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摘要：通过具体实例对路桥施工中高边坡预应力管桩施工技术展开探索，为同行研究提供建设性意见。
关键词：路桥施工；预应力；管桩；施工
1预应力管桩特点及其作用机理
预应力管桩也就是预应力混凝土管桩，在目前的路桥施工中比较常用的主要有先张法和后张法两种类型。前者就是在进行混凝土预制件进行加工时采用的是先张法预应力工艺以及离心成型的方法，所制成的构件呈空心筒细长的形状，而且此构件主要包括桩身、端头板以及钢套箍等。所制成的管桩主要根据混凝土强度等级的不同而分为以下类型，其中对于混凝土强度在C80以上的管桩称之为预应力高强混凝土管桩，代号为PHC；而混凝土强度在C60及以上的管桩则通常成为预应力混凝土管桩，代号为PC。其中还包括代号为PTC的薄壁管桩。根据笔者相关工作经验，其作用机理为通过管桩沉桩以加强路基强度。目前我国的路桥工程施工中进行预应力管桩沉桩所采用的方法主要有锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等类型，其中应用最为广泛就是静压法。这主要是由于在目前人口和建筑物比较集中的城市区域进行路桥工程建设时，静压法具有较小的振动以及噪音，比较适合在此环境中应用。而且目前比较常用的静压法主要有顶压式静力压桩机以及抱压式静力压桩机两种。其中后者所采用的方法就是通过夹板来对桩身进行夹紧，然后通过持板的摩擦力比入土阻力大来实现打桩的顺利进行。目前所用的静力压桩机具有较大的压桩力，通常在5000~6000kN左右，而且可以适应直径为500和600等不同规格的管桩进行打桩操作（图1）。
图1 高边坡施工现场图
2项目概况
改建铁路广梅汕线龙湖南至汕头段增建二线及厦深联络线工程第一标段（ZQSG-1），起讫里程为广梅汕铁路龙湖南（含）DK112+400～汕头（含）DK135+300，正线长度22.9km。本管段地基加固包含：K112+400～K114+767.45龙湖南越行站站场、DK120+315.94～+460段区间、K120+460～K122+380潮安中间站站场、DK122+380～+724.75段区间(含施工便线)、DK125.042.93～+350段区间、K125+350～K128+500汕头北区段站站场、DK128+500～+789.8区间K133+599.61~K133+632段区间及K133+632～K135+535汕头客运站站场。
3气象、水文地质条件
线路位于新华夏系第二隆起地带的东南侧，新华夏系构造十分发育。以 NE 向构造为主体，与时隐时现的EW向构造带相配合，并穿插有NW 向构造体系，形成区内棋盘格式构造和彩塘断陷盆地。据区域地质图，主要有北东向构造带（普宁－潮安、汕头－饶平断层）、东西向构造带及北西向构造带，其中北西构造带中共分布榕江断层、玉滘－下蓬断层及古巷－澄海断层。与拟建铁路密切相关的地层主要为第二沉积旋迴的第三四级沉积旋迴，这二级沉积旋迴中沉积了大量的软土。
水质侵蚀性情况：根据水质化验报告，区段地表水对混凝土结构无侵蚀性，地下水对混凝土结构具酸性侵蚀，化学侵蚀环境作用等级为H1，同时本段地下水对混凝土结构具氯盐侵蚀，氯盐环境作用等级为L1。
4施工方案
本标段预应力管桩采用PC-500（100）-A型，设计桩身直径0.5m，壁厚0.1m，混凝土强度C60，十字钢桩尖。采用正方形布置，桩间距2.5m，在本标段路基基底处理加固深度为28～44m，单桩承载力750～1020KN。管桩上设钢筋混凝土桩帽，采用现浇制作，桩帽平面尺寸1.6*1.6m，厚度0.35m。结构层形式自下而上依次为。
本工程预应力管桩主要施工原则：
①在开始施工之前需要通过工艺性试桩操作来检测其是否符合设计要求，而且所要试验的管桩数量应该在2根及以上。
②施工顺序：首先需要对路桥和路涵的过渡段进行施工，而且需要先对路基基底的预应力管桩进行施工，完成之后才能进行周围桥墩以及涵洞的施工。
③在在本工程中所采用的应力释放孔的直径为500mm，而且设置的位置是在既有线路最近一排管桩附近以及堤坡脚间的位置，沿着线路进行纵向设置。此孔的设置间距为2.5m，而且在孔内进行采用HRB400ф12钢筋制造的钢筋笼的下放。间距0.2m,螺旋筋采用HRB400ф10钢筋，间距0.5m；此外还要在钢筋笼外进行一层透水土工膜的包裹来起到保护作用。
图2 预应力管桩静压法沉桩施工工艺流程图
④本次预应力管桩施工采用的是静压法施工方式，采用此种方式需要从既有线路的一侧开始从近处向远处的顺序来进行压桩操作，而且在打桩过程中应该采用跳打的方法，而且在应用此方法时先从长度比较长的管桩开始，然后向长度比较短的管桩进行逐次跳打，尽量降低沉桩过程中造成的挤土效应而出现影响既有线路的问题。
