桥梁大直径预制管桩施工质量控制

张华

（中铁建预制构件研发咨询（上海）有限公司，江苏 镇江 212000）

1 引言

随着城市化的快速发展和人口的不断增加，桥梁工程的建设需求越发迫切。在现代桥梁工程中，大直径预制管桩常被用于支撑桥墩、 承受桥梁荷载和穿越复杂的地质条件，如软土、高地下水位等。大直径预制管桩因其承载力大、施工周期短、环境污染少等优势，已成为众多桥梁项目的首选地基工程方案[1]。大直径预制管桩的施工质量控制一直是桥梁建设中的关键，不合格的管桩可能导致桥梁的结构问题、安全隐患，甚至陷入昂贵的维修和加固过程。为确保桥梁的安全性和可持续性，必须采取适当的控制措施，以确保大直径预制管桩的施工质量达标。

2 工程概况

以淮宿蚌铁路站前Ⅳ标为例，管桩段主要结构物为固镇西特大桥（361#墩～1005#台）、新建固镇南站、蚌埠北特大桥0#台～213#墩（含）。桩基础为管桩基础，桩径80 cm，采用TLQPHC-800-I-C80 型管桩，管桩接头连接采用机械连接，管桩配桩根据总桩长进行调整，与承台连接管桩单节桩长不小于15 m，每根桩接头不超过3 个。管桩图纸根据通桥（2018）8130-I 《铁路桥梁大直径先张法预应力混凝土管桩标准》执行，如图1 所示。

图1 固镇西特大桥803#墩管桩工艺试验平面布置图

为了更科学地指导施工，严格控制预应力混凝土管桩施工质量，在正式施工前进行了现场工程桩工艺试桩。

为验证成桩工艺，5#、6#桩采用了先引孔至2/3 桩长，再采用锤击法沉桩施工；8#、9#、3#、2#桩采用先锤击法沉桩，在沉桩过程中如出现困难，则采用长螺旋钻机引孔辅助施工，引孔直径不大于0.4 m，引孔长度不大于2/3 桩长。

为有效对比机械连接和焊接连接在工艺、质量、施工时间方面的差异，试桩时，5#、6#、8#桩采用机械连接工艺；2#、3#、9#桩采用焊接连接工艺。

为对比高应变检测与低应变检测桩身完整性结果，5#、6#、8#桩采用高应变检测桩身完整性；5#、6#、8#、9#、3#、2#桩6 根桩采用低应变检测桩身完整性。

通过试桩试验获得，附近地层采用大直径PHC 管桩沉桩工艺，验证并确定管桩施工各项设计、施工参数，确定施工机械型号的选用，以及配桩方案、连接方式、沉桩偏差纠正及垂直度控制、送桩方法、管桩桩身完整性检测方法。为大直径预制管桩的施工质量控制提供依据，把握好施工质量极为重要，关系到整个桥梁的安全性、可靠性,施工质量控制显得尤为重要[2]。

3 桥梁大直径预制管桩施工质量控制措施

3.1 工艺流程

以淮北至宿州至蚌埠城际铁路固镇西特大桥现场工程桩工艺试桩为例，本次试桩的施工程序为：原地面处理→测量放样→打桩机就位→桩起吊就位→桩的校正→打入第一节桩→桩的接头处理→打入下一节桩（如沉桩困难，则采用长螺旋桩机引孔）→成桩至设计深度→桩机移位→成桩质量检验。

3.2 现场施工质量控制

在淮北至宿州至蚌埠城际铁路固镇西特大桥项目中，现场施工质量控制具有关键作用，是确保工程安全和可靠性的核心因素[3]。

3.2.1 施工前的准备

1）施工场地平整碾压密实，需要换填的位置要及时换填，确保施工场地无树根、砖块、杂物等影响桩基施工。

2）桩机进场组装调试完毕，要求调试合格。施工现场采用柴油发电机组供电，各种用电设备线路连接规范。

3）管桩进场验收。预应力管桩型号为TLQ-PHC-800-IC80型，强度为C80，管桩采用外购成品，运输到现场。外购的管桩厂家应具备相应的生产资质，且管桩的原材料、构配件规格、 型号和强度报告等质量证明文件随成品管桩一起至现场待检。外购的管桩预制依据必须采用铁路通桥（2018）8130-I和GB 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》、JGJ/T 406—2017《预应力混凝土管桩技术标准》的验收标准。

管桩进场后，由项目技术人员、质检人员自检合格后会同监理工程师按照通桥（2018）8130-2 严格控制预应力混凝土管桩施工质量，在正式施工前，进行了现场工程桩工艺试桩。

为验证成桩工艺，5#、6#桩采用了先引孔至2/3 桩长，再采用锤击法沉桩施工；8#、9#、3#、2#桩采用先锤击法沉桩，在沉桩过程中如出现困难，则采用长螺旋钻机引孔辅助施工，引孔直径不大于0.4 m，引孔长度不大于2/3 桩长。

