预应力管桩的应用及施工

摘要：随着工程技术的不断提高，预应力管桩具有桩身强度高、沉桩能力强、施工周期短、成本低等优点，具有良好的经济效益和工程应用前景，已成为基础设计的重要桩型，其施工技术得到广泛应用和发展，下文就着重介绍预应力管桩的施工应用。

关键词：预应力管桩；施工技术；质量控制

中图分类号：O213.1 文献标识码： A 文章编号：

1、预应力管桩的优点及其局限性

1.1预应力管桩优点

1.1.1设计选用范围广

根据预应力管桩市场供应情况，目前预应力管桩规格较多，一般管桩生产厂家均可生产直径300—600mm的管桩，甚至有些管桩生产厂家还可生产直径800—1000mm的大径管桩，多种规格的预应力管桩既适用于一般的多层建筑，也适用于50层以下的高层建筑；而且在同一建筑基础中，还可以根据设计单桩承载力的大小采用不同桩径，既容易解决上部结构荷载分布不均时的设计布桩问题，又可充分发挥每根单桩的最大承载力，使整体建筑物桩基沉降均匀，真正做到既科学、合理，又经济、安全。

1.1.2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是不科学的，应用单位承载力的造价作对比。虽然预应力管桩每米造价比沉管灌注桩造价贵，但单桩承载力高，比对结果每吨承载力造价还是比沉管灌注桩便宜。虽然预应力管桩单方混凝土造价比人工挖孔桩和钻孔桩造价高，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人工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。

1.1.3施工的便利性

施工速度快，工效高，工期短，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。并且成桩长度不受施工机械的限制， 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。

1.2预应力管桩的局限性

1.2.1用柴油锤施打管桩时，震动剧烈，噪音大，挤土量大，会造成一定的环境污染和影响。然而，采用静压法施工，就无震动，无噪音，但挤土作用仍然存在。

1.2.2打桩时送桩深度受限制，在深基坑开挖后截去余桩较多，但用静压法施工，送桩深度可以加大，余桩就较少。

1.2.3在局部冲刷作用较强烈的地方，缺少由软至硬过渡的风化残积土层，桩由上部软弱土层直接进入坚硬土层或强风化层，桩长较短时，桩侧的摩阻力较少，并且桩周的侧限很小，所以岩面倾斜度大,缺少由软至硬过渡的风化残积土层和强风化层,或强风化层较薄时，对预应力管桩的使用是有所限制的。

2、预应力管桩桩型的选择

预应力管桩桩型的选择：若持力层埋深较深．管桩以侧阻力为主。属摩擦桩或端承摩擦桩，一般选用PTC桩，长径比不宜大于80。当持力层埋深较浅，端承载力较大时。相应要求桩身强度较大，管桩宜采用 PHC桩或PC桩，以避免沉桩时最后将桩打碎，此时若中间层松软，则管桩的受力状态类似于柱，其长径比控制应更为严格，最佳长径比区问以30～6O为宜；由于有效预压应力的建立，打桩时桩身混凝土一般不会出现横向裂缝，设计人员在选用管桩桩型时，对于一般的建筑工程，当桩承受的水平力较小采用 A类即可，无需人为过分拔高。

3、预应力管桩的施工

预应力混凝土管桩的施工方法主要有锤击法、静压法、引孔打（压）法等。选择何种施工方法要根据场地条件(周边环境、场地大小、地质情况)来决定。下面就锤击法施工做一简要阐述：

3.1场地整理

根据现场的实地踏勘情况，进场后首先应进行施工场地的整理工作，主要包括地面表层的清理及平整，为管桩到场后的吊装堆放及桩机进场后的就位作好充分的准备，场地平整及清理采用人工配合机械作业。

3.2测量放线

根据桩的设计位置及测量控制网的布设，绘制出桩位图、及测量放样资料，按照国家测量规范，在实地放出桩中心点，便在桩位中心点地面上打入一支Φ6长约30cm的钢筋，使其露出地面5～8cm，再在其上扎一条红布条，作为样桩。在计划打桩的几个桩位上，用白灰在样桩附近的地面上画上一个圆形与样桩重合、大小为桩径，以方便插桩对中，确保桩位的正确。

