试论大直径管桩施工技术
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【摘 要】本文笔者根据多年工作经验介绍了大直径管桩的设计，并详细阐述了大直径管桩的施工技术，对于施工中可能存在的下沉偏差问题，给出了相应的纠偏方法。
【关键词】管桩设计;施工方法;质量控制
1、工程概况
某标段工程地理位置位于山区，地质结构情况较复杂，高架桥下部结构桩基施工范围内的地质条件为卵石、圆砾、细砂层，不利于钻机钻孔施工，故该工程采用人工挖孔进行桩基施工。该标段90号轴设计桩长36m，91、92号轴设计桩长42m，93～96号轴设计桩长40m，97号轴设计桩长30m。桩基开挖施工时，90号轴桩基施工自地表以下25m深处遇地下水及大块漂石，97号轴桩基施工至26m深处时，遇流沙层。根据90号轴及97号轴桩基施工现场地质情况分析，该标段90～97号轴段实际地质情况为砂卵石及大块漂石，自地表以下26～34m深度内为流沙层，按原设计进行桩基施工无法成孔。为保证施工安全、工程质量及进度，该标段91～96号轴下部结构选用大直径管桩基础。
2、大直径管桩设计
大直径管桩直径D=7.0m，d=6.0m，桩长14.5～16.5m。桩身为C50混凝土现场浇筑，桩壁厚50cm，采用自平衡技术分段下沉成桩，桩身内回填砂石（见图1）。
3、主要施工方法及技术措施
3.1施工工艺流程。打设混凝土锚桩首节管桩基坑开挖（支护）预埋钢刃角第1节管桩钢筋混凝土结构全断面除土第1节管桩下沉第2节管桩钢筋混凝土结构全断面除土第3、4节管桩钢筋混凝土结构全断面除土顶压下沉封底钢筋混凝土结构管桩内回填砂石封顶钢筋混凝土桩侧压浆（见图2）。
3.2锚桩施工。依据设计图纸，每棵管桩设4棵锚桩，桩径D=0.8m，桩长8m。测量人员采用全站仪统一测放各锚桩准确位置。锚桩及顶压设备（见图3）。
3.3基坑支护施工。基坑土方先采用机械开挖2m，做好坑口圈梁和已开挖段的锚喷护壁后，其余部分采用人工开挖，步距1m，每步开挖完成后马上进行锚喷护壁，每步严格检查验收，并待护壁混凝土强度达到5MPa后才可继续开挖。
3.4基坑内浇筑第1节管桩。管桩下端设钢刃角，上端预埋拉杆连接螺母，第1节管桩浇筑完成达到下沉强度后在管内全断面除土，靠自重可完成第1阶段下沉（见图4）。
3.5浇筑第2节管桩。下端设钢板滑动套筒与第1节管托相连接，管壁预留拉杆孔道。接高浇筑后，安装中继间顶镐并穿入拉杆与第1节管桩连接，在第2节管桩顶部安装拉杆千斤顶，安装工作完成后开始第2阶段管内除土，当管桩不再靠自重继续下沉后开始第3阶段下沉。
3.6管桩内除土，中继间千斤顶顶压下沉。管桩内全断面除土，在刃角下超挖，用中间的顶镐压第1节管桩下沉一个行程，随后用拉杆千斤顶压第2节管桩跟进一个行程，如此重复直至桩顶接近地面时，接第3节管桩，同时在2、3节管桩之间安装顶镐，并移装拉杆千斤顶到第3节管桩顶。第3节管桩制作安装完成后，如上述循环顶压管桩，沉入第3节管桩，继续自平衡下沉至预计深度。
3.7扎钢筋浇筑底板混凝土。管桩下沉达预定深度后，由刃角向下挖深1.5m，扎钢筋浇筑混凝土底板封底。管桩封底后，桩内逐节回填砂石，并由下向上逐个拆除千斤顶，连接管壁钢筋并浇筑混凝土，封闭各千斤顶的工作位置。
