预应力管桩与钻孔灌注桩在建筑施工中对比探讨

杜永辉

摘要：在我国建筑工程发展过程中预应力混凝土管桩以及钻孔灌注桩是两种常见的施工方式，并且两种施工方式在实际应用中优缺点也各不相同，只有依据工程的实际情况选择合适的施工方式，才能从根本上保证施工质量。文章主要以预应力管桩与钻孔灌注桩的优缺点为切入点进行分析对，并且以实际工程为例对钻孔灌注桩的施工细节进行分析，以望推动我国建筑工程的发展。

Abstract： Prestressed concrete pipe pile and bored cast-in-place pile are two common construction methods in the development of construction projects in China， and the advantages and disadvantages of the two construction methods are different in practical application. This paper mainly analyzes the advantages and disadvantages of prestressed pipe piles and bored piles， and analyzes the construction details of bored piles in order to promote the development of construction projects in China.

关键词：预应力混凝土管桩；灌注桩；优缺点分析

Key words： prestressed concrete pipe pile；cast-in-place pile；advantages and disadvantages analysis

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）02-0095-03

0 引言

建筑工程施工，预应力混凝土管桩以及灌注桩有应用的较为广泛，并且不同技术的应用环境也各不相同。因此，在施工中只有依据实际情况选择合适的施工技术，才能从根本上提高施工质量。

1 预应力混凝土管桩与钻孔灌注桩

预应力混凝土管桩主要是以施工现场预应力为基础，然后将其放置在1800℃、10大气压的蒸汽中进行养护所形成的一种空心圆筒混凝土预制构件，又被称为PHC管桩。可以从施工技术、混凝土强度等级方面进行划分，在施工中，可以施工人员可以直接在施工方案中所预设的桩位进行钻孔，然后把钢筋笼放入孔内并且注入混凝土所制成的构件称称为灌注桩，灌注桩都是圆形截面，在建筑施工中应用比较广泛，另外，还有人工挖孔、钻孔、嵌岩、干作业成孔、泥浆护壁成孔等不同形式灌注桩型。

2 应用条件分析

在施工过过程中，预应力混凝土管桩主要包含了：静压、锤击两种方式。此两种在选择中都具有一定的适用性，但是对于一些环境较为特殊工程时，预应力混凝土管施工质量有些欠缺。据相关研究表明，预应力混凝土管可以应用在软土层、砂土层、粘土层以及以风化岩基层等地质条件的环境下；一旦工程环境中出现孤石、无法清除的障碍物、基岩、岩溶发育层、密实碎土石等施工环境中可以采用灌注桩。并且在一些极特殊的特殊地质环境中，人工灌注桩所取得效果最为明显，具体的特殊地质条件分析：

①在一些表面柔软以及土层较厚的土层、土层有暗流、深坑等特殊环境的地质中，不能作为基础持力层；具有液化土层的施工现场，山区、坡地土层覆盖参差不齐的土层或者施工现场起伏度教大的土层可能会出现地表不均匀等情况。

②对施工现场的竖向承载能力要求比较严格，如果不能满足实际施工需求，就会导致荷载超出范围，导致施工现场产出现变形，从而对施工造成影响。

3 预应力混凝土管桩与钻孔灌注桩优、缺点对比分析

PHC管桩主要是以工厂功为基础，通过对各项施工环节进行严格控住所制造出的构件，质量能够得到保证。在应用中的主要优点为：单桩承载力较强、设计范围宽广，应用范围比较广泛，施工速度快、质量有保证、周期短、经济成本较低。另外，桩身抗打性能、穿透性都较强，在施工现场容易整理，能够保证使用场地的整洁，注意在工业民用建筑工程、港口工程、路橋工程建设中的应用较为广泛。和PHC管桩进行对比灌注桩的主要优点有主要表现在：

①灌注桩相对于PHC管柱而言，单桩承载能力略逊一筹，但是灌注桩在实际应用中可以进行单桩分布，并且各个单桩分布之间的距离大。

②灌注桩在应用中，环境适应能力较强，能够应用在各种复杂的地质条件以及施工环境中，并且在，硬度较大的持力层或者基岩压桩后，能够直观的看到整个施工过程地层的变化情况，工作人员能够依据施工实际情况对其中存在的问题及时进行处理，保证施工质量。

③灌注桩在施工中，所需要的设备简单、轻便、施工效率高，还可以进行多项同时施工。通过对一些简单的施工设备进行利用，就能够获取承载力较大的桩。另一方面施工中，不会产生噪音污染以及粉尘污染，也不会导致地面隆起或者侧移，能够保证施工现场以及周边环境、道路、地下设施等安全。