为有效对比机械连接和焊接连接在工艺、质量、施工时间方面的差异，试桩时，5#、6#、8#桩采用机械连接工艺；9#、3#、2#桩采用焊接连接工艺。

为对比高应变检测与低应变检测桩身完整性结果，5#、6#、8#桩采用高应变检测桩身完整性；5#、6#、8#、9#、3#、2#桩6 根桩采用低应变检测桩身完整性。依据通桥 （2018）8130-I、GB 13476—2009 《先张法预应力混凝土管桩》、JGJ/T 406—2017《预应力混凝土管桩技术标准》对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度，以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关，同时填写《先张法预应力混凝土管桩质量检查及外观质量检查验收》记录表。根据设计及施工规范要求等级，将不符合要求的管桩清退出场。

3.2.2 施工实施与监控

1）在现场定位和测量方面，确保管桩的精确定位是重要任务。使用高精度工具，如全站仪或GPS，实现管桩位置的高度准确性。这意味着每根管桩的位置、倾斜度和深度都能够与设计要求完全吻合，消除误差和偏差的风险。全站仪和GPS 技术的应用使施工团队能够在三维空间内进行实时测量，实现了对管桩位置的实时监测和调整。

2）确定试桩参数见表1。

表1 管桩试桩参数

3）管桩的运输、堆放、吊运及插桩。管桩运输时，必须做到平稳、轻起轻放、严禁抛掷、碰撞、滚落；堆放层数不宜超过3 层，并用钩绳、钢缆对管桩二支点处附近进行封固，防止滚动[4]；需采用专用合适的运输平板车。管桩堆放场地应平整、坚实，采用方木在桩身两端点做相应支垫；场地内堆放时不得超过4 层；管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，可采用吊机及平板车配合操作。单根管桩吊运时，采用两头勾吊法，吊绳与桩夹角应大于45°；竖起时，可采用单点法，管桩起吊运输过程中应平稳轻放，以免受到振动、冲撞。

4）打桩。管桩施打过程中，采取重锤低击。管桩表面每米采用红色油漆划线标记，以便做好打桩记录。

5）第一节管桩打入完成后，应进行接桩，接桩前用钢丝刷清除待接桩接头表面的污物和铁锈，将准备接长的管桩与已打入的管桩对齐后采用专用抱箍式连接卡和半圆头内六角螺栓进行连接。焊接工艺连接。采用端板焊接连接，接桩前先将下段桩顶清理干净，然后把上段桩吊放在下段桩端板上，拼接处坡口槽电焊应分层对称进行，焊接时应采取措施减少焊接变形，焊缝应连续饱满。（满足二级焊缝）焊后，应清除焊渣，检查焊缝饱满程度；焊缝质量采用磁粉探伤法检测。接桩宜在桩尖穿过较坚硬的土层后进行，接桩采用2 台电焊机同时分层对称焊接。

6）长螺旋桩机就位。当未达到设计桩底标高，且每击沉桩量无明显下沉等存在沉桩困难时，应采用长螺旋钻机移位至桩位，通过管桩中空孔下钻杆进行引孔。

3.3 施工过程中出现的异常情况及控制措施

3.3.1 桩头损坏

根据地质条件、桩断面尺寸及形式，合理选择桩锤。桩顶平面垂直于桩的轴线。检查桩帽与桩的接触面处是否平整，如不平整应进行处理，方可施打。沉桩时，稳桩要垂直。沉桩的锤击性能、衬垫（即锤垫、桩垫）及参数配置正确。

3.3.2 断桩

1）因桩身弯曲过大、强度低，不能承受锤击的作用力而产生的断裂。因此，桩的强度必须达到100%后，方可打桩。

2）预防措施：打桩区域地下障碍物必须清理干净。

3）若桩在堆放、运输、起吊过程中产生断裂，而打桩前未发现，会导致桩受力后断裂。因此，打桩前必须严格检查桩身的外观质量，防止将断裂桩就位使用。

3.3.3 桩身倾斜

打桩机就位后，底盘应水平稳固，稳桩必须垂直。尖与桩身一定要保持在同一轴线上。当桩尖在地下遇到硬物时，应及时进行处理。

3.3.4 接桩脱裂

为防止接桩脱裂，连接处表面应干净。抱箍安装必须符合技术要求和质量标准的规定。接桩应严格控制上下桩中心线在同一轴线上。

3.3.5 异常情况处理流程

现场遇异常情况，由现场技术人员通知项目技术负责人到现场查看，查明原因。如未查明原因或存在问题较突出，由项目技术负责人通知总监和桥梁专家、 业主专业工程师共同调查解决，并出具相关会议纪要。

3.4 质量记录检验

1）预应力混凝土管桩质量控制应贯穿施工全过程，应坚持全过程的施工监理旁站。施工过程中随时检查施工记录，并对照施工工艺对每根桩进行质量评定[5]。

2）施工前应检查桩位放样偏差，允许其范围偏差应控制在±50 mm。

3）为减少人为对锤击数的计数误差，在一体机机身起落架上安装锤击计数器。

4）当桩长和贯入度不能同时满足时，需建设单位、监理单位、设计单位人员现场确定。

4 结语

大直径预制管桩的施工质量控制是桥梁工程中的重要环节，涉及从施工前准备到现场管理，再到材料选择和质量检验，以及施工工艺的控制等各个方面的紧密协作。施工中，应切实执行控制措施，确保工程的成功实施，为桥梁工程提供相应的基础和可持续的保障。