预制管桩桥墩基础施工质量控制研究

预制管桩桥墩基础施工质量控制研究

李涤霞

中铁十局集团第二工程有限公司 河南 郑州 450000

摘要：

随着城市建设的不断发展，桥梁建设作为城市交通建设的重要组成部分，越来越受到重视。预制管桩桥墩作为桥梁建设中常见的桥墩类型之一，其基础施工质量控制对于保证桥梁的安全性、可靠性以及使用寿命具有重要意义。本文首先介绍了研究的背景和意义，以及目前存在的问题。接着，对预制管桩桥墩的材料和规格、施工工艺流程以及施工质量控制点进行了概述。最后，针对预制管桩桥墩基础施工过程中可能存在的问题，提出了相关的质量控制方法和技术措施，以期为预制管桩桥墩基础施工的质量控制提供参考。

关键词：预制管桩桥墩；基础施工；质量控制；土壤处理；桩基础

一、背景

（一）研究背景和意义

当今世界，“四新技术”更新换代周期越来越短，科技创新成果层出不穷，社会经济发展的需求动力远远超出预测，人类创新潜能也远远超出想象，信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术等交叉融合正在引发新一轮科技革命。管桩作为一种地基处理及桩基础形式从上个世纪初产生到现在已经得到了很大的发展，在各种建筑基础中得到广泛地应用，并发挥着巨大的作用。预制管桩通过在工厂集中预制后再转运到工地进行施工，能大幅缩短现场施工时间，是目前国内应用较多的一种桥梁桩基础施工形式。因此研究预制管施工质量控制对桥梁建设具有重要的现实意义和应用价值。

（二）研究现状及存在的问题

目前，国内外学者和工程技术人员对于预制管桩桥墩基础施工质量控制问题进行了广泛的研究。国内研究主要集中在施工工艺、材料性能、施工质量检测等方面，已经取得了一定的成果。例如，对于预制管桩桥墩基础施工中常见的缺陷，如桩身质量不良、桩身与地基不紧密、土壤不均匀等问题，国内研究者进行了针对性的研究，并提出了相应的质量控制方法和技术措施，以提高预制管桩桥墩基础施工的质量和安全性。国外研究主要集中在预制管桩的性能研究、施工工艺优化、质量控制技术等方面。虽然已经取得了一定的研究成果，但仍然存在一些问题。例如，目前对于预制管桩桥墩基础施工过程中土壤处理和桩基础施工质量控制方法方面的研究不够深入，还需要进一步探究和完善。[1]

二、预制管桩桥墩基础施工工艺概述

（一）预制管桩材料和规格

预应力混凝土管桩是一种常用于桥梁、隧道等工程中的基础材料。其选择应考虑工程地质情况、建筑物结构类型、荷载性质、桩的使用功能、沉桩设备（静压、锤击）、施工条件和经验等因素进行综合分析。

根据桩身混凝土强度等级的不同，预应力混凝土管桩可分为预应力高强混凝土管桩（代号 PHC）和预应力混凝土管桩（代号 PC）。其中，预应力高强混凝土管桩的桩身混凝土强度等级不得低于C80，而预应力混凝土管桩的桩身混凝土强度等级不得低于C60。

预应力混凝土管桩的外直径有多种规格可供选择，包括300 ㎜、350 ㎜、400㎜、450 ㎜、500 ㎜、550 ㎜、600 ㎜、700 ㎜、800 ㎜、1000 ㎜等。

此外，预应力混凝土管桩还根据桩身抗弯性能及其混凝土有效预压应力值的不同，分别为A型、AB型、B型、C型。A型预应力混凝土管桩适合用作摩擦桩或端承摩擦桩且穿越的坚硬土层较薄时，其长径比（桩总长/桩外径）不宜大于100。AB型预应力混凝土管桩适合用于端承桩或摩擦端承桩且需要穿越一定厚度较硬土层时，其长径比不宜大于80。B型预应力混凝土管桩适用于软土地基。C型预应力混凝土管桩适合用于抗拔桩及锚桩，但需要分析验算桩顶与承台连接处抗拉强度、桩身抗拉强度以及桩与桩接头处抗拉强度等因素。[2]

