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【摘 要】大直径钻埋预应力混凝土空心桩是由我国桥梁专家最先提出的一种新型深基础形式。它把钻孔桩和预制桩的双重优点很好的结合在一起，给桥梁桩基注入新的血液与活力。本文就大直径预应力混凝土空心桩的施工及优点进行论述，以期能与同行相互交流，共同进步。
【关键词】大直径；预应力；空心桩；施工
一、钻埋预应力空心桩柱施工
钻埋预应力空心桩柱由预制混凝土桩壳、钻埋成孔、桩节下入及连接、桩周填石注浆、桩底填石、高压浆等工序构成。其成桩过程如图1
1.预应力混凝土空心桩预制
(1)预制场的设置：预制场地应大于1500m2。龙门吊轨道的路基采用卵砾石或块石铺砌。在预制场的一端设置几个空心桩底座，使用混凝土地板作为底座的基础，厚0.15~0.2m，面积大于桩径底座并用仪器校平。轨道的外侧需要设置水管，每10m安装一个水龙头。在轨道外侧约2m处，安装好搅拌机。
(2)内与外模的加工、安装：空心桩的内膜与外膜都用厚度为5mm的钢板卷制成半合管，其高为2.5m，钢板须具有优良的垂直度，直径偏差小于5mm，以便进行拆卸，混凝土模面应保持光滑平整。定位固定内外模，以确保两模中心偏差满足要求。
(3)制作钢筋笼：通常钢筋笼在底座上进行绑扎成型。制作钢筋笼时，先将料筋和环筋配好，接着把直筋插入上下控制板之间，最后安放环筋，扎笼时应满足设计要求，注意垂直。保证内外两层钢筋笼直径的偏差小于10mm，并把钢筋保护块安装好。
(4)振捣空心桩节：振捣前，将钢筋笼放置在内外模的中间，把同心度调整好，螺栓进行固定定位。振捣过程中，混凝土需均匀灌入，每次灌入20cm厚，采用插入式振动捧进行振捣。桩节间浇筑要连续。桩节振捣后，要注意用拆模与养护。
2．预应力混凝土空心桩成孔施工
(1) 制作水上钻机平台：平台的负荷能力应根据所选设备、机具等进行验算。采用固定式四柱钻井平台，每孔一个平台。
(2)制作与埋设护筒：护筒选用8mm厚的钢板卷制而成，长度6m或9m。护筒的连接处和中腰用10mm厚的板进行加强，且在外侧焊10mmXl0mm的角钢。护筒每隔3m焊接十字支撑，避免护筒在搬动中出现变形。埋设护筒前，在操作平台顶做一个直径和桩孔相同导向架，用吊车把护筒缓慢放入水中。保证护筒高出施工水面2m。
(3)设置泥浆循环系统：选用驳船作为泥浆船，在船内放几个泥浆桶。桶底和侧部均开一个直径为0.3m的活口，用2台3PNL泵供水。反循环泵组设置于船头，反循环泵的进水管和水龙头保持相连，关闭一路管线，就能实行正反循环钻进。与此同时在船上放置1台潜孔泵和1台砂石泵，以便补水、清渣、清洗。
(4)钻进施工：①钻杆要满足强度要求，其扭矩也要应满足施工的要求；②钻机设计要求：钻孔的直径较大，回转扭矩也比较大，所以钻头结构需要简单、质量较轻、钻进阻力减小、排渣通畅、便于使用；③钻孔方法：为确保钻孔顺利进行，一般分级进行扩孔，反循环排渣时，钻进中需要根据要求调整泥浆性能；④泵量2X108m3／h(正循环钻进)，180m3／h(反循环钻进)；⑤对泥浆性能及配方的要求：含砂量小于4％；密度1.05~1.20kg／L；pH值为8~9。上部的淤泥层中有大量有机质，对泥浆有很强的破坏力，而且钻孔的泥渣较多，所以需配制抗破坏力和浮渣能力强的泥浆。
