1建筑工程预应力混凝土管桩概述

 

　　在国外使用混凝土桩已有近百年历史，混凝土管桩约有60年历史。预应力混凝土管桩约有40多年历史。预应力高强混凝土管桩亦有20多年历史。预应力混凝土管桩由于具有良好的技术性能和显著的经济效益等优点越来越被重视，应用范围越来越广。1920年澳大利亚发明了离心法制作混凝土制品，1944年我国开始生产RC管桩，20世纪60年代研制PC管桩，1969年开始批量生产。70年代研制后张法预应力悬滚离心混凝土管桩(雷蒙特桩)。80年代以来随着经济、科技的快速发展以及改革开放的逐步深入，我国开始研制PHC管桩。1992年我国制定国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB13476-1992)。近十五年来我国管桩行业的发展，无论产品品种还是产量都达到了世界前列，成绩显著。

 

　　目前国内已经有很多具有相当实力的公司在进行管桩的研究与制造。例如云南中技管桩有限公司拥有独立自主知识产权的离心法预应力混凝土空心方桩及与其配套使用的空心增效桩尖已经在工程中大量使用。

 

　　2建筑工程预应力混凝土管桩的施工技术

 

　　2.1建筑工程预应力混凝土管桩的优点

 

　　建筑工程预应力混凝土管桩不仅具有和普通管桩一样的优点，而且由于其自身特点同时具备一些其他管桩所不具备的优点。预应力管桩的优点主要包括以下几个方面：（1）单桩承载力高。预应力管桩桩身混凝土强度高，有的高达80MPa，并可打入密实的砂层及强风化层，桩尖进入强风化层或密实砂层后，经过强烈的挤压，桩尖附近的强风化层或密实砂层已不是原始状态，桩端承载力可比原状提高80-100％，所以管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高，如Φ100-500管桩，最高设计承载力用到2700kN，相当于Φ600和Φ700的钻(冲)孔灌注桩。（2）单桩承载力造价便宜。衡量桩基的经济效益，以每米造价或以单方混凝土造价作对比都是不科学的，应用单位承载力(每吨或每KN)的造价作对比。虽然管桩每米造价比沉管灌注桩贵，但单桩承载力高，结果每吨承载力造价还是比沉管灌注桩便宜；虽然管桩单方混凝土造价比人工挖孔桩和钻孔桩高，但持力层比人工挖孔桩和钻孔灌注桩浅，所以每吨承载力的造价在正常情况下还是比挖孔桩和钻孔桩便宜，在一般情况下，预应力管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种。（3）运输吊装方便，接桩快捷。管桩节长一般在13m以内，桩身又有预应力，起吊时用特制的吊钩勾住管桩的两端就可以方便地吊起来。接桩采用电焊法，若采用两个电焊工一起工作，Φ500的管桩，一个接头约20分钟左右就可以焊好。由于管桩搭配灵活，成桩长度可长可短，不象沉管灌注桩受施工机械的限制，也不象人工挖孔桩那样，成桩长度受地质条件限制。管桩施工速度快，工期短。

 

　　2.2建筑工程预应力混凝土管桩的施工技术探析

 

