橋梁大直徑預(yù)制管樁施工質(zhì)量控制

張華

（中鐵建預(yù)制構(gòu)件研發(fā)咨詢（上海）有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

1 引言

隨著城市化的快速發(fā)展和人口的不斷增加，橋梁工程的建設(shè)需求越發(fā)迫切。在現(xiàn)代橋梁工程中，大直徑預(yù)制管樁常被用于支撐橋墩、 承受橋梁荷載和穿越復(fù)雜的地質(zhì)條件，如軟土、高地下水位等。大直徑預(yù)制管樁因其承載力大、施工周期短、環(huán)境污染少等優(yōu)勢，已成為眾多橋梁項(xiàng)目的首選地基工程方案[1]。大直徑預(yù)制管樁的施工質(zhì)量控制一直是橋梁建設(shè)中的關(guān)鍵，不合格的管樁可能導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)問題、安全隱患，甚至陷入昂貴的維修和加固過程。為確保橋梁的安全性和可持續(xù)性，必須采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?，以確保大直徑預(yù)制管樁的施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2 工程概況

以淮宿蚌鐵路站前Ⅳ標(biāo)為例，管樁段主要結(jié)構(gòu)物為固鎮(zhèn)西特大橋（361#墩～1005#臺）、新建固鎮(zhèn)南站、蚌埠北特大橋0#臺～213#墩（含）。樁基礎(chǔ)為管樁基礎(chǔ)，樁徑80 cm，采用TLQPHC-800-I-C80 型管樁，管樁接頭連接采用機(jī)械連接，管樁配樁根據(jù)總樁長進(jìn)行調(diào)整，與承臺連接管樁單節(jié)樁長不小于15 m，每根樁接頭不超過3 個(gè)。管樁圖紙根據(jù)通橋（2018）8130-I 《鐵路橋梁大直徑先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，如圖1 所示。

圖1 固鎮(zhèn)西特大橋803#墩管樁工藝試驗(yàn)平面布置圖

為了更科學(xué)地指導(dǎo)施工，嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量，在正式施工前進(jìn)行了現(xiàn)場工程樁工藝試樁。

為驗(yàn)證成樁工藝，5#、6#樁采用了先引孔至2/3 樁長，再采用錘擊法沉樁施工；8#、9#、3#、2#樁采用先錘擊法沉樁，在沉樁過程中如出現(xiàn)困難，則采用長螺旋鉆機(jī)引孔輔助施工，引孔直徑不大于0.4 m，引孔長度不大于2/3 樁長。

為有效對比機(jī)械連接和焊接連接在工藝、質(zhì)量、施工時(shí)間方面的差異，試樁時(shí)，5#、6#、8#樁采用機(jī)械連接工藝；2#、3#、9#樁采用焊接連接工藝。

為對比高應(yīng)變檢測與低應(yīng)變檢測樁身完整性結(jié)果，5#、6#、8#樁采用高應(yīng)變檢測樁身完整性；5#、6#、8#、9#、3#、2#樁6 根樁采用低應(yīng)變檢測樁身完整性。

通過試樁試驗(yàn)獲得，附近地層采用大直徑PHC 管樁沉樁工藝，驗(yàn)證并確定管樁施工各項(xiàng)設(shè)計(jì)、施工參數(shù)，確定施工機(jī)械型號的選用，以及配樁方案、連接方式、沉樁偏差糾正及垂直度控制、送樁方法、管樁樁身完整性檢測方法。為大直徑預(yù)制管樁的施工質(zhì)量控制提供依據(jù)，把握好施工質(zhì)量極為重要，關(guān)系到整個(gè)橋梁的安全性、可靠性,施工質(zhì)量控制顯得尤為重要[2]。

3 橋梁大直徑預(yù)制管樁施工質(zhì)量控制措施

3.1 工藝流程

以淮北至宿州至蚌埠城際鐵路固鎮(zhèn)西特大橋現(xiàn)場工程樁工藝試樁為例，本次試樁的施工程序?yàn)椋涸孛嫣幚怼鷾y量放樣→打樁機(jī)就位→樁起吊就位→樁的校正→打入第一節(jié)樁→樁的接頭處理→打入下一節(jié)樁（如沉樁困難，則采用長螺旋樁機(jī)引孔）→成樁至設(shè)計(jì)深度→樁機(jī)移位→成樁質(zhì)量檢驗(yàn)。

3.2 現(xiàn)場施工質(zhì)量控制

在淮北至宿州至蚌埠城際鐵路固鎮(zhèn)西特大橋項(xiàng)目中，現(xiàn)場施工質(zhì)量控制具有關(guān)鍵作用，是確保工程安全和可靠性的核心因素[3]。

