摘要：预应力管桩基础，因具有单桩承载力高，设计范围广；在同一建筑物基础中可使用不同直径的管桩，可充分发挥每根桩的承载能力；成桩质量可靠，穿透力强，造价低廉等优点得到广泛应用于高层建筑的基础处理。
关键词：预应力管桩；软土地基；应用
一、预应力管桩概述
预应力管桩按混凝土强度等级和壁厚分为预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩。预应力混凝土管桩代号为PC，预应力高强混凝土管桩代号为PHC，薄壁管桩代号为PTC。PC桩的混凝土强度不得低于C60，薄壁管桩强度等级不得低于C60，PHC桩的混凝土强度等级不得低于C80。预应力管桩，是一种空心圆柱形的细长混凝土预制杆件，主要由三部分组成：端头板、圆筒形桩身、钢套箍。端头板就是桩顶的一块呈圆环状的铁板，一般厚18毫米至22毫米，在端板的外缘处的一圈留有一个坡度，是为对接时的烧焊所预留的。管桩的规格大小是按外直径的长度来划分的，主要可以分为300毫米，350毫米，400毫米，450毫米，500毫米，550毫米，600毫米，800毫米，1000毫米等几种，而在实际运用中以300毫米，400毫米，500毫米，600毫米五种为主。管桩底桩的端部有桩尖，其形式有开口型、圆锥型和十字型。其中，圆锥形和十字形都属于封口型，其承载性能类似于钢筋混凝土中的预制桩的承载性能，桩端的端阻力和桩周的侧摩阻力是其承载力的主要构成。另外，更具管桩桩身的抗裂弯矩能力的大小，可以把管桩分为A型、B型和AB型三种。A型管桩有效预应力是3.5Mpa到4.2Mpa，B型管桩的则是5.5Mpa到6.0Mpa，而AB型是5.0Mpa。由此可见，一般管桩的有效预应力是4Mpa至5Mpa，在打桩时，运用桩身混凝土是可以有效抵抗压力的。而在我国，一般性的建筑工程中，采用A或AB型的预应力管桩是足够的。
预应力管桩被广泛地使用，主要是因为预应力管桩有众多的优点。预应力管桩主要有以下特点：
1、机械化施工程度高
预应力管桩从放桩、沉桩，到压桩，全程都是采用机械设备完成的，因此极大限度地保持了现场的整洁，也减轻了施工人员的负担。改变了传统使用钻孔灌注桩技术所导致的工地泥浆满地的问题，也不会出现人工挖孔桩工地到处抽水和堆土运土的工作了。
2、施工速度快
专用于预应力管桩的打桩机平均每台班就可以打七、八根桩，而且还可以支持2万kN以上的承载力。另外，预应力管桩还可以24小时连续地施工，因此加快了工程的进度。
3、承载力高
因为挤压的作用，所以相比于同样直径的钻孔灌注桩和沉管灌注桩，预应力管桩需要的承载力比它们都高。而预应力管桩也不服所望，具有超强的承载力，桩头在施工过程中都是完好无损，而且复压容易。另外，预应力管桩桩节通常是四到十六米一节，有长有短，接长方便，因此可以灵活搭配，根据施工需要随时调整长度，可以用于多层，也可以用于高层，因此适应性很强。
4、运输、吊装方便
因为管桩可以接长，因此就方便了运输，而且管桩桩身有预压应力，所以只要在起吊的时候，用特制的吊钩勾住两端，就可以轻易地吊起来了，非常方便。
5、造价便宜
预应力管桩均在工厂集中预制，质量容易保证，目前的价格每米比钻孔灌注桩和沉管灌注桩贵，但是如果按每吨的承载力造价来计算，预应力管桩比其他两个便宜，而且耐用。
二、预应力管桩在软土地基中的应用实例探讨
某项目工程上部结构主楼为11 层～21层，裙楼为4层框架剪力墙结构，其基础采用Φ500和Φ600预应力混凝土管桩（PHC桩）基础。
1、工程地质概况
（1）素填土（Qml）：由坡残积土组成，部分地段上部为杂填土，含碎砖块、碎石块，层厚1.50m～2.20m。
