預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用

蔡玉潔 王偉

摘 要：將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁工程施工中，有利于提高公路橋梁結(jié)構(gòu)承載力與強(qiáng)度。本文結(jié)合S公路工程沖涌中橋施工，探討了靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁;公路橋梁;斷樁預(yù)防

中圖分類號(hào)：U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）10-0096-03

Application of Prestress Technology in the Construction of Highway and Bridge Engineering

CAI Yujie WANG Wei

（Chongqing Juneng Construction Group Sichuan Co.， Ltd.，Chengdu Sichuan 610000）

Abstract： The application of prestressed technology in highway bridge construction is conducive to improving the bearing capacity and strength of highway bridge structure. This paper discussed the application of static pressure prestressed concrete pipe pile construction technology in highway bridge engineering construction based on the construction of s highway project.

Keywords： static pressure prestressed concrete pipe pile;highway bridge;prevention of broken pile

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是近年來(lái)公路橋梁工程的新型應(yīng)用基礎(chǔ)，它具有較高的承載力和較強(qiáng)的可靠性，而且施工簡(jiǎn)易快速，在當(dāng)前公路橋梁建筑工程中應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，隨著工程技術(shù)水平的提高，靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)得到了快速發(fā)展。但是，在技術(shù)提升過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)某些問(wèn)題，如高層建筑地表堆土高低差及側(cè)壓力過(guò)大導(dǎo)致的基礎(chǔ)整體折斷問(wèn)題等。但相對(duì)而言，該技術(shù)的基礎(chǔ)支撐能力還是擁有一定安全保障的，目前其成為國(guó)內(nèi)許多公路橋梁采用的重要施工技術(shù)。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基本理論概述

在公路橋梁工程項(xiàng)目施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)十分常見(jiàn)。本文所要探討的是靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)。

靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)采用的是靜力壓樁施工技術(shù)，主要是針對(duì)公路橋梁的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土（Pre-stressed High-strength Concrete，PHC）管樁與預(yù)應(yīng)力混凝土（Prestressed Concrete Pile，PC）管樁的樁基所展開(kāi)的，屬于一種典型的沉樁施工技術(shù)類型，沉樁施工的主力設(shè)備為液壓式靜力壓樁機(jī)。

在具體施工過(guò)程中需要分析壓樁設(shè)備，確保設(shè)備安裝到位，對(duì)設(shè)備自帶起吊設(shè)施進(jìn)行有效調(diào)整。例如，圍繞管樁起吊過(guò)程調(diào)整喂樁位置，開(kāi)展喂樁施工，再對(duì)壓樁機(jī)中心夾具進(jìn)行調(diào)整，保證管樁夾抱到位，并對(duì)沉樁垂直度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證抱樁施工到位，具體措施為結(jié)合樁自重與配重進(jìn)行施工優(yōu)化，構(gòu)建混凝土管樁自重與配重的雙施壓體系，有效克服施工中出現(xiàn)的各種摩擦阻力問(wèn)題。同時(shí)，要對(duì)壓入地基土的管樁預(yù)期樁頂標(biāo)高進(jìn)行分析，以完成整個(gè)施工過(guò)程[1]。

整體看來(lái)，靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，且技術(shù)針對(duì)性較強(qiáng)，可應(yīng)用于人工填土工程施工，適用的土質(zhì)包括密度中等偏上的粉砂土、細(xì)沙土等。可見(jiàn)，靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛。

2 S公路工程沖涌中橋項(xiàng)目的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 S公路工程沖涌中橋項(xiàng)目概況

S公路工程沖涌中橋項(xiàng)目屬于公路河流施工段沖涌中橋，跨徑為45 m，橋跨布置為10 m+20 m+15 m，屬于雙幅橋類型，左幅橋面寬度為22 m，凈寬16 m，左幅橋梁交角10°;右幅橋面寬度為24.5 m，凈寬19 m，橋體與線路斜交30°。橋梁的周邊環(huán)境方面，下方為農(nóng)田灌溉渠道橫河，橋下設(shè)有人行通道，橋面整體縱坡達(dá)到-0.95%，豎曲線半徑R約為80 000 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)是三跨簡(jiǎn)支空心板設(shè)計(jì)。在該工程項(xiàng)目中，充分考慮到S公路工程沖涌中橋這一屬性，其樁基部分采用PHC管樁結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)施工圖的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)深層次研究后決定采用靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)，設(shè)計(jì)樁徑為600 mm，樁壁厚度為130 mm，型號(hào)全部為AB型。共使用136根混凝土管樁，每根長(zhǎng)度都在24～30 m，樁總長(zhǎng)度為3 788 m。根據(jù)靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，應(yīng)該在施工前對(duì)混凝土管樁單樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，以確定其單樁承載力。

2.2 S公路工程沖涌中橋的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁驗(yàn)樁要點(diǎn)

S公路工程沖涌中橋在施工前期選擇了兩根30 m長(zhǎng)的混凝土管樁，兩條管樁樁底標(biāo)高均為-2 m，樁頂標(biāo)高均為6.5 m。為確保驗(yàn)樁工作順利進(jìn)行，須做好以下幾點(diǎn)。