3.2.1 施工前的準(zhǔn)備

1）施工場地平整碾壓密實(shí)，需要換填的位置要及時(shí)換填，確保施工場地?zé)o樹根、磚塊、雜物等影響樁基施工。

2）樁機(jī)進(jìn)場組裝調(diào)試完畢，要求調(diào)試合格。施工現(xiàn)場采用柴油發(fā)電機(jī)組供電，各種用電設(shè)備線路連接規(guī)范。

3）管樁進(jìn)場驗(yàn)收。預(yù)應(yīng)力管樁型號為TLQ-PHC-800-IC80型，強(qiáng)度為C80，管樁采用外購成品，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。外購的管樁廠家應(yīng)具備相應(yīng)的生產(chǎn)資質(zhì)，且管樁的原材料、構(gòu)配件規(guī)格、 型號和強(qiáng)度報(bào)告等質(zhì)量證明文件隨成品管樁一起至現(xiàn)場待檢。外購的管樁預(yù)制依據(jù)必須采用鐵路通橋（2018）8130-I和GB 13476—2009《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、JGJ/T 406—2017《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

管樁進(jìn)場后，由項(xiàng)目技術(shù)人員、質(zhì)檢人員自檢合格后會同監(jiān)理工程師按照通橋（2018）8130-2 嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量，在正式施工前，進(jìn)行了現(xiàn)場工程樁工藝試樁。

為驗(yàn)證成樁工藝，5#、6#樁采用了先引孔至2/3 樁長，再采用錘擊法沉樁施工；8#、9#、3#、2#樁采用先錘擊法沉樁，在沉樁過程中如出現(xiàn)困難，則采用長螺旋鉆機(jī)引孔輔助施工，引孔直徑不大于0.4 m，引孔長度不大于2/3 樁長。

為有效對比機(jī)械連接和焊接連接在工藝、質(zhì)量、施工時(shí)間方面的差異，試樁時(shí)，5#、6#、8#樁采用機(jī)械連接工藝；9#、3#、2#樁采用焊接連接工藝。

為對比高應(yīng)變檢測與低應(yīng)變檢測樁身完整性結(jié)果，5#、6#、8#樁采用高應(yīng)變檢測樁身完整性；5#、6#、8#、9#、3#、2#樁6 根樁采用低應(yīng)變檢測樁身完整性。依據(jù)通橋 （2018）8130-I、GB 13476—2009 《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、JGJ/T 406—2017《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對管樁的外觀、樁徑、長度、壁厚、樁身彎曲度、樁端頭板的平整度、樁身強(qiáng)度，以及樁身上的材料標(biāo)識等按規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收，并審查產(chǎn)品合格證明文件，把好材料進(jìn)場驗(yàn)收關(guān)，同時(shí)填寫《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁質(zhì)量檢查及外觀質(zhì)量檢查驗(yàn)收》記錄表。根據(jù)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求等級，將不符合要求的管樁清退出場。

3.2.2 施工實(shí)施與監(jiān)控

1）在現(xiàn)場定位和測量方面，確保管樁的精確定位是重要任務(wù)。使用高精度工具，如全站儀或GPS，實(shí)現(xiàn)管樁位置的高度準(zhǔn)確性。這意味著每根管樁的位置、傾斜度和深度都能夠與設(shè)計(jì)要求完全吻合，消除誤差和偏差的風(fēng)險(xiǎn)。全站儀和GPS 技術(shù)的應(yīng)用使施工團(tuán)隊(duì)能夠在三維空間內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，實(shí)現(xiàn)了對管樁位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整。

2）確定試樁參數(shù)見表1。

表1 管樁試樁參數(shù)

3）管樁的運(yùn)輸、堆放、吊運(yùn)及插樁。管樁運(yùn)輸時(shí)，必須做到平穩(wěn)、輕起輕放、嚴(yán)禁拋擲、碰撞、滾落；堆放層數(shù)不宜超過3 層，并用鉤繩、鋼纜對管樁二支點(diǎn)處附近進(jìn)行封固，防止?jié)L動[4]；需采用專用合適的運(yùn)輸平板車。管樁堆放場地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，采用方木在樁身兩端點(diǎn)做相應(yīng)支墊；場地內(nèi)堆放時(shí)不得超過4 層；管樁在現(xiàn)場堆放后，需要二次倒運(yùn)時(shí)，可采用吊機(jī)及平板車配合操作。單根管樁吊運(yùn)時(shí)，采用兩頭勾吊法，吊繩與樁夾角應(yīng)大于45°；豎起時(shí)，可采用單點(diǎn)法，管樁起吊運(yùn)輸過程中應(yīng)平穩(wěn)輕放，以免受到振動、沖撞。

