混凝土预制管桩在水利工程的应用

  一、前言

  文章详细的介绍了混凝土预制管桩的优缺点，并对其施工工艺做了详细的阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对混凝土预制管桩施工的质量控制要点及预防措施进行了探讨。

  二、混凝土预制管桩的优缺点

  1.预制管桩的优点

  预制管桩与其它桩相比具有以下优点:单桩承载能力高:桩底注浆提高了桩的承载力,比灌注桩的单桩承载能力高20%～30%。施工简单、灵活性好、速度快。管桩工厂生产,现场静力压入,消除了现场混凝土的生产,可根据工程地质条件,调整桩的长度,一般压桩速度在0.5～1.0m／min；桩质量检测的随机性强。每根桩静压过程中就可以控制单桩承载能力和单桩静力试验检测；造价低、高环保性。比灌注桩可节省25%～30%,无噪音、无振动、无污染。

  2.预制管桩的缺点

  预制管桩采用埋件焊接接桩法。当地下水位高、腐蚀性强时,焊缝会在一定时间内锈蚀,形成桩身脱节,钢性减弱,抗侧移能力下降。如果发生地震等灾害,后果就会很严重。而且预制管桩靠桩头压力冲破阻碍沉桩,如果地基中存在孤石、旧建筑基础,或不定厚度的硬隔层时,桩头无法通过,难以达到设计桩长,造成施工困难。还有当桩长超过50m时,桩的长细比过大,容易失稳,液化土层不易使用。施工中桩身压入地基后无法对其进行垂直控制,当有地下障碍,出现桩身倾斜时无法知晓,给建筑安全造成一定隐患。

  三、水利工程中预制管桩施工工艺

  1.混凝土预制管桩施工顺序

  测量放线→桩机就位→起吊桩→初步加压→检查该桩身垂直度→正式压桩→观测校正桩身垂直度→焊接接桩→继续压桩→成桩。

  2.施工场地处理

  在打桩区域挖去lm的覆盖层后发现，打桩区域的粘土含水量较大，非常软，承载力很低，为了提高土壤的承载力，采取了两项措施：首先是采用排水圃结法，让土壤在阳光下曝晒4-5天，在粘土板结后开始打桩；二是把厚20cm长61cm钢板铺在打桩机下，防止打桩机倾斜。或者置换50cm的硬土，同样可以提高土壤的承载力。

  3.施工准备

  首先，认真检查打桩设备各部件的性能，以保证正常作业。然后，检查管桩外观质量，注意在运输过程中有无损伤，管桩标记是否清晰。其次，根据施工图绘制桩位编号图。最后，测定和标出场地上的桩位，其偏差不得大于10mm。

  4.施工操作流程

  （一）就位桩机：打桩机就位时，应对准桩位，保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜。操作四个行走手柄，配合操作四个升降手柄，即可使桩机纵向或横向移动，达到对准桩位的目的。

  （二）调平：为保证压入桩的垂直度，压桩前需将桩机机身调平。通过操作四个升降手柄，并配合观察装在操作台面板上的全方向水平仪是否对零，即可完成此项工作。

  （三）供桩：就位前必须检查桩位编号、桩的型号、截面长度是否符合设计要求，同时检查桩身出厂日期、浇捣日期、标号、外观质量，如无误才允许吊桩，进行供桩就位。

  （四）起吊预制桩：先栓好起吊用的钢丝绳和索具，然后应用索具捆绑住桩上部约50cm处，再启动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置要准确。回复门架在桩顶扣好桩帽，可卸去索具。上节桩启动静压时，必须用经纬仪（双向）跟踪监测桩的垂直度，水平仪控制桩顶标高。

  （五）打桩及接桩

  打桩设备进厂后，进行安装和凋试，然后移机至起点桩位处就位。桩架安装就位后应垂直平稳。打桩前，用2台经纬仪呈9O度架漫、对打桩机进行垂直凋正，使导杆垂直，并在打桩期问经常校核检查，随时保持导杆的垂直度和设计角度。按桩位布置中心点，用8mm圆钢插入桩位中心，就位时将桩中心对准圆钢，桩插入后，应调正桩锤、桩垫及打桩机导杆，使之与打人方向成一直线，用经纬仪测定垂直度。经纬仪设在不受打桩机移动和打桩作业影响的地方，并经常与打桩机导杆成直角移动。

