0、引言

 

　　 混凝土管桩是体现当代混凝土技术进步与混凝土制品高新工艺水平的一种预制混凝土桩。我国自20世纪80年代初才开始引进、研制和生产预应力混凝土管桩。通过大量的工程实践证明，预应力混凝土管桩与传统的沉管灌注桩、钻孔灌孔桩和现场预制方桩相比，具有桩身质量稳定可靠、施工工期短、承载力高、造价经济、监理方便等优点。特别是近年来越来越受到内地工程界技术人员和建设业主的欢迎，在工业与民用建筑和高速公路等建设领域得以迅猛发展。

 

　　1、关于管桩压桩力的确定

 

　　 压桩力的变异及终压标准：某工程开始试桩，数量2根，根据试桩记录，当桩长达到设计标高时，压桩力分别为1600kN及1176kN，已超过单桩承载力特征值的1.5倍，符合设计要求。该工程先后施工263根桩，压桩力呈现出忽大忽小极不规律现象，最小的压桩力仅有424kN，只有单桩承载力特征值的58%。据统计，约有46%的桩的压桩力在720kN以下，其中大部分压桩力在560-680kN之间，据要求：当管桩桩端进入设计标高，压桩力仍较小时，待24h后，应取相当于桩的极限承载力的压桩力对桩进行复压稳定试验。现场对163#桩（压桩力为680kN）和20#桩（压桩力为510kN）等4根桩，用1500kN的压桩力进行复压，经水准仪观察，桩在3min之内均无沉降。因此，补充这几根桩为试沉桩，现场仍按设计的标高和桩长进行施工。

 

　　 打桩结束后，从现场选取3根不同持力层及压桩力的工程桩进行抗压静载试验，最大检测荷载取二倍单桩承载力特征值，约1500kN。根据Q-S试验曲线分析，单桩的抗压极限承载力均达到1500kN。同时，抽取13根不同压桩力的桩进行高应变动测，极限承载力均达到设计要求。

 

　　 上述试桩及桩基检测结果表明，压桩力与单桩承载力之间并无必然的联系。因此，不能完全用压桩力来作为沉桩终压标准，应根据地基土特性来合理选择终压标准。在饱和粘土深厚的地基中，预应力管桩静压沉桩中由于超孔隙压力的作用，其动摩阻力削弱很多，早期压桩力往往达不到设计建议的要求，但经过适当时间的稳定，其后期摩阻力恢复较大，尤其是层⑤粉质粘土对桩的静摩阻力发挥起着重要作用。所以在深厚软土地基中，静压试桩时压桩力不必坚守1.5倍单桩承载力特征值这个标准，可以根据具体地质情况适当减少，充分考虑饱和粘土中沉桩阻力的变异。

 

　　表一

 

　　桩号 桩长（m） 持力层 压桩力（kn）

 

　　70# 24.1 ⑤e粉质粘土夹粉砂 1358

 

　　96# 34 ⑤e粉质粘土 593

 

　　218# 34 ⑤e′粉质粘土 844

 

　　表二

 

　　桩编号 壁厚

 

　　（mm） 截面模量W（10

 

　　6mm3） 配筋率

 

　　（%） 抗裂弯矩MK

 

　　(kN·M) 极限弯矩MUk

 

　　(kN·M）

 

　　PC-A400(75) 75 5.326 0.58 52 77

 

　　PC-AB400(75) 75 5.326 0.82 63 104

 

　　PTC-400(60) 60 4.776 0.55 39 55

 

　　2、混凝土薄壁管桩抵抗水平荷载

 

　　 目前，随着小区汽车库配置率的提高，在住宅空地间布置地下车库已成为房产商追求利益最大化的途径之一。一般6层住宅前后间距为21～22m，车库宽度为17～18m，使得车库与住宅间净距只有2m左右，有的小区甚至只有1.4m，仅能满足桩间距要求。这样，不仅给地下室的基坑围护带来了麻烦，更加大了由于基坑开挖引起的住宅桩基所受的水平荷载。由于目前多层住宅普遍采用的PTC-400（60）预应力薄壁管桩抵抗水平变形的能力较差，土体开挖扰动很容易引起桩身的断裂。所以增强桩体自身的抗水平力能力及加强基础结构的整体稳定就尤为重要。通过一些桩基的设计与施工实践，提出几点措施。

 

　　 ⑴与地下室相邻侧住宅外围轴线上的桩建议用抗水平变形相对较强的普通预应力混凝土管桩来代替抗水平变形相对较差的薄壁管桩。由于PC-400桩抗水平承载力的各项参数均高于薄壁管桩PTC-400，所以抗水平变形相对较好。

 

　　 ⑵与地下室基坑相邻侧至少一根轴线上的薄壁管桩采取灌芯处理。灌芯深度可取桩顶至地下室底板面以下3m左右，约为7～10m，用C30细石混凝土掺适量膨胀剂浇注。通过灌芯，使薄壁管桩PTC－400的截面模量由原来的4.776×106mm3提高到了6.284×106mm3从而达到了增强管桩抗侧向力性能的目的。

 