④灌注桩具有良好的经济效益，人工挖孔灌注桩的成本明显低于预制桩，并且对于钢筋配筋率也较低。

⑤灌注桩抗震性性能较好，不仅的竖向荷载能力较大，而且水平荷载能力也较大，因此，可以将其当做抗滑桩与支护桩应用在坡地抗滑以及建筑物基坑开挖施工中，同时还可以在基坑开挖为地下承重墙提供永久性的支撑。

预应力混凝土管桩在还实际应用中依旧存在许多缺点，主要包括：预应力混凝土管桩制造和施工设备成本较高，需要投入大量的资金；预应力混凝土管桩在使用锤击法施工时，会出现剧烈的振动，并且伴随有噪声污染，在静压法施工中，施工设备较大，不能自由进出施工现场；预应力混凝土管桩施工中会出现挤土效应；预应力混凝土管桩送桩能到达的深度局限性较为明显；在恶劣的地质条件下，预应力混凝土管桩基本都不会被采用。灌注桩的缺点为：在灌注桩所需要的施工现场作业较多，可能会对桩的质量造成一定影响，致使整个桩质量不稳定。经常会出现缩颈、断桩等质量问题；并且不能有效解决控制桩底沉渣问题。

4 钻孔灌注桩在施工中的应用

4.1 工程概况分析

选择某工程部分作为案例进行分析，桥梁总长度为2096m，并且一共分为12联。桥梁范围内两河河道基本呈现规则状，常年有水，并且走向稳定。桥梁顶部结构采用23×30m+40×35m预应力混凝土腹板小箱梁进行处理；下面使用双柱式墩，肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。整个桥梁工作一共有264根桩，其中32根桩，桩径设计我1.6m，均桩长55m，最长桩为75m。

4.2 施工工艺分析

①桩位放样；在实际施工中，为了提高桩位置的准确性，工作人员采用索佳SET-2100型全站仪对桩位放样进行施工控制，并且还在桩位之间采用钢尺进行核实，保证了桩位置的准确。如果桩位准确，那么在桩周围3-4m远处，并且不容易被设备以及工作人员干扰的位置进行护桩（护桩基本都使用混凝土浇筑进行固定），工作人员还要做好记录。如图1，工作人员采用A、B、C、D四个护桩，采用十字链线的方式保证其能够通过孔位中心O点，并且测量出OA、OB、OC、OD的距离，能够及时防止个别护桩被破坏对施工造成影响。

②钢护筒的埋设；在实际的钻孔桩施工时，钢护筒具重要意义，能够对桩位以及孔口进行固定和保护，因此，工作人员应该对其埋设质量进行控制，才能保证孔的质量。钢护筒要求硬度较强，并且筒壁不能漏水。在埋设工作前应该依据实际情况进行十字线护桩，采用人工施工的方式进行开挖；然后才能进行护筒吊放，还要依据十字线护桩对其进行相应的调整，保证护筒中心能够和桩位中心进行重合，及时对护筒平整度以及垂直度进行核实；在护筒周围回填粘土、分层夯实，尤其是护筒底部，能够防止漏浆；所有工作完成以后，才能把桩位十字线到原来位置，有助于提供钻机对位的准确性。钢护筒的埋设的具体数据见表1-表3。

③泥浆制作；泥浆的质量对于整个灌注桩施工质量都具有直接影响，因此，应该加强对泥浆制作工艺的控制，从根本上提高泥浆质量。泥浆的作用主要有：携砂、增加压力、巩固孔壁、冷却钻头等作用，在泥浆制作时，工作人员要选择黏土，并且还要依据实际情况对泥浆的相对密度以及粘合度进行测试，满足要求以后才能进行下一步工作。

