[摘 要]随着国内基础设施建设的飞速发展，对公路工程的工期要求越来越紧，技术控制要求也越来越严格，使得桩柱一体化施工技术在桥梁及建筑工程中应用的越来越广泛。本文主要介绍了桩柱一体化施工工艺的基本原理、施工过程控制要点及施工重难点分析，总结了解决重难点问题的具体措施，在实践中通过不断优化施工工艺对施工质量进行有效控制。
[关键词]桩柱一体化；基本原理；控制要点；重难点分析；工艺；质量；控制
一、前言
京港澳高速公路双湖大道互通式立交新建工程项目位于郑州市航空港区双湖大道与京港澳及机场高速交叉处，互通区内新建1座上跨市政道路双湖大道的跨线桥，属于既有京港澳高速公路路基改桥梁施工，是项目的关键控制性工程。该跨线桥全长126m，桥面净宽42m，由6跨20m装配式预应力简支箱梁组成。
根据施工总体部署安排，先开通京港澳高速保通辅道，与此对应段落的京港澳高速断行，断行期间进行路改桥施工。由于保通辅道是临时修建工程，且车流量大，极易发生交通事故，所以路改桥早一天建成通车，就能够极大减少发生交通事故风险的概率。
出于此目的，桩基（系梁）+立柱形式变更为桩柱一体化施工（压缩施工周期），在原高速公路路面上直接进行钻孔施工，墩柱部分采用永久性钢护筒跟进的新型施工工艺。
二、基本原理
桩柱一体化施工为摩擦桩和钢护筒柱一次灌注完成，利用钢护筒桩柱混凝土整体受力，承受上部荷载。本工艺可压缩施工工期和减少用钢量，降低施工总成本，可以解决特殊地基承载力等优点。
三、施工控制要点
本施工工艺控制要点在钢护筒、导向架的制作及安装定位，安装钢筋笼、水下砼灌注和常规工艺相同，不再一一赘述。
3.1钢护筒的选定
钻孔前查阅地勘资料和地质柱状图得知，0-6m为原京港澳高速公路路面结构层、路床、路堤，6m-22m为中密性粉砂，22m-27.7m为可塑性粉质黏土，27.7m-34.5m为密实性粉砂土，34.5m-55m为硬塑性粉质黏土，55m-60m为坚硬性粉质黏土。
施工时需埋设双钢护筒临时钢护筒+永久钢护筒，临时钢护筒采用14mm以上厚钢板卷制，内径为桩径+200mm，高度2.5m。永久钢护筒采用10mm厚钢板卷制，护筒内径等于桩径，护筒高度根据既有高速公路沥青路面标高与设计柱底标高差值推算得出。
3.2井字形导向架制作
井字形导向架采用4根2.5m长I25a工字钢焊接成型，每侧超出桩径0.5m（该桥桩径1.5m，故导向架工字钢长度为2.5m），导向架内轮廓尺寸为1.53m*1.53m（预留1cm富余空间利于永久钢护筒安装）。
3.3钢护筒、井字形导向架安装定位
1）临时钢护筒埋设
桩基定位后，根据四个护桩拉出十字中心线埋设钢护筒。护筒埋设时，主要利用旋挖斗将其静力压入土中，其顶端与沥青路面平齐，并保持水平，埋设深度2m。临时钢护筒埋设完毕后，钻机钻孔。
2）井字形导向架安装
桩基成孔后，进行清孔，同时开始安装井字形导向架。根据桩基护桩拉出十字交叉点，井字形导向架拉出十字交叉点，采用双十字线法微调导向架的位置，使其两个交叉点完全重合，完成导向架的平面位置定位。
平面位置定位后，用水平尺量测导向架顶面的水平度，由于原沥青路面有纵横坡，采取楔形钢块予以微调。当其水平度满足要求后，在导向架的四个交叉点砸入钢钎，使其牢牢卡死导向架，防止安装永久钢护筒和下放钢筋笼时碰撞发生位移。
.png)
3）永久钢护筒安装