　　 ⑶通过承台之间的相互拉接，加强地梁刚度，尤其是可能产生桩体侧移方向上的地梁。通过地梁拉接，有利于各独立承台下的桩基相互连接成一个整体，共同抵抗水平变形。

 

　　 ⑷合理安排住宅基础垫层及承台地梁的施工顺序。在基坑开挖前先施工住宅基础，使各个独立的桩通过承台及地梁连接成为一个较好的整体，共同抵抗由地下室开挖引起的土体侧移。

 

　　 ⑸地下室围护桩宜采用无挤土效应的钻孔灌注桩，以减少因围护桩施工对工程桩带来的额外挤土效应影响。

 

　　 ⑹提高桩周土的抗力。对浅层存在抗剪性能较差的土体，可以通过改良地基来提高桩周土的抗力，因为桩周土愈密实，桩-土体系的承载力愈高，变形愈小。一般加固深度为地面下（3～4）d，径向范围为＞1d（d为桩径）。

 

　　 ⑺汽车通道侧有条件时宜布置卸压孔或隔震沟，可以较好地减少车辆运输对桩体周围淤泥质土体的扰动。

 

　　3、断桩预防及处理

 

　　 3.1预防

 

　　 目前，多层建筑采用较多的预应力混凝土薄壁管桩是PTC－400（60），这类桩桩身抗变形能力较弱，其抗裂弯矩是39kN·m，极限弯矩是55kN·m，分别只有普通管桩PC－A400（75）的0.75倍及0.71倍，是普通管桩PC-AB400（75）的0.62倍和0.53倍，由于此地区浅层土体性质较差，主要为流塑状的淤泥或淤泥质粘土，抗剪强度极低，基槽开挖或沉桩挤土引起的土体位移极易使薄壁管桩发生倾斜或断裂，所以，预防断桩应从设计和施工方面采取积极预防措施：

 

　　 ⑴提高混凝土管桩的抗折刚度。如通过对基坑周围的薄壁管桩进行灌芯来提高管桩的截面模量；通过加强土体位移方向的地梁刚度，从而加强管桩间的相互连接。

 

　　 ⑵控制布桩密度，以减少大面积挤土引起的土体位移对薄壁管桩的水平挤压。

 

　　 ⑶合理安排打桩路线。如采取先施工场地中间，再施工周边等顺序，可以使挤土效应向四周均匀释放。

 

　　 ⑷保证预应力混凝土管桩接桩时的焊接质量，避免因焊接质量问题引起的桩身缺陷。

 

　　 ⑸合理确定桩架配重。如沉桩中由于桩架配重不足，产生抬架，极易引起桩身失稳，从而使薄壁管桩折断或开裂。

 

　　 ⑹基槽开挖至桩顶约1.0m左右时，用人工开挖代替机械操作，以免机械操作不当引起桩身折断。

 

　　 3.2薄壁管桩断桩的处理

 

　　 薄壁管桩断桩可分为折裂断桩及错位断桩，一般工地中通过处理可重新利用的大多为折裂桩断柱。经测量，桩顶位移a均在1.0m以上，倾斜角度α＝14°～19°。经计算，折断部位约在桩顶下3～4m处。对管桩纠偏加固过程如下：

 

　　 ⑴钻孔取土。在桩边沿偏位的反方向（a+15cm）位置处，用取土式钻机钻至断裂部位以下1.0m处。

 

　　 ⑵管桩垂直度扶正。在断桩的偏位反方向设置地锚，用葫芦通过钢丝绳套住地锚和扶正钢管，将断桩缓慢拉至垂直位置。葫芦牵引水平力F≤30kN。在扶正时，要有专人不间断观测管桩的垂直度，直至安全扶正。

 

　　 ⑶孔隙回填。及时用塘渣回填管桩与周边土体中产生的孔隙，既防止已纠偏的工程桩反弹复位，又避免周边完好的工程桩偏位。

 

　　 ⑷浇灌混凝土。拔出扶正钢管，清除管桩内障碍物，用清水清洗桩壁，然后抽干孔内泥浆水，下放钢筋笼至断裂部位以下2m处，再浇灌微膨胀混凝土。

 

　　 ⑸桩身检测。断桩加固完毕后，应采取动测手段检测桩身承载力及完善性。

 

　　4、结语

 

　　 综上所述，房屋建筑中利用预应力混凝土管桩在软土地基中应用切实可行，符合建筑要求，当薄壁管桩处于淤泥质土体中时，一定要结合管桩的受力特征，采取相应的措施减少土体扰动，增强管桩抗侧刚度，以保证桩基安全。在沉桩过程中，当压桩力达不到规范的要求时，应首先分析原因，找出问题所在，不要盲目地一味增加桩长；另一方面该法还有待加强，以得到更好的效果。

 

　　 参考文献：

 

　　 [1]廖梦耘.预应力混凝土管桩施工质量控制探讨.山西建筑，2011.

 

　　 [2]邢质斌，王巍.预应力混凝土管桩的应用研究.山西建筑，2007.

 

　　 [3]蔡晶.预应力混凝土管桩的工程应用研究.建筑技术开发，2004.