(5)拼装连接空心桩的：①桩底抛石：钻孔验收满足要求后及时移开钻机，向桩底抛入l~1.5m、厚为Φ5—40mm的混合石；②安装桩节导向架：在孔口及临水面各安一个导向架。调整好上导向架的中心，使桩节顺着钻孔下到孔底；③桩节拼装和连接：首先用泥浆将护筒水位提至筒顶，接着使用桩节夹持器把第一节桩放置在上导向架进行固定且对进行底部封闭，再用一个夹持器将第二桩节坐在第一节上面，将两端都带丝扣的Φ32高强钢筋穿过桩节预留孔(Φ40mm，桩节的壁厚为300mm)，用套筒螺母把钢筋连接起来，用1500N•m的电动扳手施加一定的预应力，将桩节预埋的两端面、厚约40mm金属连接螺母(Φ60mm)并且压紧。选用快凝高强环氧水泥浇筑接缝处(接缝外侧涂沥青且蒙上一层塑料)，形成受拉的预应力筋、桩节的混凝土整体处于受压状态。拼装好第三节以后，使用缆吊和手拉葫芦缓慢的将空心桩下沉。
(6)压浆：①下人压浆管桩节对接以后，在孔壁与桩节间下人1／2时压浆管；②桩周填石：孔口桩节使用盖板封住，接着在桩节与孔壁之间充填Φ5~40mm大小的卵石，通过压浆将孔壁、桩节和卵石凝结成整体；③二次洗孔：压浆泵的压浆管使用高压胶管连结完成后，首先打开压浆泵对孔壁与卵石间的泥砂进行清洗，以确保泥浆和卵石、桩节孔壁的胶结良好。通常洗孔到井口有清水返出便可；④桩周压浆：为使桩的密实度提高，可加入一定量的膨胀剂在壓浆中，搅拌均匀以后，用两台泵压人钻孔。当钻孔中段的压浆管顶口有水泥浆返出时，可将首次压浆的两根底管弃掉，改接邻近的两根压管进行压浆。等到所有底管全都压浆到钻孔中段时，压浆泵就能够改接中段压浆管向钻孔的上部进行压浆。同时每根中管使得每根顶管压出浆液以后再改成顶管进行压浆，直到所有顶管压出比较新鲜的砂浆为止；⑤桩底压浆：在桩周压浆7天以后，将桩内积水抽尽，将底节三根压浆管的封闭木塞拔除，将压浆泵与底管接通进行孔底浇孔，等到排气管有灰浆压出时关闭。继续进行压浆，使浆液增压到桩端上2~5mm左右稳定5min就可停止压浆，至此桩节组拼连接工作全部完成。
二、预应力混凝土空心桩基的优点
很多桥梁桩基础都采用实心结构桩，实心桩比较浪费材料，工作人员劳动的强度相对较高，且工程质量难以保障。空心桩对于实心桩来说是一种改进，和实心桩相比有以下优点：
(1)预制桩节在地面进行能够保证质量，运用拼接技术杜绝了断桩等事故的发生。
(2)空心桩的自身质量较轻，使桩的承载力也有很大提高。
(3)空心桩的桩顶、桩底都是封闭的，形成中空，有一定的悬浮抗震作用。
(4)空心桩选用的材料是高强度复合材料，使得桩壁比较薄，体积较轻，施工过程中的难度也大大降低，节省了水泥，同时成本也降低了。
(5)空心桩还可人工修补或处理各种事故。
(6)增大端接触面积，减轻桩端沉人淤泥机会。
三、结语
随着我国公路交通事业的不断发展，大直径钻埋预应力混凝土空心桩基础在桥梁工程中的应用会越来越普遍，此桩型比混凝土灌桩和预制桩更加优良，使桩基础的质量能够得到保障，承载能力也有很大提高，经济效益与社会效益显著。
参考文献
[1] 杜映平. 简述桥梁空心桩基础成桩的新工艺[J]山西建筑, 2007, (23) .
[2] 瞿志军. 大直径长桩钻孔泥浆制备和控制[J]. 中国市政工程, 2009, (01) .