3.3桩架就位

底桩就位前，按照设计图纸，应在桩身上画出以米为单位的长度标记，并按从下到上的顺序标明桩的长度，以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩锤击数。一般用多点吊将管桩吊直，先将桩头部分插入桩锤下面的桩帽内，再用人工扶住管桩下端将桩尖在白灰圈内就位。底桩就位后对中和调直这道工序对成桩质量起关键作用。“调直”，一是要使桩身垂直；二是要使桩身、桩帽、桩锤的中心线重合。并按规范要求底桩起吊就位插入地面时桩身的垂直度偏差不大于0.5%，否则不得开锤。测量管桩桩身包括打桩架导杆的垂直度，可用两台经纬仪在离打桩机15m以外成正交方向进行观察，也可以在正交方向上设置两根吊砣垂线进行观察校正，每台打桩机应配备一把长条水准尺，可随时量测桩身的垂直度。

3.4插桩并检查

管桩施工前应再次逐根检查，即检查混凝土桩有无严重质量问题，对管桩两端应清理干净，施焊面上有油漆杂物污染时，应清刷干净。桩压入过程中修正桩的角度非常困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，必须保持位置及方向正确。开始要轻压，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重压。桩的垂直度安排专人采用两台经纬仪进行监控，经纬仪应设置在不受打桩影响处，且大约互成90°的方向上，并经常加以整平，监测导架保持垂直，通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。

3.5锤击沉桩

首先打底桩时要加倍小心，同时要采取一些必要的技术安全措施，以防止表层土过于松软而造成整节桩一下子没在软土中，整个柴油锤落到地面甚至嵌入表土中，威胁人身安全，影响施工质量。其次要强调在锤击过程中，桩锤、桩帽、和桩身的中心线应重合，力戒偏打。沉桩较难下沉时，要检查桩架导杆有无倾斜偏心，桩身是否垂直，每根桩宜连续完成，以免难以继续下压。

3.6接桩

接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1―1.2 m时，即可进行焊接接桩。接桩时，上节桩找正方向后，对称点焊4―6点加以固定，管桩焊接施工应由有经验且有专业焊工证的焊工按照技术规程的要求认真进行，焊缝要均匀饱满，焊接后要等待规范规定的凉却时间后才能继续施工，以免焊缝处入土急冷后使接头处冷脆影响使用寿命，如果设计有防锈要求，焊缝还须做防锈处理。

3.7收锤

当桩尖被打入设计持力层一定深度时，施工人员便要考虑终止锤击的问题。过早停打，桩的承载能力可能达不到设计要求；过迟收锤，桩身、桩头可能会破坏。在停锤之前，施工人员一般需要获得桩身最后十击贯入度及最后1m沉桩锤击数等各种沉桩信息，如果符合事先确定的停打控制条件，即可收锤停打。收桩后要求进行多次的复压，以消除桩端土体回弹对桩极限承载力的削弱，且每次复压持续时间不少于1分钟，确保桩的承载力达到设计要求。

3.8检查验收

3.8.1在桩帽侧壁用笔标示尺寸，以厘米为单位，高度宜为试桩标准制定最后每阵贯入度的4～5 倍。将经纬仪架设在不受打桩振动影响的位置上对管桩贯入度进行测量。最后，用收锤回弹曲线测绘纸绘出管桩的回弹曲线，再从回弹曲线上量出最后三阵贯入度。

3.8.2当采用送桩时测试的贯入度应参考同一条件的桩不送桩时的最后贯入度予以修正。

3.8.3根据设计及试打桩标准确定的标高和最后三阵贯入度来确定可否成桩，满足要求后，做好记录，会同有关部门做好中间验收工作。

3.9成桩检测评定

预应力管桩在桩身质量检测合格的基础上，在成桩后根据设计要求过了休止期后，挖出上层土方后，一般需要采取动测法（即小应变）检测桩身的完整性，或者采取高应变法检测桩身的完整性和承载力，同时要根据设计要求做静载试验，以判定桩基的承载力是否达到设计要求。

结束语

预应力管桩作为一种相对成熟的工程产品，在国内的诸多工程中已得到了广泛的应用。随着工程技术人员施工经验的累积，预应力管桩将在未来的工程应用中扮演更为重要的角色。一方面严格落实现有技术规范、措施和有关经验，另一 方面在工程实践中不断改进提高其技术应用水平，就可以很好地控制预应力管桩的施工技术和质量，更好的在建筑工程中得到更为广阔的应用。

参考文献:

[1] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S]

[2] 徐至钧，李智宇. 预应力混凝土管桩基础设计与施工[M]. 机械工业出版社， 2005.

[3] 张大熊，先张法预应力混凝土管桩[M]，2001