在使用预制管桩时，应尽量减少接桩，接桩应在桩尖穿过硬土层后进行。同时，设计人员应根据实际情况进行综合分析和验算，以确保预制管桩的安全和稳定性。

（二）施工工艺流程

测量放线定位：根据设计要求，通过现场勘测和测量，确定预制管桩的位置和方位，并在地面上进行标记。桩机定位：根据预定的位置和方位，将桩机移动到施工现场，将桩机准确地定位于预制管桩的位置上。桩机配重：在桩机上配重，使其能够承受预制管桩的自重和施工过程中产生的反力。喂桩至桩机前：将预制管桩从存放区域运输至桩机前，以便进行安装。安装桩尖：将预制管桩的桩尖安装在桩机上，用于贯入地下土层。起重机起吊桩、对桩位：利用起重机将预制管桩吊起，并通过对桩位的调整，将其准确地安装在桩机前。调整桩及桩架的垂直度：在安装好预制管桩后，进行调整，使其垂直度达到设计要求。施压：利用桩机对预制管桩进行施压，将其贯入地下土层。复核垂直度、继续施压：在施压过程中，需要不断复核预制管桩的垂直度，并继续施压，直至贯入深度达到设计要求。接桩：如果需要连接多个预制管桩，则进行接桩操作。测贯入度：在预制管桩达到贯入深度后，进行测量，确认其贯入深度是否符合设计要求。桩机移位：当一段预制管桩施工完毕后，需要将桩机移动到下一段施工的位置。桩基静载试验：在预制管桩基础施工完成后，进行静载试验，以检验其质量和稳定性。桩基验收：在桩基静载试验合格后，进行桩基验收，以确认其质量符合设计和施工要求。[3]

（三）施工质量控制点

测量放线定位：

在进行预制管桩施工前，需要进行现场勘测和测量，确定预制管桩的位置和方位，并在地面上进行标记。测量的精度和准确性直接影响后续施工的顺利进行。测量时应使用合适的工具和仪器，并结合设计要求和地形地貌进行调整。同时，要注意防止误差和随机误差的产生，以确保施工的准确性和安全性。

桩机定位：

桩机定位是将桩机移动到施工现场，准确地定位于预制管桩的位置上。在进行定位前，需要根据设计要求和测量数据确定位置和方位。在定位过程中，要注意桩机的定位精度和稳定性，以确保施工的准确性和安全性。

桩机配重：

桩机配重是在桩机上进行配重，使其能够承受预制管桩的自重和施工过程中产生的反力。在进行配重前，需要根据预制管桩的重量和施工条件进行合理的配重，以确保桩机的稳定性和安全性。同时，还需要注意配重过程中的平衡和稳定，以避免发生倾覆等危险情况。

喂桩至桩机前：

将预制管桩从存放区域运输至桩机前，以便进行安装。在进行运输和堆放时，需要注意预制管桩的安全性和堆放规范，以避免损坏或变形，影响施工质量。

安装桩尖：

安装预制管桩的桩尖是用于贯入地下土层的重要工作。在进行安装前，需要确保桩尖的安装准确性和稳定性，以确保贯入的深度和垂直度符合设计要求。同时，要注意桩尖与桩机的配合和连接，以保证安全和稳定。

起重机起吊桩、对桩位：

在进行预制管桩安装前，需要使用起重机将预制管桩吊起，并通过对桩位的调整，将其准确地安装在桩机前。在进行吊装过程时，需要注意吊装过程的安全和稳定，并进行对桩位的准确调整，以确保施工质量。

调整桩及桩架的垂直度：

在桩机移位：当一段预制管桩施工完毕后，需要将桩机移动到下一段施工的位置。在这个过程中，需要保证移动的安全和稳定，避免损坏预制管桩或其他设备。

桩基静载试验：

在预制管桩基础施工完成后，进行静载试验，以检验其质量和稳定性。在这个过程中，需要按照设计要求进行试验，记录和分析试验数据，以评估预制管桩基础的质量和稳定性。

桩基验收：在桩基静载试验合格后，进行桩基验收，以确认其质量符合设计和施工要求。在这个过程中，需要检查预制管桩基础的各项指标是否符合设计要求，包括桩身的垂直度、桩底埋深、桩身强度等等，以确保其质量和稳定性达到设计要求。

总之，在预制管桩基础施工过程中，需要严格按照设计要求和施工规范进行施工，同时对各个施工质量控制点进行认真监控和控制，以确保预制管桩基础的质量和稳定性达到设计要求。相关文献和规范包括但不限于《建筑基础设计规范》、《建筑施工质量验收标准》、《桩基工程施工规范》等。

三、预制管桩桥墩基础施工质量控制方法

（一）施工质量控制方法

施工质量对工程的安全稳定起着至关重要的作用。管桩施工质量的控制需要采用科学的方法和技术手段，从定位放线、送桩标高、桩位偏差、桩身垂直度、接桩焊接等方面进行有效控制，以确保工程质量达到预期效果。

在定位放线的控制方法方面，首先需要根据现场的测量控制网（基准点），采用J2全站仪及卷尺准确地投放桩位的位置，控制偏差在2cm之内，并画成测量成果图，交给监理单位进行桩位的复测检查，经检查合格后方可施压。这种控制方法可以保证桩位的精准度和准确性。[4]

