0引言

 

　　预应力混凝土管桩在我国已有较长的使用历史，丰台桥梁厂于20世纪60年代就进行了较大规模的生产，随着混凝土管桩的生产和应用不断发展，尤其是80年代后期至90年代，先张法预应力混凝土管桩成为建设部全国重点推广应用的科技成果，在我国的广东，上海，宁波和连云港等地大量地用于建筑，港口，道路，桥梁，电力等工程建设中，取得了明显的经济效益和社会效益。

 

　　建筑的复杂地质情况对基础工程的要求越来越严格，基础工程造价占整个工程总投资的比例越来越大，桩基础得到了大量的应用，常见的钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩等具有施工速度慢，场地污染严重，成桩质量难以保证，材料浪费大等弊病，打入式预制实心桩造成了较大的噪音和土体震波，不仅对周围环境影响大，而预应力混凝土管桩具有桩质量好，施工速度快，承载力高等特点，得到了各方人士的一致认可，因此很多厂家对其进行了批量生产。很有必要对预应力混凝土管桩进行全面的了解。

 

　　1预应力混凝土管桩施工特点

 

　　预应力混凝土管桩在被压入土过程中，地基土受到重塑扰动，桩压入时所受到的土体阻力并不完全是静态阻力，但也不同动态阻力，压桩阻力是由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的，压桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。

 

　　在穿过上覆软土层时，压桩阻力较小。主要是因为对于上覆土层为较软土层，如饱和粘性土、粉土等，其瞬时排水固结效应不明显，体积压缩变形小，桩体在贯入时会产生超静孔隙水压力。当将桩压到密实砂层、硬塑坚硬的风化残积土、强风化岩等持力层时，压桩力会急剧上升。因为将桩压到持力层时，在压桩力剧烈的挤压挤密作用下，桩端附近的土己经不是原状土，而是形成超压密土层区和挤密加固区，强度比原状土的强度高。压桩完成后，随桩侧土孔压消散、再固结和触变恢复，最终形成一层紧贴于桩表面的硬壳，最后管桩由桩身摩擦力与端承作用提供承载力。

 

　　2管桩承载力计算

 

　　管桩的提供承载力来源于桩侧摩阻力与持力层的端承作用，若使用竖静压桩施工艺，广东省《静压桩基础技术规程》编制组通过大量桩基资料的统计分析，提出一个桩的极限承载力与静压的最终压力之间的关系经验公式如下：

 

　　当L≤14m时，Quk=αRsm=(0.60~0.85)Rsm，

 

　　当14m当L≥21m时，Quk=αRsm=(1.0~1.2)Rsm。

 

　　式中：L—预应力混凝土管桩长(m)，

 

　　Quk—静压桩单桩竖向极限承载力标准值(kN)，

 

　　Rsm—静压桩的终压力值(kN)，

 

　　α—承载力与压力关系值。

 

　　若使用锤击法施工，取：

 

　　Quk=0.3(fce-σpc)•A

 

　　式中：fce—管桩离心混凝土抗压强度，PC桩取50MPa，PHC取80MPa，

 

　　σpc—管桩混凝土有效预压应力，MPa，

 

　　A—管桩横截面面积，mm2。

 

　　3预应力混凝土管桩在工程中的应用

 

　　3.1工程概况

 

　　某商品楼采用混凝土锥形管桩基础工程，桩径400mm，设计桩长12m，地层变化比较大，如表1所示。根据地质报告，对部分区域的桩长进行了调整，桩长为9-16m，总计210根，管桩采用混凝土强度等级C60，单桩竖向极限承载力设计值为1815KN，施工终压力值为2000KN，压桩采用型液压静力压桩机两台。采用静压桩预应力混凝土锥形管桩施工，管桩示意如图1所示。
 

 

 

　　3.2施工中的注意点

 

　　3.2.1避免吊桩损坏

 

　　由于圆形管桩表面光滑，无棱角，吊桩捆抓不能用吊方桩的方法，必须注意防滑；

 

　　3.2.2.减少桩身裂缝

 

　　防止沉桩过程中出现结构裂缝的要点是解决锤击沉桩时的气锤效应、水锤效应等动力效应，主要措施是使管桩内腔的空也与大气连通。

 

　　3.2.3.防止桩身破碎

 

　　管桩对偏心锤击特别敏感，极易导致桩顶破碎；桩锤过小，锤击能量易集中在桩顶，且锤击次数过多，易将桩顶打碎；送桩刚度偏小，易打碎桩顶。

 

　　3.3减少施工对环境的影响

 

　　管桩属于挤土桩，沉桩时土体中产生很高的孔隙水压力，土体发生侧向挤出和向上隆起，使周围建筑物和市政管线产生变形，严重时发生开裂、倾斜等事故，在预制桩事故时应采取合理的施工方法和必要的防治措施，同时必须进行周围建筑物和市政管线的变形预测，以控制施工速度和改进施工方法。

 

　　应合理安排沉桩的顺序，控制沉桩速度是降低挤土效应，防止出现事故的主要措施。沉桩顺序应背离保护对象由近向远处沉桩，在场地空旷的条件下，宜采取先中央后周，由里及外的顺序沉桩。每天的沉桩数量不宜过多，使挤土引起的孔隙水压力有足够的时间消散，可以有效地减少挤土效应。

 

　　3.4质量检验

 

　　本工程抽取成桩进行了竖向静载荷试验，结果证明单桩竖向极限承载力均达到要求，并对部分桩进行了低应变试验，检测结果表明桩身结构完整，波速正常。

 

　　4对预应力混凝土管桩的几点认识

 

　　1)单桩承载力高，单位承载力价格便宜。

 

　　2)设计选用范围广，容易布桩。

 

　　3)对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

 

　　4)运输吊装轻便。

 

　　5)施工前期准备时间短。

 

　　6)施工速度快，工期短。

 

　　7)成桩质量监测方便。

 

　　参考文献：

 

　　[1]《桩基工程手册》编写委员会.桩基二程手册[M].北京中国建筑工业出版社，1995。

 

　　[2]刘金砺.高层建筑桩基工程技术[M].中国建筑工业出版社，1999

 

　　[3]蒋元海.先张法预应力混凝土管桩修订说明，建材标准化与质量管理，1999，6

 

　　[4]广东省标准静压桩基础技术规程编制组，静压桩基础技术规程讨论稿，2001

 

　　[5]朱宏波.静压管桩终压力与极限承载乃相关关系的探讨[J].浙江建筑2000，(99)