④钻孔；钻孔是整个工程的核心部分，在前面两个步骤完成以后，就可以见钻孔施工，具体步骤如下：首先，工作人员通过对十字线护桩的利用确定孔中心，使用拼装或大吨位吊车将钻机设备运输到制定位置，在对位工作中，工作人员应该对设备底座进行控制，保证底座的平衡，符合要求以后才能进行施工；同时，还要对施工的设备底座平衡性进行检查，保证误差在5cm以内。其次，钻孔，在钻孔开始回时，应该先对钻杆进行控制，放入粘土，在设备护筒内旋转造浆，此时开启泥浆泵进行循环，等待泥浆搅拌均匀适当的降低转速，然后开始钻孔，保证成孔垂直、圆顺具有导向作用。在钻头下降得到1m以后，就可以开始匀速钻孔。另外，在钻孔工作中，工作人员还应该对土层情况进行观察，对不同土层采用不用的钻孔方式，主要是依据土层的实际情况进行选择。在钻孔施工中，需要一次成孔，不能中断，如果在施工中设备出现故障，工作人员应该及时将钻头提高，使其远离孔底部4-6m左右，能够防止孔出现坍塌现象。第三，在钻孔工作完成以后，应该及时对孔进行清理，在钻孔需要对导管的水密以及接头处的抗拉进行试验，满足要求以后才能应用到施工中，在孔清理过程中，工作人员应该将导管低端应该距离柱低端25-40cm，导管的顶部应该高出地面1-2m，并且还要将导管顶部进行密封，让泥浆自然流出。第四，混凝土的搅拌以及灌注，在混凝土搅拌时，工作人员应该对配比进行控制，保证混凝土的温度、稀释度都可以满足施工需求。混凝土搅拌完成以后，灌注工作中，工作人员应该及时将大漏洞以及导管进行衔接，然后将混凝土运输到大漏斗中，此時，工作人员应该对两种设备的接头、孔的情况等进行检查，满足施工需求以后打开闸门，让混凝土自然落下。

⑤钢筋笼的吊放施工；钻孔施工完成以后且钢筋笼吊放施工前，工作人员应该及时对检孔器（直径应该大于等于钢筋笼的直径，并且长度一般为孔径的3-5倍，同时重量还要满足实际的要求）进行全面检孔工作。一般来说，检孔器两端都是锥形，这样做的目的是为了方便下吊。检孔工作完成以后，工作人员可以使用泥浆泵对孔中的泥浆进行循环，保证泥浆比、沉渣厚度等可以满足钢筋笼下放的施工要求，同时，务必要进行二次清孔。钢筋笼吊放是整个钻孔灌注桩施工的难点。在施工中，钻孔工作完成以后要及时灌注混凝土，这就导致吊放钢筋笼工作不能联系进行施工。所以，都会将一根桩所有的钢筋笼分开成几节，采用钻机架子依次进行吊放焊接的方式完成施工。具体操作方式：第一，施工人员在钢筋笼上使用3个桩同标号的圆形垫块进行固定每个桩的间隔3-4m左右，此种方式的主要目的是保证保护层厚度能够满足施工需求，然后将钻机架子缓慢向后移动1/2D（D为孔径），这样做的目的是为了保证钢筋笼下放过程中可以处于垂直状态。如果第一节钢筋笼顶端和护筒顶顶端相差1m时，可以采用两根钢管插入钢筋笼中能够将其固定在护筒上。此时可采用钻机将第二节钢筋笼吊起，并且保证第一节钢筋笼顶端和第二节钢筋笼底部可以按照预设位置进行放置，同时还要对垂直度进行校正。符合要求以后可以立即进行现场焊接施工，需要注意的是对同一截面接头数量以及搭接焊长度进行控制，保证其合理性，符合要求以后才能继续下放，按照这样的方式直到最后一节钢筋笼施工结束。

⑥钻孔桩混凝土浇注过程中堵管、断桩问题的应对措施。

通常来说，气堵是较为常见的问题，混凝土以满管状态下落过程中，就会导致管内空气被压缩，此时如果导管外部水的压力以及混凝土压力相同，就会出现气堵现象。主要解决措施有：第一次进行混凝土浇注时，应该及时在水平面上面部分的导管中间开孔，主要目的是为了排气，当混凝土下落时，多余的气体就会排出，从而避免出现气堵。

出现断桩问题主要导管埋置的深度不能满足施工需求，致使导管拔出过程中出现拔断现象就会形成泥浆隔层。应对措施：工作人员应该及时对导管埋置的深度进行控制，并且及时对混凝土面标准高度进行测量，将导管埋置深度控制在2-6m，还要定期对导管进行压力测试，对于使用时间长或者壁厚较薄的导管应该及时进行更换，保证导管强度可以满足施工需求。

5 总结

综上所述，在建筑工程施工过程中，预应力管桩与钻孔灌注桩是两种应用较为广泛的施工技术，优点以及缺点较为明显，在工程施工中，施工人员应该依据施工现场的实际情况选择合适的施工技术，才能从根本上提高施工质量，促进建筑工程的发展。

参考文献：

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