[3] 肖建平, 顾啸, 张贵武. 大口径超深钻孔灌注桩施工[J]. 铁道建筑, 2006, (06)
[4] 张建忠. 长大直径桩质量控制技术研究[J]公路交通科技(应用技术版), 2010, (05) .
【关键词】大直径；预应力；空心桩；施工
一、钻埋预应力空心桩柱施工
钻埋预应力空心桩柱由预制混凝土桩壳、钻埋成孔、桩节下入及连接、桩周填石注浆、桩底填石、高压浆等工序构成。其成桩过程如图1
1.预应力混凝土空心桩预制
(1)预制场的设置：预制场地应大于1500m2。龙门吊轨道的路基采用卵砾石或块石铺砌。在预制场的一端设置几个空心桩底座，使用混凝土地板作为底座的基础，厚0.15~0.2m，面积大于桩径底座并用仪器校平。轨道的外侧需要设置水管，每10m安装一个水龙头。在轨道外侧约2m处，安装好搅拌机。
(2)内与外模的加工、安装：空心桩的内膜与外膜都用厚度为5mm的钢板卷制成半合管，其高为2.5m，钢板须具有优良的垂直度，直径偏差小于5mm，以便进行拆卸，混凝土模面应保持光滑平整。定位固定内外模，以确保两模中心偏差满足要求。
(3)制作钢筋笼：通常钢筋笼在底座上进行绑扎成型。制作钢筋笼时，先将料筋和环筋配好，接着把直筋插入上下控制板之间，最后安放环筋，扎笼时应满足设计要求，注意垂直。保证内外两层钢筋笼直径的偏差小于10mm，并把钢筋保护块安装好。
(4)振捣空心桩节：振捣前，将钢筋笼放置在内外模的中间，把同心度调整好，螺栓进行固定定位。振捣过程中，混凝土需均匀灌入，每次灌入20cm厚，采用插入式振动捧进行振捣。桩节间浇筑要连续。桩节振捣后，要注意用拆模与养护。
2．预应力混凝土空心桩成孔施工
(1) 制作水上钻机平台：平台的负荷能力应根据所选设备、机具等进行验算。采用固定式四柱钻井平台，每孔一个平台。
(2)制作与埋设护筒：护筒选用8mm厚的钢板卷制而成，长度6m或9m。护筒的连接处和中腰用10mm厚的板进行加强，且在外侧焊10mmXl0mm的角钢。护筒每隔3m焊接十字支撑，避免护筒在搬动中出现变形。埋设护筒前，在操作平台顶做一个直径和桩孔相同导向架，用吊车把护筒缓慢放入水中。保证护筒高出施工水面2m。
(3)设置泥浆循环系统：选用驳船作为泥浆船，在船内放几个泥浆桶。桶底和侧部均开一个直径为0.3m的活口，用2台3PNL泵供水。反循环泵组设置于船头，反循环泵的进水管和水龙头保持相连，关闭一路管线，就能实行正反循环钻进。与此同时在船上放置1台潜孔泵和1台砂石泵，以便补水、清渣、清洗。
(4)钻进施工：①钻杆要满足强度要求，其扭矩也要应满足施工的要求；②钻机设计要求：钻孔的直径较大，回转扭矩也比较大，所以钻头结构需要简单、质量较轻、钻进阻力减小、排渣通畅、便于使用；③钻孔方法：为确保钻孔顺利进行，一般分级进行扩孔，反循环排渣时，钻进中需要根据要求调整泥浆性能；④泵量2X108m3／h(正循环钻进)，180m3／h(反循环钻进)；⑤对泥浆性能及配方的要求：含砂量小于4％；密度1.05~1.20kg／L；pH值为8~9。上部的淤泥层中有大量有机质，对泥浆有很强的破坏力，而且钻孔的泥渣较多，所以需配制抗破坏力和浮渣能力强的泥浆。