　　在建筑工程预应力混凝土管桩采用静压法时，应根据施工场地周边环境，具体工程地质情况及桩基设计要求合理选择配重，压机设备应有加载反力读数系统。一般采用抱压式施工方法，抱压夹具应避开桩身合缝位置，抱压力宜根据当地工程设计经验确定。但簿壁管桩宜采用顶压式施工方法，顶压时，桩帽或送桩器与桩之间应加设弹性衬垫，顶压时，压应力应小于桩身材料的轴心抗压强度设计值。按锤击应力控制时，锤击压应力不得大于混凝土抗压强度设计值，锤击拉应力不得大于混凝土抗拉强度标准值与混凝土有效预压应力之和的1.3倍。按总锤击数控制时，在合理选锤的情况下，任一单桩的总锤击数；PHC桩不宜超过2500，PC桩不宜超过2000。最后一米的锤击数：PHC桩不宜超过300，PC桩不宜超过250。桩帽和送桩器与管桩周围的间隙应为5mm~10mm。桩锤与桩帽，桩帽和送桩器与桩顶之间应加设弹性衬垫，衬垫后厚度应均匀，用竖向硬木，厚度为150~200mm，且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm；在打桩期间应经常检查，当被打硬砸实或烧焦应及时更换和补充。桩帽和送桩器应与管桩匹配做成圆筒形，桩帽内径宜大于桩径10~20mm，其深度为300~400mm，并有排气孔，有足够的强度、刚度和打击性。打桩时，宜采取管桩内腔排气，排水措施及涌土处理。如管桩内充满积水，应抽干后方可进行锤击。桩身、桩帽、送桩器和桩锤应在同一中心线，防止打偏。锤击沉桩宜重锤低击，开始落距应较小，待入土一定深度且桩身稳定后再按要求落距进行。每根桩宜一次性连续打到底，接桩、送桩应连续进行，尽量减少中间停歇时间。在施工中需要参考以下允许偏差表：

 

　　预应力混凝土管桩施工允许偏差表

 

　　

 

　　管桩外观质量和尺寸检查（见下表）

 

　　冬季施工管桩，应按《建筑工程冬季施工规程》JGJ104-2009的有关规定施工，根据地基的主要冻土性能指标，采取相应的措施。宜采用混凝土有效预压应力值较大且采用压蒸养护工艺生产的PHC桩。管桩的外观质量及尺寸允许偏差应符合《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-2009的有关规定。管桩应有出厂检验报告，管桩产品合格证。应在管桩混凝土达到设计强度，且常压蒸汽养护后在常温下静停7D后方可沉桩，高压蒸养后在常温下静停1D后沉桩。当采用手工电焊接时，焊条宜采用“结422”焊条（E4300~E4303），焊缝质量不应低于二级。拼接处坡口槽电焊时，先将坡口圆周上对称点焊4~6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分三层对称进行，内层焊渣必须清理干净后，方能施焊外一层。焊接时应采取措施减小焊接变形。焊缝应连续饱满（满足二级焊缝要求），焊后应清除焊渣，应分层检查焊缝质量，不得有气泡、夹渣。焊缝应高于桩头箍坡口1mm。焊时，宜先用3.2mm焊条焊一遍（即首层），然后用4.0或5.0mm焊条焊两遍，确保焊透焊满。接桩宜在桩尖穿过较硬的土层后进行。接桩时上下段桩的中心线偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%（并≤20mm）。对接头金属外露部分须先涂刷防锈涂料，焊缝焊完后须再次涂刷防锈涂料。施焊完成后桩接头应自然冷却8分钟以上，方可沉桩，不得采用水冷却。沉桩时，不宜用工程桩送桩。管桩不宜截桩。如遇特殊情况确需截桩时，不应简单采用人工截桩或电焊切割钢筋的方法，可采取先将不需要裁除的桩身端部用钢箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后用锤打下，或用混凝土切割器、液压紧箍式切断机，液压千斤顶式截桩器、钢锯或锯桩器，并确保质量。

 

　　结语：

 

　　随着经济和科技的快速发展，当前建筑工程中多采用预应力混凝土管桩施工工艺。在建筑工程预应力混凝土管桩施工中，现场施工人员需要根据工程施工现场的条件和特点进行科学、高效的施工，从而保证建筑工程的质量。

 

　　【参考文献】

 

　　[1]赵政.预应力管桩施工技术及方法[J].山西建筑，2009

 

　　[2]张新田.静压预应力管桩施工的质量控制措施[J].广东科技，2010

 

　　[3]谢德平.论PHC管桩静压法施工及质量控制[J].四川建材，2009，

 

　　[4]贺玉章.静压预应力管桩施工中常见的质量问题分析[J].中国科技信息，2011