井字形导向架平面位置、顶面水平度复核满足要求后，安装永久钢护筒。采用汽车吊吊装，待其对准导向架中心点后，由人工扶正，缓慢下落。当钢护筒顶面下放到和导向架顶面平齐后，用连接圆钢焊接牢固，使钢护筒和导向架成为一个整体，悬挂固定在沥青路面上。
.png)
3.4导向架拆除
当砼灌注完毕，顶层砼初凝后，即可拆除导向架体。但要注意防止剐蹭永久钢护筒，以免引起墩柱竖直度变化。
3.5成桩
开挖桩头至设计桩顶标高，割除多余的钢护筒，采用“环切法”破除桩头，桩柱一体化施工完成。待整个桥梁施工完成后，挖除桥下路基，墩柱钢护筒外露，打磨护筒，刷防锈漆，完成交工验收。
.png)
四、施工重难点分析
4.1桩柱头夹泥
割除多余的钢护筒后，往往发现桩柱头沿周长方向存在少量夹泥现象。经过分析发现，出现这种情况的原因是泥浆性能差，比重过小。钻孔穿越砂层时，砂子混入泥浆中，其含量超过泥浆本身的浮渣能力，在终孔后，安装钢筋笼和导管过程中，泥浆处于静止状态。由于泥浆比重较小，浮渣能力弱，沉渣迅速沉淀到孔底，导致沉渣厚度超标，解决措施：
1）穿越砂层时适当增大钻孔时的泥浆比重，增强泥浆浮渣能力；
2）终孔时孔底预留30cm 暂时不挖，待孔静置2 h至3 h，沉渣沉淀后随同底部预留的30cm一同挖出，达到第一次清孔的目的；
4.2桩柱一体保护层控制
由于桩柱结构改为桩柱一体化施工，保护层控制显得尤为重要，特别是有钢护筒部位的墩柱的保护层控制，直接影响桥梁结构受力，解决措施：
1）为确保钢筋笼在吊装过程中不变形，在内侧加强箍圈临时焊接十字交叉加强钢筋，钢筋采用φ20以上的螺纹钢，在钢筋笼下放过程中逐一拆除，以避免钢筋笼在下放过程中变形，从而确保保护层的厚度。
2）采用高强度圆饼砼作为桩基钢筋笼定位及保护层垫块，在钢筋笼下放过程中，高强度圆饼砼可以和钢护筒内壁产生滚动摩擦，接触面积已比采用竖向定位筋大，所形成的保护层固定不变，可有效确保钢筋笼定位准确，保护层厚度满足规范要求。
4.3桩柱一体垂直度控制
桩柱垂直度控制是桩柱一体化施工的重中之重，尤其是有钢护筒部位墩柱的垂直度和中心偏位，将极大的影响桥梁结构受力和整体美观，控制措施：
1）由于井字形导向架是安装钢护筒的参照物，钢护筒埋入地下无法直接有效检测垂直度，需提高井字形导向架的安装定位精度，即顶面水平度和中心偏位，使导向架和钢护筒铅垂。
2）从安放钢护筒、钢筋笼到灌注结束，都需缓慢匀速进行，避免剐蹭导向架产生位移。
4.4特殊地段桩柱一体化施工
京港澳高速路改桥是六车道路基改八车道桥梁，桥梁内外两侧的桩基位于路基边坡上，无法安装定位导向架，导致桩柱一体无法直接施工。解决方案：
先开挖平整夯实边坡，硬化桩基施工作业平台与沥青路面平齐，然后进行常规的桩柱一体施工方法，从而解决了该技术难题。施工作业平台尺寸：3m*3m*0.8m,中间设置@20cmφ16焊接钢筋网片，防止钻孔时平台开裂。
.png)
五、总结
采用桩柱一体化施工工艺可大大压缩桥梁施工工期，具有整体稳定性好，施工效率高，总造价低等优点，特别适用于工期特别紧张的路改桥工程，但是通过实践经验和总结，在施工中也暴露了不少缺点，如桩头夹泥成桩质量差，保护层、垂直度难控制。不过随着科学技术的发展和不断探索，桩柱一体化施工技术将会不断优化更新，应用前景将更广阔。
参考文献：
［1］河南省交通规划勘察设计院有限责任公司 . 2019.02 桩柱一体施工图设计
［2］中华人民共和国住房和城乡建设部 JTGT F50-2011 公路桥涵施工技术规范
［3］人民交通出版社股份有限公司 JTG F80/1-2017 公路工程质量检验评定标准