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（2）冲积层（Qal）：②22粉质粘土（2-2）：很湿，可塑，土质不均匀，含粉细砂，层厚2.50m～2.60m。②21淤泥（2-1）：饱和，流塑，上部土质较均匀，下部含粉砂、贝壳碎屑，淤泥质粉细砂层，层厚3.70m～9.50m。②23中砂（2-3）：饱和，松散～稍密，层厚0.80m～4.50m。
（3）残积（砂质）粘性土（Qcl）：③22硬塑状残积土（3-2）：湿，硬塑，为花岗岩风化残积土，厚度1.50m～6.80m。③21可塑状残积土（3-1）：很湿，可塑，为花岗岩风化残积土，厚度1.00m～6.70m。④侏罗系花岗岩风化带（J）：④1全风化花岗岩（4-1）：稍湿，原岩结构沿可辨，沿芯呈坚硬土柱状，厚度1.10m～3.30m。④3中风化花岗岩（4-3）：岩芯多为块状—短柱状，岩质较硬～硬，岩石裂隙较发育，厚度0.90m～3.80m。④2强风化花岗岩（4-2）：岩芯半岩半土状—碎块状，碎块脆～稍硬，岩石裂隙发育，厚度0.90m～3.20m。④4微风化花岗岩（4-4）：岩芯多为短柱状—长柱状，岩质坚硬，上部裂隙变明显，厚度2.40m～3.20m。
3、缺陷桩的加固处理方式及设计
（1）加固处理方式
经分析，确定了适合该工程缺陷桩采用的加固方法：
①对于管桩桩身倾斜不小于2%且入土淤泥层的厚度不小于2m的缺陷桩还要采用降低单桩竖向承载力的方法进行加固。复核原设计的单桩竖向承载力的安全储备，若原设计的单桩竖向承载力的安全储备能满足需降低单桩竖向承载力的要求，只采用桩芯孔内灌注钢筋混凝土桩芯的方法加固；否则除了采用钢筋混凝土桩芯的方法加固外，还要新增锚杆静压桩法来增加基础承载力，以降低单桩竖向承载力。
②在预应力管桩桩芯孔内灌注钢筋混凝土桩芯或钢管混凝土桩芯的方法增加桩身的抗弯性能，对于缺陷桩桩身发生倾斜量所产生的弯矩认为由桩身与灌注钢筋混凝土桩芯或桩身与钢管混凝土桩芯承担。其中Φ500预应力管桩桩身倾斜不小于2.5%以上的缺陷桩只能采用钢管混凝土桩芯的方法加固。
（2）加固设计
①灌注钢管混凝土桩芯
混凝土：选择C50混凝土，必须要确保混凝土的和易性，混凝土坍落度为180mm～220mm，水泥用量至少360kg/m3。
钢管：选择Q235钢。
加固深度：有限桩长小于7m的，为通长；有效桩长大于7m的，加固深度7m为宜。
②灌注钢筋混凝土桩芯
混凝土：选择C45混凝土，必须要确保混凝土的和易性，混凝土坍落度为180mm～220mm，水泥用量至少360kg/m3。
钢筋：选择纵向钢筋插入管桩桩芯，外扎钢筋箍筋，钢筋笼一直伸至桩顶承台内。
加固深度：桩入土淤泥层的厚度低于2m，加固深度5m为宜；其他加固深度在6m～10m范围内。
（3）锚杆静压桩的设计
在该工程中桩机已退场，基坑已大开挖，不利于大型机械进行施工。针对该工程地质情况及工程具体情况，对于一些基础的单桩竖向承载力的安全储备无法达到需降低单桩竖向承载力的标准，不仅要加固缺陷桩，为增加基础承载力，还必须要新增锚杆静压桩。在工程中，采用锚杆静压桩加固方法对其进行加固最为适合。
三、结语
综上所述，由于预应力管桩具有的诸多优点，目前已经普遍应用于我国多个城市的城建中。但是，在施工过程中，预应力混凝土受到的影响因素也有很多，稍有不注意，就会影响管桩的压力及内部结构，而且沉桩的过程也非常重要，稍有差错，就会对建筑工程的质量产生重要的影响。所以施工企业在使用管桩技术时，一定要综合考虑多方面因素，严格规范各种程序，达到最好的施工效果，从而使预应力管桩在城建工程的得到充分的利用，促进城建的发展。
参考文献：
［1］ 郑敏：《浅谈预应力管桩施工的质量控制》，《建材技术与应用》，2011年06期
论文作者:吴焕全
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/7
标签：预应力论文; 管桩论文; 承载力论文; 混凝土论文; 柱状论文; 花岗岩论文; 厚度论文; 《基层建设》2017年第27期论文;