3.8封闭中继间工作程序。1）中继间压缩到收缩闭合状态，上下节管桩间距达到最小值(20cm），环向设垫块垫实；卸落中继间千斤顶，放松拉杆，桩顶拉杆千斤顶回油卸载；2）上节管桩预埋钢板滑动套，在管桩内用贴角焊与下节管桩预埋钢板沿周圈连续焊接；3）上节管桩预埋连接钢筋，内外两层逐根与下节管桩预埋连接板焊接；4）下节管桩拉杆孔道压注水泥浆，将拉杆锚固于孔道中作为管桩结构受拉（弯）钢筋的一部分；5）在管桩内壁中继间部位支模，模板与管壁间留20cm杯口，高出中继间顶面20cm用拉杆紧固；6）浇筑无收缩混凝土至杯口顶面，加振捣使混凝土流动充满中继间。
3.9浇筑封顶混凝土后再管壁外侧压浆。由于施工过程中桩侧摩阻力受到部分削弱，设计要求采用管壁外侧压浆的施工方法提高桩基承载力。管桩顶承台施工完成后，实施桩侧压浆。按附图在距管壁外0.2m处打入压浆管，压浆管深度超过管底约0.5m，桩侧注浆压力≥1.5MPa。
4、大直径管桩施工质量控制
作为首次应用大直径管桩这一新技术的工程，根据其施工特点，经过仔细分析，把控制下沉施工偏差作为质量控制要点，并在施工过程中严格控制，取得了良好的效果。
4.1下沉施工偏差控制标准。沉井下沉应符合设计标高要求,沉井底面中心和顶面中心与其设计位置中心在平面纵横方向的偏差，均不得大于沉井高度的1/50,沉井斜度不大于1/50,矩形沉井平面扭转角偏差不得大于1°。
4.2下沉偏差原因及预防措施
4.2.1下沉偏差原因。筑岛被水流冲坏或管桩一侧的土被水流冲空；管桩刃脚下土层软硬不均；没有对称地抽出垫木或未及时回填夯实；除土不均匀使管桩内土面高低相差过大；刃脚下掏空过多，管桩突然下沉；刃脚一角或一侧被障碍物搁住没有及时发现或处理；排水开挖时管桩内大量翻砂；土层或岩面倾斜较大，管桩沿倾斜面滑动；在软塑至流动状态的淤泥土中，管桩偏斜。
4.2.2预防措施。事先加强对筑岛的防护，对水流冲刷的一侧可抛卵石或片石防护；随时掌握地层情况，多挖土层较硬地段，对土质较软地段应少挖，多留台阶，或适当回填和支垫；认真制订和执行抽垫操作细则，注意及时回填夯实；除土时严格控制管桩内土面高差；严格控制刃脚下除土量；及时发现和处理障碍物，对未被障碍物搁住的地段，应适当回填或支垫；刃脚处应适当留有土台，不宜挖通，以免在刃脚下形成翻砂涌水通道，引起管桩偏斜；在倾斜面低的一侧填土档御，刃脚到达倾斜岩面后，应尽快使刃脚嵌入岩层一定深度，或对岩层钻孔以桩（柱）锚固；可采用轻型管桩，踏面宽度宜适当加宽，以免管桩下沉过快而失去控制。
4.3采用偏除土的方法进行纠偏。1）纠正偏斜时，可在刃脚高的一侧除土，刃脚低的一侧支垫，随着管桩的下沉，倾斜即可纠正；2）纠正位移时，可先有意识地偏除土使管桩向偏移方向倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至管桩底面中心与设计中心位置重合（或接近）时再将其纠正。如位移量较大，一次完不成，可反复几次进行，使其逐渐移近中心位置，最后调整到使倾斜和位移都在允许偏差范围之内为止。
参考文献
[1]张瑞平,史佰通,龚维明.自平衡试桩法在桩基工程中的应用[J].广西土木建筑.2002(02)
[2]黄强,刘银飞,黄明.自平衡试桩法在高层桩基检测中的应用[J].施工技术.2010(S1)