在送桩标高的控制方法方面，需要合理确定最佳施工流水路线，采用先长桩后短桩、先中心后外围或对称的施工顺序和区域跳打的施工原则和施工方法。同时，根据施工的实际情况调整打桩速率，以减少挤土效应。在送桩时需要考虑桩身回弹，可在原设计桩顶标高基础上，超送2～3cm。通过水准仪的观测来控制桩顶的标高，以确保桩位的准确性。

在桩位偏差的控制方法方面，需要插桩时以定桩位的钢筋为中心点，通过两台交叉的全站仪校正桩身垂直度在允许偏差之内。同时安排合理的打桩流程，防止打桩的过程中对已打完的桩挤偏。沉桩完毕后，放线人员要经常复核桩位，观察是否偏移，如发现偏移则立即找出原因并采取相应措施。在桩位排布过密时，需重中心往两边打，如遇大的混凝土、石块等，应进行清除，或同设计等单位商量，改变桩的位置，再行施工。在用送桩器送桩时不得加桩垫，以保证压力的有效传递，避免受力不均导致偏位。

在桩身垂直度的控制方法方面，需要用两台全站仪交叉成90°，架在能看清桩的全长对于管桩施工质量控制而言，桩身垂直度是一个非常重要的控制要素。其控制方法主要是采用全站仪进行测量，在保证控制误差在5‰以内的基础上，通过反复多次的调整，以确保桩的垂直导向作用。此外，送桩标高的控制方法也至关重要。在送桩过程中，要考虑到桩身回弹以及挤土效应等因素，通过合理的施工流水路线和调整打桩速率等方法，控制桩顶标高，并保证桩的入土深度。

对于接桩焊接的控制方法，也需要采取一系列的措施，以保证其质量。首先，要选用经验丰富、水平高的焊工进行操作，并采用优质焊芯，保证焊接质量。在焊接前，还需要对桩头埋设铁件进行除锈，露出金属光泽，以确保焊接质量。在具体的焊接过程中，应采取对称焊接和分层焊接等措施，以确保焊缝饱满，并尽可能减少焊接变形。最后，在焊接完毕后，需要等待焊口自然冷却5分钟后才能继续沉桩，以避免焊口碰到地表水淬火发脆，导致开裂。

（二）基础施工质量控制方法

控制混凝土的配合比可以保证混凝土的强度、耐久性等性能指标符合设计要求。配合比的控制包括水灰比、骨料搭配、水泥品种、掺合料等。钢筋加工和预埋件质量的控制可以保证基础结构的强度和稳定性，包括钢筋的弯曲和加工精度、预埋件的定位和间距等。基础开挖和土方回填的质量控制直接影响基础的承载能力和稳定性，包括开挖深度和坑底平整度、回填土的压实度和土壤类型等。浇筑施工的质量控制关系到混凝土强度、密实性等关键指标，包括混凝土浇筑前的拌合和搅拌时间、浇筑工艺和方法、振捣方式和时间等。防水、隔水等附属工程的质量控制可以保证基础的防水性能和使用寿命，包括防水材料的选用和施工工艺、隔水层的设置和固定等。在基础施工中需要采取环境保护措施，保护周边环境和生态系统，包括降尘、降噪、固体废弃物处理等。在基础施工中需要采取安全措施保障施工人员的安全，包括施工现场的标识、施工区域的封闭和警示、安全防护设备的配置和使用等。[5]

结束语：

随着预制管桩桥墩基础施工技术的不断发展和完善，对其施工质量控制的要求也越来越高。本文针对预制管桩桥墩基础施工质量控制方法进行了研究和探讨，主要包括桩基础施工质量控制方法、基础施工质量控制方法。在桩基础施工质量控制方面，需要注意的细节包括定位放线、送桩标高、桩位偏差、桩身垂直度和接桩焊接等方面。在基础施工质量控制方面，需要重视施工工艺和材料的质量，以及不同工序之间的衔接和协调。

参考文献：

[1] 张伟，刘东升，张建国. 基于模糊综合评判的预制管桩质量控制研究[J]. 建筑科技，2015，46（5）：499-502.

[2] 王亚军，胡军，贾彦华，等. 预制管桩基础施工质量控制方法的研究[J]. 现代交通技术，2018，19（2）：51-54.

[3] 刘明珠，李秉钧. 预制管桩基础施工技术及质量控制[J]. 建筑施工，2013，（3）：90-92.

[4] 贾成利，郑晓晖. 预制管桩桥墩基础施工中的质量控制措施[J]. 道路交通与安全，2016，（3）：62-64.

[5] 吕一辉，陈伟. 基于SPSS的预制管桩基础施工质量控制研究[J]. 建筑技术与科学，2017，34（4）：88-92.