预应力混凝土管桩的应用实践

阳习胡

（建华建材科技（江苏）有限公司 江苏 镇江 212000）

0 引言

预应力混凝土管桩成桩质量好、承载力高，有其不可比拟的优势特点，要重点探讨预应力混凝土管桩的应用实践，运用静压预应力混凝土管桩技术大幅提高桩基础的单桩承载力，提高成桩率，避免桩身破损的问题。

1 预应力混凝土管桩的结构设计

预应力混凝土锥形管桩也即先张法环形预应力混凝土锥形管桩，呈圆锥形的外形，锥度为1：75，相关技术结构设计参数有：长度6～14m、锥形管桩外径190mm、壁厚60mm，钢筋的张拉应力为994MPa，当钢筋直径分别为7.1mm、9.0mm、10.7mm、12.6mm 时，其对应张拉力为39 760N、63 620N、89 460N、124 300N。锥形管桩的混凝土有不同的强度等级，以PHC 桩、PC 桩、PTC桩为例，其强度等级分别为C80、C60、C70。

2 预应力混凝土管桩应用工程实践分析

2.1 工程概况

某商住楼预应力混凝土锥形管桩基础工程采用ф400、长度8-15m 的管桩，共计358 根，单桩竖向极限承载力标准值为1815kN，施工终压力值为2200kN。压桩工艺方法主要选取液压静力压桩的方式，由压桩机、板车、汽车吊等设备进行操作。通过计算分析可知，工程采用锥形管桩明显节约造价成本，比等径管桩节约资金约百万元[1]。

2.2 管桩施工组织管理

要做好管桩施工前的准备，包括机具准备和材料准备等，依照垂直和水平运输方案组织机械进场和组装调试，桩基轴线由基准线引出，并设置不少于2 个的水准点，桩位偏差在±10mm 以内。

具体施工方法为：

（1） 桩架准备。预先进行桩架的组装就位准备，并做好桩架的压桩位置检查，通过调试使之保持平衡状态。

（2） 起吊插桩。通常采用单绳起吊插桩的方式，吊点位于距离桩顶800～1200 处，匀速起吊；还要避免桩与钢梁的碰撞损伤，可以利用悬挂于桩架的旧轮胎进行缓冲，使之面向吊桩一侧的水平钢梁表面，达到预期的缓冲效果。同时，要注意桩下端与桩点之间垂直对正，具体操作方法为：将桩插入桩架—送至桩孔—平旋180°，注重控制垂直偏差，通常要控制在0.5%以内。

（3） 沉桩。采用由内而外、先浅后深、先长后短的顺序，进行沉桩压入操作，使沉桩始终保持轴心受压状态，使之具有一定的受压状态、桩身沉入速度和桩身高度，并要注重送桩器与桩的中心线偏差控制，要将其控制在10mm 以内。

（4） 接桩。通常采用焊接接桩的方式进行施作，采用四面点焊的连续施焊方法，使接桩的上下节桩轴线保持一致，轴线的重合偏差要控制在10mm 以内。

（5） 沉桩控制。根据试桩数据确定沉桩的终压值，当桩长不满足条件时，可以在桩自身强度允许的条件下提高终压值10%～15%。当压桩至终压值后卸荷，稍微静置后再进行复压，达到终压值时观测桩身的沉降及反弹情况，待桩身沉降及反弹值之差在20mm 以内之后，再终止压桩操作。

要在施工中保证管桩的质量，逐根检查混凝土桩的上下端板平整度，保证混凝土桩身的质量和圈板焊接质量。在施工中要严格控制桩机的垂直度，避免带桩调整桩机的现象，务必在脱离桩体之后再行调整，并在抵达终压值时立刻回油卸载。

2.3 合理运用预应力混凝土管桩施工技术

预应力混凝土管桩施工主要采用静压法植桩，选用参与压桩的液压缸和配套液压系统构成的准恒功率系统，降低压桩机的能耗，提高压桩施工速度，增强压桩力。并采用新颖的“边桩、角桩处理装置”，便捷处理距离建筑物墙体较近的“边桩”，解决“角桩”施工存在的问题，提高桩机的适应性。同时，施工采用新型步履式行走机构，利用其特殊的回转补偿装置和回转自动复位功能，实现桩机的纵横移动和回转，大幅降低施工阻力，减少辅助作业时间成本，提高机构运行的灵活性和可靠性。在施工中以夹桩箱和夹桩钳口夹持管桩，使之具有良好的稳固牢靠性能，降低桩身的受损几率[2]。

2.4 加强管桩施工质量检查

要注重预应力混凝土管桩植桩前的质量检查和检验，核查管桩的桩径、长度、类型及根数，检查桩头与桩纵轴的垂直度及桩身的弯曲情况，并重点检验管桩是否存在纵、环向裂缝的质量缺陷。

管桩基础施工质量的检查检验尤其重要，要保证桩身的垂直度，使其偏差在1%以内。并要保证桩顶的标高，将其偏差控制在±10mm 以内。同时，对于封口型桩尖的管桩而言，可以将低压电灯泡沉入管桩内腔进行照射，直观可视地察觉锥形管桩存在的缺陷；对于开口型桩尖的管桩而言，可以选用动测法检查桩身质量。

要采用现场静载荷试验法或高应变动测法，检测管桩基础工程的单桩竖向承载力，试验中的锚拉桩必须加固试桩的顶部，并不得选用工程桩。对于静载检测不合格的要进行加倍复检，仍不合格则采用高应变分理处测法进行抽样检测，并提出针对性的补强措施。

2.5 注重管桩质量问题的防治

要充分关注和重视管桩的常见质量问题，及时针对性地加以防治，具体包括以下内容：

（1） 端头钣倾斜。端头钣倾斜会导致桩头混凝土出现应力集中的现象，其成因主要是钢筋定长切断不准，使镦头后部受拉钢筋长度不一致；或丝杆与拉头平面不相垂直而导致的。

（2） 桩身弯曲。由于主筋定长切断不准导致混凝土横截面受压不均匀，使桩混凝土横截面处于偏心受压的状态，削弱了桩的承载力。

（3） 管桩环裂、纵裂。主要是指管桩出现裂缝的质量问题，对于管桩环裂而言，可以通过适当多配筋的方式增加混凝土的预压应力，并要在起吊、翻动、运输、拖拽的过程中，尽量减小动荷载。管桩纵裂是一种不可愈合的初始结构裂缝，可以通过适当调整离心角度的方法，尽量保持充分的倒浆作业，使之保持较长的静停时间，并注意控制环境的湿度条件。由于管桩的外表面纵裂会损坏管桩的耐久性能，要在管桩蒸汽养护的过程中加以控制，注重降压、降温过程的控制，要在降温后期将釜门开启，待管桩温度与釜外的温度达到适宜温差条件时，再缓慢拉出桩车，以每小时0.2～0.25MPa 的降压降温速度为宜，并使降温后的管桩温度与外部温差在80℃以内，规避和解决管桩纵裂的质量缺陷。还可以在釜边建一条保温“窑”（棚），使管桩在“窑”（棚）内徐缓冷却，有效提高蒸压釜的利用率[3]。

3 结语

综上所述，预应力混凝土管桩单桩承载力高、易于布桩、吊装轻便，成桩质量监测简便，较好地体现出工程应用的适应性。未来还要在工程实践中不断探索和发展，不断创新预应力混凝土管桩施工机械，应用更加先进的设计和施工技术，并在工程实践中深入探讨复合胶凝材料、特种水泥的应用，并加强高频振动离心技术、大直径管桩制造技术的研究，更好地满足工程实践的需要。