  在开始锤击作业时，先进行缓慢的问断试打，直至桩进人地层一定深度时正式锤击，并开始记数。第一节桩快打至地面时，便净打准备接桩。在接桩时，下节桩的地面预留高度一般为5O～8Ocm。在上下节桩焊接之前．要检查上下节桩是否对正我们采用了活套对接桩套对接，避免错口，并将下节桩的桩顶和上节桩的桩头上的杂物清除掉。采用送桩工艺时，送桩和桩顶面要接触紧密平整，以免桩头横向移动或者由于冲击所产生的冲击波传播不平稳，导致贯人困难。为了施工安全及避免邻桩就位开始打人时产生偏斜，及时从附近取土填实了送桩施打形成的桩孔。

  （六）检查验收：每根桩达到入土深度要求，桩尖标高进入持力层，接近设计标高时，或达到设计标高时，要进行中间验收。在控制时，一般以桩设计标高来控制，符合设计要求后，填好施工记录。如发现桩位与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理然后移桩机到新桩位。

  四、混凝土预制管桩施工的质量控制要点及预防措施

  1.混凝土预制管桩桩身断裂的预防措施

  首先，混凝土预制管桩施工前应把施工部位障碍物清理干净，必要时采用探钎检查。其次，加强混凝土预制管桩外观检查。其三，在混凝土预制管桩沉桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正。其四，混凝土预制管桩接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，两部分桩面间隙要加垫铁片塞牢。最后，混凝土预制管桩的堆放和吊运应按规范严格执行。

  2.混凝土预制管桩位偏移的预防措施

  首先，混凝土预制管桩压桩前应先将桩位下的障碍物清理干净。其次，加强混凝土预制管桩桩材、外观、尺寸的检查。其次，在混凝土预制管桩压桩过程中应及时纠正偏移。其三，混凝土预制管桩焊接接桩时要保证上下两节混凝土预制管桩在同一轴线上。最后，做好混凝土预制管桩施工场地的排水工作。

  3.混凝土预制管沉桩达不到设计标高的预防措施

  首先，根据混凝土预制管桩施工的地质情况应详细进行勘察和设计。其次，合理选择混凝土预制管桩的持力层或桩尖标高。其三，混凝土预制管桩施工遇有硬夹层或砂夹层时，可采用先钻后压法穿透硬夹层，方便混凝土预制管桩施工。最后，调整混凝土预制管桩施工顺序，布置应力释放孔和沟槽、减缓沉桩速度等方法释放过高的土层应力。

  4.打桩应力的控制措施

  在打桩过程中，管桩在桩锤的反复冲击作用下，整个桩身都会产生打桩应力，应力的蜂值波动较大，极有可能会超过桩静态极限的允许应力，使混凝土破坏、桩身出现裂缝，严重影响桩的承载力和耐久性。所以控制打桩应力是非常必要的。在本工程中采用以下方法来控制：

  （一）在桩的端部设置100mm厚的橡胶桩垫。通过桩垫来调节冲击力，保护桩头。研究表明，冲击力和垫层的厚度成反比，垫层越少冲击力越大。

  （二）选择合适的桩锤。桩锤过大会产生过高的打桩应力，容易打碎桩头，而且还会导致过大的最后贯入度；桩锤过小则沉桩速度会过慢，不仅影响工期，还会增加桩锤的冲程，这就同样会产生过高的打桩应力以及不必要的能量损失。

  五、结语

  混凝土预制管桩施工技术是一门精确且复杂的工艺，因此，施工过程中，必须对相关细节引起重视，忽视的话可能对工程质量造成巨大的影响，这一点需引起注意。

  参考文献：

  [1]吴盛有.浅谈桩基施工技术设计与施工控制[J].中国高新技术企业,2009(7):166～167.

  [2]于俊东.混凝土预制管桩在水利工程的应用[J].黑龙江水利科技,2011,36(4):153～154.

  [3]胡玉昆.预应力管桩在岩溶特殊地层中桥梁基础的应用[J].湖南交通科技.2012（03）.

  [4]张永固.浅谈预应力高强混凝土管桩在桩基工程中的应用问题[J].中国科技信息.2013（20）.