳定状态后再施加下一级荷载，直到达到规范规定的终止加载标准。卸载应分级进行，每级卸载量宜取加载时分级荷载的2倍，且应逐级等量卸载。
试验选取的3根桩经实测承载力极限值均在2000KN以上，即设计承载力特征值的2倍以上，试验最大加载值对应桩顶总沉降量分别为13.42mm、10.5mm、4.66mm，满足设计及规范要求。
3.2施工注意事项
桩的定位是一道关键工序。定位后应进行校对，确保桩严格就位。吊桩前对到位的桩进行全面检查，包括桩预制的原始资料、外观质量以及堆放吊运时有无损伤，损坏、缺陷的桩不得使用。送桩前应对桩身垂直度进行检查，第一节桩定位时的垂直度偏差不大于0.5%时方可施工，施工过程中应进行抽检。
预应力管桩施工时要做好整个沉桩过程记录工作，包括时间、锤击数、贯入度、垂直度检测等。如果出现贯入反常、桩身突然倾斜或移位、严重的裂缝及破碎掉块等与设计不符合的现象，应立即停止施工，分析并解决问题后方可继续施工。
3.3成桩检测
按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）相关规定，对管桩基础进行低应变检测桩身完整性，检测数量不应少于总桩数的20%且不少于10根，每个柱下承台检测桩数不应少于1根；对管桩基础进行单桩竖向抗压静载试验进行承载力验收检测，数量为管桩总数的1%且不小于3根。经检验本项目管桩基础单桩竖向抗压极限承载力均在2000KN以上，单桩竖向抗压承载力特征值取1000KN，满足设计要求。
4 结语
PHC管桩基础相对于钢管桩，具有承载力大、购置成本较低、施工周期较短等优点，经计算单根成本可降低25%。且由于PHC管桩承载能力明显大于钢管桩，可适当优化管桩数量，进一步降低成本。综合来看，本项目在PHC管桩地基处理方面的运用经验，值得大范围推广。
参考文献
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论文作者:刘可为,张瑞松
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/23
标签：管桩论文; 钢管论文; 承载力论文; 混凝土论文; 荷载论文; 地基论文; 钢筋论文; 《基层建设》2019年第20期论文;