5预应力管桩静压法施工方法
施工准备阶段，管桩施工前在既有线路肩处设置埋设2米的沉降位移观测桩，并在管桩加固区域与既有线之间设置应力释放孔，以减小管桩施工对既有线的影响，管桩施工采用跳打的方式进行，管桩施工期间加强对既有线的观测。每个施工工点选取代表性桩位进行管桩沉桩工艺试验，不少于两根。制定如下预应力管桩静压法沉桩施工工艺流程（图2）。
定位放样阶段。在进行沉桩之前需要先对定位轴线和控制点的位置进行确定，而且需要通过放样的方法来实现，针对其中的控制点来说，需要将其在与沉桩区域不受干扰的位置保持较远距离的位置进行设置。在整个沉桩作业的过程中也需要对控制点的位置进行定期复核和控制。在确定控制点位置之后就可以以此来进行桩中心点的测量放样，然后在确定的中心位置进行中心竹片桩的插入。在确定上述位置之后需要对轴线和桩位进行自检，然后由相应的监理人员来进行复核，检查无误之后要进行记录，确保其定位偏差在允许的数值范围之内。
桩机就位及起吊阶段。在桩机就位之后进行起吊时，采用双点吊桩方法进行起吊，两个吊点的位置需要分别设置在与上端距离0.25倍及0.5倍桩长的位置，而且在对管桩进行吊装时需要采用两点捆绑的方式，捆绑的位置分别在与桩端部距离0.21倍桩长的位置。图3。
图3 桩机就位及起吊示意图
在上述吊桩的过程中不仅需要严格执行各项操作规程，而且要严格控制吊桩速度并避免管桩与桩机出现碰撞的问题。而且需要在管桩两头进行牵引绳的设置来避免其出现自由旋转的问题而对既有线造成破坏，通过牵引绳来对其摆向进行控制时应避免出现大臂向既有线方向摆动。本工程中采用管桩分节设计的方式，每节长度控制在10~15m的范围之内，首节长度为12m，在对管桩进行堆放时需要分类堆放并避免其出现沉陷等问题。
沉桩过程。在沉桩施工之前需要采用厚度为15cm的麻袋以及木夹板等作为锤垫，在锤击过程中出现其压缩厚度小于12cm之后就需要进行更换。沉桩时需要将管桩吊起并送入桩机内，确保对准桩位之后将桩插入土中1~1.5m的深入之后对桩身的垂直度进行校准。在整个沉桩过程中需要检测其是否遇到地下障碍物，如果遇到障碍物并导致其垂直度出现偏差就需要重新进行插桩施工。针对第一节管桩来说需要控制其垂直度的偏差在0.5%以内，而且整个沉桩过程中需要确保其桩身的倾斜率在0.8%以内。整个过程中对垂直度进行监测所采用的方法就是通过两台经纬仪来对桩身垂直度进行交叉检查和校正，在其垂直度超出允许范围上就需要通过实现制定好的应急处理措施来进行纠正。待第一节桩入土0.5-1.0m且桩身稳定后再按正常沉桩速度(1-1.5m/min)进行压桩，第一节桩端距地面0.5～1.0m左右时停止沉桩。
接桩过程。在进行接桩施工之前需要清理管桩端部、法兰盘面等来确保接桩施工的紧密性以及焊接质量满足要求。然后对第二节管桩进行起吊，在安装完成定位板之后将第二节管桩吊装到桩顶的法兰盘上，通过定位板以及两台经纬仪对接桩过程中的中心线偏差进行测量并控制在2mm以内，节点弯曲矢高也需要控制在桩段的0.1%以内。如果在接桩中出现端头有空隙的问题就需要通过铁皮来进行填实，然后通过焊接的方式来进行连接。两个管桩的焊接不仅需要连续进行并确保焊接饱满，而且要在焊接完成之后对焊渣进行清理，并自然冷却4~5min之后进行自检并交由监理人员进行复核。如此进行重复接桩直至设计标高。
应力释放孔施工。在本工程中所采用的应力释放孔的直径为500mm，而且设置的位置是在既有线路最近一排管桩附近以及堤坡脚间的位置，沿着线路进行纵向设置。此孔的设置间距为2.5m，而且在孔内进行采用HRB400ф12钢筋制造的钢筋笼的下放。间距0.2m,螺旋筋采用HRB400ф10钢筋，间距0.5m；此外还要在钢筋笼外进行一层透水土工膜的包裹来起到保护作用。此外，对于此孔深度的确定，应至少满足比管桩长度的70%长的要求，而且要与管桩保持1.5m的距离，其设置也需满足不能对既有线边坡稳定性造成破坏的要求。
6结语
综上所述，预应力管桩技术在施工过程中起到至关重要的作用，运用预应力管桩技术需要按照施工规范性流程，对施工设备进行合理的选择，只有这样，才能确保预应力管桩发挥最大的效果，保证工程施工质量的水准提升，促进我们国家道路建筑行业朝着更加健康的方向发展
参考文献
[1]梁康木. 路桥施工中高边坡预应力锚索施工技术措施的研究[J]. 房地产导刊, 2016(27).
[2]王国建. 路桥施工中高边坡预应力锚索施工技术分析[J]. 科学技术创新, 2017(10):204-204.
论文作者:王景宇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：管桩论文; 预应力论文; 静压论文; 位置论文; 间距论文; 过程中论文; 钢筋论文; 《防护工程》2018年第35期论文;