(5)拼装连接空心桩的：①桩底抛石：钻孔验收满足要求后及时移开钻机，向桩底抛入l~1.5m、厚为Φ5—40mm的混合石；②安装桩节导向架：在孔口及临水面各安一个导向架。调整好上导向架的中心，使桩节顺着钻孔下到孔底；③桩节拼装和连接：首先用泥浆将护筒水位提至筒顶，接着使用桩节夹持器把第一节桩放置在上导向架进行固定且对进行底部封闭，再用一个夹持器将第二桩节坐在第一节上面，将两端都带丝扣的Φ32高强钢筋穿过桩节预留孔(Φ40mm，桩节的壁厚为300mm)，用套筒螺母把钢筋连接起来，用1500N•m的电动扳手施加一定的预应力，将桩节预埋的两端面、厚约40mm金属连接螺母(Φ60mm)并且压紧。选用快凝高强环氧水泥浇筑接缝处(接缝外侧涂沥青且蒙上一层塑料)，形成受拉的预应力筋、桩节的混凝土整体处于受压状态。拼装好第三节以后，使用缆吊和手拉葫芦缓慢的将空心桩下沉。
(6)压浆：①下人压浆管桩节对接以后，在孔壁与桩节间下人1／2时压浆管；②桩周填石：孔口桩节使用盖板封住，接着在桩节与孔壁之间充填Φ5~40mm大小的卵石，通过压浆将孔壁、桩节和卵石凝结成整体；③二次洗孔：压浆泵的压浆管使用高压胶管连结完成后，首先打开压浆泵对孔壁与卵石间的泥砂进行清洗，以确保泥浆和卵石、桩节孔壁的胶结良好。通常洗孔到井口有清水返出便可；④桩周压浆：为使桩的密实度提高，可加入一定量的膨胀剂在壓浆中，搅拌均匀以后，用两台泵压人钻孔。当钻孔中段的压浆管顶口有水泥浆返出时，可将首次压浆的两根底管弃掉，改接邻近的两根压管进行压浆。等到所有底管全都压浆到钻孔中段时，压浆泵就能够改接中段压浆管向钻孔的上部进行压浆。同时每根中管使得每根顶管压出浆液以后再改成顶管进行压浆，直到所有顶管压出比较新鲜的砂浆为止；⑤桩底压浆：在桩周压浆7天以后，将桩内积水抽尽，将底节三根压浆管的封闭木塞拔除，将压浆泵与底管接通进行孔底浇孔，等到排气管有灰浆压出时关闭。继续进行压浆，使浆液增压到桩端上2~5mm左右稳定5min就可停止压浆，至此桩节组拼连接工作全部完成。
二、预应力混凝土空心桩基的优点
很多桥梁桩基础都采用实心结构桩，实心桩比较浪费材料，工作人员劳动的强度相对较高，且工程质量难以保障。空心桩对于实心桩来说是一种改进，和实心桩相比有以下优点：
(1)预制桩节在地面进行能够保证质量，运用拼接技术杜绝了断桩等事故的发生。
(2)空心桩的自身质量较轻，使桩的承载力也有很大提高。
(3)空心桩的桩顶、桩底都是封闭的，形成中空，有一定的悬浮抗震作用。
(4)空心桩选用的材料是高强度复合材料，使得桩壁比较薄，体积较轻，施工过程中的难度也大大降低，节省了水泥，同时成本也降低了。
(5)空心桩还可人工修补或处理各种事故。
(6)增大端接触面积，减轻桩端沉人淤泥机会。
三、结语
随着我国公路交通事业的不断发展，大直径钻埋预应力混凝土空心桩基础在桥梁工程中的应用会越来越普遍，此桩型比混凝土灌桩和预制桩更加优良，使桩基础的质量能够得到保障，承载能力也有很大提高，经济效益与社会效益显著。
参考文献
[1] 杜映平. 简述桥梁空心桩基础成桩的新工艺[J]山西建筑, 2007, (23) .
[2] 瞿志军. 大直径长桩钻孔泥浆制备和控制[J]. 中国市政工程, 2009, (01) .
[3] 肖建平, 顾啸, 张贵武. 大口径超深钻孔灌注桩施工[J]. 铁道建筑, 2006, (06)
[4] 张建忠. 长大直径桩质量控制技术研究[J]公路交通科技(应用技术版), 2010, (05) .