浅谈预应力混凝土管桩的施工和设计方法

王仁相

摘 要：预应力混凝土管桩是一种近十年来应用较广的新型地基处理技术，预应力混凝土管桩具有施工工期短、适用范围广、单桩承载能力强、成桩质量可靠等诸多优点，在高层建筑、大型桥梁和铁路建设中得到了广泛的应用。文章对预应力混凝土管桩进行了概述，说明了预应力混凝土管桩的分类，介绍了预应力混凝土管桩的施工，阐述了预应力混凝土管桩的应用领域，提供了预应力混凝土管桩设计的方法，希望可以推进预应力混凝土管桩技术的应用。

关键词：建筑施工；预应力混凝土管桩；地基工程；应用范围；设计方法

在建筑科学和材料科学大发展的前提下，经过建筑业数十年的不懈努力，建筑新观念和新理论正逐步应用于建筑施工的各个方面和领域。新材料、新设备和新工艺的使用不但提高了建筑施工的质量，而且大大提升了建筑施工的速度，成为建筑业飞速发展的推进器。预应力混凝土管桩是一种近十年来应用较广的新型地基处理技术，是通过预制桩柱提高地基土的力学性质，达到提高地基承载能力的目的，预应力混凝土管桩具有施工工期短、适用范围广、单桩承载能力强、成桩质量可靠等诸多优点，在高层建筑、大型桥梁和铁路建设中得到了广泛的应用。做好预应力混凝土管桩施工工作应该从预应力混凝土管桩的定义入手，正确划分预应力混凝土管桩的类型，熟悉预应力混凝土管桩施工的要点，掌握预应力混凝土管桩应用的领域，通过科学施工和合理设计提高预应力混凝土管桩的相关工作，进一步推进预应力混凝土管桩技术的普及，实现预应力混凝土管桩施工质量的提升。

1 预应力混凝土管桩的概述

预应力混凝土管桩是一种新兴的桩基处理技术，采用先张预应力，掺加高效减水剂的办法，通过高速离心蒸汽养护的工艺制作一种空心圆筒细长的混凝土预制桩。预应力混凝土管桩的作用是将建筑物的荷载传给地基土深处，预应力混凝土管桩有一定抗弯、抗压性的能力，是传导建筑重力的受力杆件。预应力混凝土管桩具有施工简便、单桩承载力高、应用范围广、桩身耐受性强、质量检查方便、成桩质量可靠等优点，是近一段时间大型桥梁、高层建筑和铁路工程的主要桩基技术。

2 预应力混凝土管桩的分类

2.1 根据混凝土强度分类

预应力混凝土管桩按照桩身混凝土强度等级分为：高强预应力混凝土管桩（PHC桩）、预应力混凝土管桩（PC桩）和预应力混凝土薄壁管桩（PTC桩）三种类型。

2.2 根据沉桩方式分类

预应力混凝土管桩的沉桩方式有两种，一种是依靠机械锤击使预应力混凝土管桩沉入地基土中；一种是依靠桩机静压力将预应力混凝土管桩沉入地基，上述可以简称锤击预应力混凝土管桩和静压预应力混凝土管桩。

3 预应力混凝土管桩的施工

预应力混凝土管桩施工时，首先在预应力混凝土管桩工地上沉入第一节桩，通过焊接再驳接第二节预应力混凝土管桩，按照这样的顺序依次将预应力混凝土管桩沉入地基土中，直至达到设计标高为止。

4 预应力混凝土管桩的应用

4.1 预应力混凝土管桩的应用范围

预应力混凝土管桩一般应用于各类软土、填土、一般粘性土、粉土、松散及稍密的砂性土，桩身进入厚层老粘性土、碎石土、中密及中密以上砂类土、强风化岩以及中风化极软岩一定深度后，可以将受力传导到地基中。

4.2 预应力混凝土管桩在特殊地段的应用

当预应力混凝土管桩施工地层在深厚淤泥、淤泥质土，且基础埋深较大时，应经过技术经济比较，确定预应力混凝土管桩基础的适用性。预应力混凝土管桩不适用于含孤石和障碍物较多且不易清除的土层，也不适用于桩端以上存在难以穿透的坚硬土层的场地。

4.3 预应力混凝土管桩应用的要点

首先，预应力混凝土管桩不应将石灰岩、微风化岩及中风化硬质岩石作为桩端持力层。其次，当预应力混凝土管桩施工地层出现硬质岩残积土及强风化层很薄时，应该做先期的探查。最后，预应力混凝土管桩施工底层为深厚淤泥及淤泥质土时，预应力混凝土管桩的长径比不宜大于60。

5 预应力混凝土管桩的设计方法

5.1 单预应力混凝土管桩承载力特征值的计算

单预应力混凝土管桩承载力特征值的计算公式为：Ra=1KQuk。其中，Ra为按场地土计算的单桩竖向承载力特征值；Quk为单桩竖向极限承载力标准值；K为安全系数，取值为2。单预应力混凝土管桩竖向承载力特征值的估算公式为：Quk=u∑qsikli+qpkAp。其中，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；qpk为极限端阻力标准值；Ap为桩底端横截面面积（桩尖水平投影面积）；u为桩身外周边长度；li为桩穿越第i层土的厚度。

5.2 复合预应力混凝土管桩基承载力特征值的计算

复合预应力混凝土管桩基承载力特征值的计算公式为：fspk=mRaAp+β（1-m）fsk。其中，fspk为复合地基承载力特征值，kPa；m为面积置换率；Ra为单桩竖向承载力特征值，kN；Ap为桩的截面积；β为桩间土承载力折减系数；fsk为处理后桩间土承载力特征值。

6 结语

综上所述，经过建筑业数十年的不懈努力，建筑新观念和新理论正逐步应用于建筑施工的各个方面和领域，不但提高了建筑施工的质量，而且大大提升了建筑施工的速度，成为建筑业飞速发展的推进器。预应力混凝土管桩是一种近十年来应用较广的新型地基处理技术，具有施工工期短、适用范围广、单桩承载能力强、成桩质量可靠等诸多优点，在高层建筑、大型桥梁和铁路建设中得到了广泛的应用。做好预应力混凝土管桩相关工作应该了解预应力混凝土管桩定义，明确预应力混凝土管桩的分类，通过把握预应力混凝土管桩技术的应用，做好预应力混凝土管桩的计算，通过技术和管理的控制，实现预应力混凝土管桩施工质量的提升。

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