超前加固植入式预制桩施工方法应用

宋俊领 王记涛 任新伟

（1.中铁十局集团第二工程有限公司，河南 郑州 450000；2.河南金途科技集团股份有限公司，河南 郑州 450000）

本文通过对桩基施工组合结构的分析阐述旋挖引孔植入式预制桩的施工整体效能，探索推进工业化建造，促进资源节约集约利用、强化节能减排和污染防治、强化交通生态环境保护修复三大任务，以实现施工过程环境有效评估、节水节电、机具、设备重复利用及减少质量通病等。旋挖引孔植入式预制桩施工，遵循桩基工业化建造的内在规律与要求，以标准化设计、工厂化制造、装配化施工、信息化管理为目标，着力研发新的结构形式与构造，以及制造工艺、施工方法等绿色建造技术，充分认识到组合结构施工更符合循环利用要求的结构形式，更符合桩基施工采用工业化建造模式的内涵要求。

一、技术要点

在桩基工程实践中，单一桩型往往有一定的局限性。衍生出了相互复合的桩型，相互补充并作为同一整体，提高桩基承载能力。植入式预制桩从设计、安全性验证、存放、运输、植入式临时措施、测量控制、信息化管理七个方面与旋挖引孔的超前加固施工相结合，消除了常见的塌孔、缩颈等桩身质量通病，同时，提高效率、降低工程施工成本、节约资源并具有较好的结构组合能力，确保桩体质量稳定，达到设计承载能力。

（一）设计与安全性验证

预制桩符合标准化、系列化的设计思路，桩基构建采用同一模数协调尺寸，具有规格少、组合多、通用性强、重复率高的特点。同时，预制桩基运输、安装过程中的重要受力部位和受力状态，如吊点或吊孔、支点设置、预制桩反转时的受力状态等，需要根据施工过程的受力要求设计桩基构造，满足预制桩各工况下的结构安全性。

（二）存放与运输

预制桩的存放、运输阶段，混凝土的起吊强度与孔道浆体的预期强度，以及吊点和支点位置均应符合设计要求。制定合理的预制桩运输的组织方案和运输的保护方案，包括运输时间、运输方向、运输线路、构件吊点设置、构件翻身处理、构件固定、成品保护等，符合周边环境要求并满足桩基自身的结构特征。

（三）植入式临时措施与测量控制

预制桩植入式施工前，应采取临时措施，满足与桩基设计、桩基生产、桩基运输等各环节的协调配合与组织管理要求，设置预埋件、预留孔及局部加固构件等临时措施，确保预制桩植入式的衔接施工与后续施工环节的可靠连接。同时，明确测量是预制施工的关键环节，测量控制系统的合理设置和施工精度会直接影响桩基预制线形控制和桩基植入安装精度。

（四）结构组合提升承载力

利用深层搅拌桩机施工方法将压入的水泥浆液与周围土体强制拌和，使之形成水泥加固土体，达到超前加固效果；同一施工时间段内同步预制桩基，并在预先成孔的水泥土发生初凝之前，用静压桩机将预制桩植入水泥土中，在此过程中始终保持预制桩截面与超前加固体的中心保持吻合，直至桩顶设计标高，超前加固与植入式预制两项绿色施工的组合，使超前加固水泥土、植入式预制桩与桩身周围土体连接形成竖向承载整体。

（五）信息化管理

预制桩植入施工在工程的设计、预制、施工期间采用信息化技术，通过对BIM、互联网、物联网等信息化技术的集成应用，实现工程实际、预制生产、构建运输、施工建造等环节的协同工作，达到绿色施工的高效与节约。

二、植入式预制桩绿色施工

植入式预制桩作为桩基工厂化建造的桥梁绿色施工典范，各个施工环节衔接快捷、工期较短，充分践行了绿色思想。桩体周围超前加固与预制桩身组合结构形成复合桩，桩身均匀性更容易控制，改变了中心预制桩成桩环境，加强周围土体，解决了预制桩穿透性较差的问题，提升整体承载能力，推动桩基建设方式变革，减少污染物排放，提高了劳动生产率。

（一）超前加固预制桩植入式施工特征

植入法利用了静压桩机压力大、废浆少、环境污染小、无噪音污染等优点，贯彻节能减排、资源集约与循环利用和生态环境保护的施工理念，同时避免了锤击法对预制桩桩身的破坏，是环境友好型绿色桩基新技术。在植入过程中对桩周水泥土及桩周土体产生挤密作用，结合形成高强度结合体，进一步提高桩周土体的承载力。通过对预制桩桩周土体超前加固处理，水泥浆与土体形成水泥加固体，增加桩侧摩阻力和桩端阻力，有效结合了钻孔灌注桩和高强度管桩等多种桩型的优点，实现了多种工艺结构的相互融合，同时规避了传统桩型的弊端，显著提高单桩承载力。

图1 一个工艺流程三大亮点

（二）超前加固植入式施工控制

1.超前加固施工控制

成孔后应根据计算和先期试桩工艺，填筑合适深度的填充料，预制桩外灌注填充料应根据设计要求选择，采用预灌注细石混凝土时，应采用导管灌注，控制坍落度的同时应添加水泥量0.3%的缓凝剂，延缓填充料初凝时间，以满足植入桩时间需要；当采用水泥砂浆或水泥土作为填充料时应根据设计要求通过配合比试验确定。浇筑前，对不同直径、深度的桩孔分别计算出填充料浇筑灌入量，施工中要保证灌入量满足要求，防止填充高度不足和超灌过量，以超灌量600mm至1000mm为宜，达到超前加固。

2.预制桩静压植入控制

静压法沉桩场地应考虑地质条件、预制桩型号、入土深度等因素，满足压桩机接地压力的要求，并采取压桩机稳定措施。首节桩植入时，预制桩适当位置设置水平偏位观测点，垂直度偏差不得大于0.5%；植桩时压桩机应保持水平；抱压力不应大于桩身允许侧向压力的1.1倍；应尽量缩短中间停顿时间，植桩应避免在接近持力层时接桩，宜连续一次性将桩沉到设计标高，预设终压标准宜取单桩承载力特征值的1.5至1.8，植入预制桩后形成复合管桩，显著提高承载力。

三、结语

在运输机械、运输能力、吊装工艺及拼装植入过程均可以实现的情况下，预制植入与超前加固的结构组合思想可以缩短桩基施工分部工程的建设工期，相互补充降低质量通病，其各项质量指标、安全风险控制、施工效率均优于传统现浇施工工艺，在此基础上，还可以保护场地周边环境安全，并对施工人员的人身健康等方面有积极作用，符合追求高质量、高效率、高效益的建设目标，具有较好的示范效应和推广应用价值。