4）打樁。管樁施打過程中，采取重錘低擊。管樁表面每米采用紅色油漆劃線標(biāo)記，以便做好打樁記錄。

5）第一節(jié)管樁打入完成后，應(yīng)進(jìn)行接樁，接樁前用鋼絲刷清除待接樁接頭表面的污物和鐵銹，將準(zhǔn)備接長的管樁與已打入的管樁對齊后采用專用抱箍式連接卡和半圓頭內(nèi)六角螺栓進(jìn)行連接。焊接工藝連接。采用端板焊接連接，接樁前先將下段樁頂清理干凈，然后把上段樁吊放在下段樁端板上，拼接處坡口槽電焊應(yīng)分層對稱進(jìn)行，焊接時(shí)應(yīng)采取措施減少焊接變形，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿。（滿足二級焊縫）焊后，應(yīng)清除焊渣，檢查焊縫飽滿程度；焊縫質(zhì)量采用磁粉探傷法檢測。接樁宜在樁尖穿過較堅(jiān)硬的土層后進(jìn)行，接樁采用2 臺電焊機(jī)同時(shí)分層對稱焊接。

6）長螺旋樁機(jī)就位。當(dāng)未達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，且每擊沉樁量無明顯下沉等存在沉樁困難時(shí)，應(yīng)采用長螺旋鉆機(jī)移位至樁位，通過管樁中空孔下鉆桿進(jìn)行引孔。

3.3 施工過程中出現(xiàn)的異常情況及控制措施

3.3.1 樁頭損壞

根據(jù)地質(zhì)條件、樁斷面尺寸及形式，合理選擇樁錘。樁頂平面垂直于樁的軸線。檢查樁帽與樁的接觸面處是否平整，如不平整應(yīng)進(jìn)行處理，方可施打。沉樁時(shí)，穩(wěn)樁要垂直。沉樁的錘擊性能、襯墊（即錘墊、樁墊）及參數(shù)配置正確。

3.3.2 斷樁

1）因樁身彎曲過大、強(qiáng)度低，不能承受錘擊的作用力而產(chǎn)生的斷裂。因此，樁的強(qiáng)度必須達(dá)到100%后，方可打樁。

2）預(yù)防措施：打樁區(qū)域地下障礙物必須清理干凈。

3）若樁在堆放、運(yùn)輸、起吊過程中產(chǎn)生斷裂，而打樁前未發(fā)現(xiàn)，會導(dǎo)致樁受力后斷裂。因此，打樁前必須嚴(yán)格檢查樁身的外觀質(zhì)量，防止將斷裂樁就位使用。

3.3.3 樁身傾斜

打樁機(jī)就位后，底盤應(yīng)水平穩(wěn)固，穩(wěn)樁必須垂直。尖與樁身一定要保持在同一軸線上。當(dāng)樁尖在地下遇到硬物時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

3.3.4 接樁脫裂

為防止接樁脫裂，連接處表面應(yīng)干凈。抱箍安裝必須符合技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。接樁應(yīng)嚴(yán)格控制上下樁中心線在同一軸線上。

3.3.5 異常情況處理流程

現(xiàn)場遇異常情況，由現(xiàn)場技術(shù)人員通知項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場查看，查明原因。如未查明原因或存在問題較突出，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人通知總監(jiān)和橋梁專家、 業(yè)主專業(yè)工程師共同調(diào)查解決，并出具相關(guān)會議紀(jì)要。

3.4 質(zhì)量記錄檢驗(yàn)

1）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工全過程，應(yīng)堅(jiān)持全過程的施工監(jiān)理旁站。施工過程中隨時(shí)檢查施工記錄，并對照施工工藝對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定[5]。

2）施工前應(yīng)檢查樁位放樣偏差，允許其范圍偏差應(yīng)控制在±50 mm。

3）為減少人為對錘擊數(shù)的計(jì)數(shù)誤差，在一體機(jī)機(jī)身起落架上安裝錘擊計(jì)數(shù)器。

4）當(dāng)樁長和貫入度不能同時(shí)滿足時(shí)，需建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位人員現(xiàn)場確定。

4 結(jié)語

大直徑預(yù)制管樁的施工質(zhì)量控制是橋梁工程中的重要環(huán)節(jié)，涉及從施工前準(zhǔn)備到現(xiàn)場管理，再到材料選擇和質(zhì)量檢驗(yàn)，以及施工工藝的控制等各個(gè)方面的緊密協(xié)作。施工中，應(yīng)切實(shí)執(zhí)行控制措施，確保工程的成功實(shí)施，為橋梁工程提供相應(yīng)的基礎(chǔ)和可持續(xù)的保障。