第一，在施工前，對(duì)S公路工程沖涌中橋的樁端進(jìn)行處理，保證持入層長(zhǎng)度控制在1.5～1.9 m。

第二，對(duì)混凝土管樁實(shí)施復(fù)壓，復(fù)壓次數(shù)一般在兩次以上，同時(shí)控制好每一次的穩(wěn)壓時(shí)間，保證不超過(guò)5 s為最佳。

第三，在施工前，應(yīng)對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁尖進(jìn)行處理，可選擇在管腔內(nèi)部灌注2 m高的C20細(xì)石混凝土。在混凝土管樁正式施工之前，建立靜壓預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)并進(jìn)行針對(duì)性質(zhì)量檢測(cè)，確保管樁質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。在該過(guò)程中，需要對(duì)混凝土管樁樁身是否達(dá)到100%強(qiáng)度進(jìn)行施壓分析。

第四，在驗(yàn)樁之后需要進(jìn)行截樁，主要在露出地面樁段進(jìn)行施工，將該部分樁段直接截掉。再者，需要對(duì)樁頂進(jìn)入承臺(tái)深度進(jìn)行分析，將其深度控制在10 cm左右，保證樁身垂直度控制在1%以內(nèi)。施工過(guò)程中還要對(duì)承臺(tái)邊緣與樁身凈距離進(jìn)行分析計(jì)算，將其控制在30 cm以上。最后確定樁位坐標(biāo)后再展開(kāi)施工[2]。

2.3 S公路工程沖涌中橋項(xiàng)目的靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工過(guò)程技術(shù)要點(diǎn)

2.3.1 施工準(zhǔn)備。在施工現(xiàn)場(chǎng)，要保證做到“三通一平”，即通便道、通電、通水源、整平加固，以滿足靜壓樁機(jī)在施工過(guò)程中的作業(yè)承載力要求。在對(duì)S公路工程沖涌中橋進(jìn)行施工前，要準(zhǔn)備好施工材料，除主要施工材料混凝土管樁以外，還要準(zhǔn)備錐形鋼質(zhì)樁尖、填芯栓以及封端鋼板。針對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁配樁，S公路工程沖涌中橋所用到的主要材料還有混凝土管樁、錐形鋼質(zhì)樁尖、填芯栓以及封端鋼板。準(zhǔn)備工作就緒后，正式進(jìn)行沉樁施工。

2.3.2 施工測(cè)量定位與放樣。首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出樁位坐標(biāo)，用全站儀精確放樣，并做好標(biāo)記與保護(hù)措施。同時(shí)，測(cè)出樁位的原地面高程，結(jié)合設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，準(zhǔn)確配置管樁。

2.3.3 吊樁與喂樁施工。工程沖涌中橋在施工中明確了存樁點(diǎn)，其距離樁機(jī)位置偏近，選擇利用樁機(jī)上方的吊臂直接進(jìn)行喂樁操作，但必須注意喂樁節(jié)奏。在S公路工程沖涌中橋施工過(guò)程中，要慢慢移動(dòng)、吊起靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，并且要避免樁之間發(fā)生碰撞。再者，要利用樁機(jī)夾具夾持施工，保證吊臂鋼絲繩與混凝土管樁相互有效連接。簡(jiǎn)言之，要保證管樁位置安裝準(zhǔn)確，同時(shí)選擇輕壓施工，在施工中檢查樁基偏差，如果發(fā)現(xiàn)偏差，要及時(shí)糾正，如果出現(xiàn)偏差過(guò)大，需要實(shí)施重壓施工[3]。

2.3.4 靜壓沉樁與送樁施工。配合壓力表按照10.89 t/MPa展開(kāi)施工。在施工下壓過(guò)程中，需要時(shí)刻保持壓樁壓力滿足施工要求，并做好施工記錄，配合經(jīng)緯儀對(duì)壓樁管樁垂直度進(jìn)行合理控制。

在送樁施工中，保證送樁下端緊緊貼靠樁上端頭位置，樁底標(biāo)高計(jì)算到位并優(yōu)化設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高位置后，再進(jìn)行對(duì)比性技術(shù)分析，實(shí)施對(duì)比分析后方可施工。在S公路工程沖涌中橋中，需要對(duì)壓樁過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，保證兩節(jié)樁高設(shè)計(jì)均為15 m，最終樁頂標(biāo)高定位在7.231 m，而樁底標(biāo)高最終確定在-24.01 m[4]。

2.3.5 斷樁處理。S公路工程沖涌中橋接樁示意圖如圖1所示。S公路工程沖涌中橋針對(duì)斷樁的接樁方法主要是將靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁斷樁頂部位置以下1 m放入鋼筋籠中，并擴(kuò)大200 mm鋼護(hù)筒，保證在管樁內(nèi)部植入鋼筋骨架，再使用強(qiáng)度高于管樁所用混凝土一級(jí)的混凝土進(jìn)行灌注施工[5]。

接樁示意圖

以該工程項(xiàng)目的3根斷樁荷載組合進(jìn)行分析，了解其樁頂力，數(shù)據(jù)如表1所示。

該工程中某些斷樁為邊樁，所以在橋墩非主受力方向進(jìn)行對(duì)稱加樁，如圖2所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)際案例證明了靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工對(duì)覆蓋層較厚的軟土層及巖層的良好適用性，凸顯了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的優(yōu)越性。靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)將成為未來(lái)高速公路橋梁工程中值得推廣的一項(xiàng)重要技術(shù)。

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