预应力混凝土管桩基础设计分析

杨爽

摘要：为进一步落实绿色发展的原则，城市建设中应充分利用预应力混凝土管桩技术。基于此，本文对预应力混凝土管桩的应用优势展开分析，并在此基础上对承载力取值、桩型桩径桩长设计、沉桩控制、偏差控制、桩基验收以及裂缝处理等设计环节加以讨论，明确预应力混凝土管桩基础适应的环境范围。

关键词：预应力混凝土管桩;基础设计;承载力

引言

现阶段，预应力混凝土管桩技术凭借其突出的应用优势得到了广泛认可，其应用不仅可以有效减少因粉尘、噪音所带来的环境污染问题，同时还可以降低造价成本，促进经济效益的提升。因此，为进一步提升施工项目质量，相关人员应不断提升对预应力混凝土管桩技术的重视，并实现其设计环节的逐步优化。

一、预应力混凝土管桩的应用优势

现阶段，预应力混凝土管桩施工技术凭借其无污染、噪声低、进度快、成本低的优势在我国很多处于发展前列的城市加强了应用，而这也进一步代表着桩基础施工新时代的开启[1]。具体来说，其应用优势主要集中在以下几方面：第一，预应力混凝土管桩技术的应用可以最大限度地削弱施工噪音，避免市区施工对居民生活造成不良影响;第二，相较于传统的桩基础施工技术，预应力混凝土管桩技术的应用可以尽可能减少振动，因此更适用于危房以及精密仪器的应用环境;第三，通过相关技术的应用可以大大削弱以往沉桩技术应用过程中所造成的大气污染和环境污染，促进绿色建筑施工理念的落实;第四，预应力混凝土管桩施工技术在应用过程中并不需要大量水泥、砂石等原材料，因此可以很大程度上保证施工现场的整洁有序;第五，预应力混凝土管桩在施工之前是由工厂进行定制，完善的生产环境与精密的生产流程大大降低了出现质量问题的概率，同时在运输环节也会开展严格的质量检查，避免了断桩、缩径等施工质量问题的出现;第六，工程整体的进度较快且工期较短，完工七日之后就可以开展相应的静荷载试验，并且可以呈现出良好的施工成效;第七，考慮到静压桩桩身所受冲击力的削弱，因此可以根据工程实际情况降低其含钢量乃至做成空心筒样式，最大限度实现成本的节约;第八，静力压桩机的应用提升了整体工程的机械化水平与自动化水平，不仅可以有效降低施工人员的劳动强度，还可以为整体施工质量提供保障;第九，在地基条件不变的情况下，相较于灌注桩，单桩在承载力方面具有显著提升。

二、预应力混凝土管桩基础的设计要点

预应力混凝土管桩技术已经成为当前十分常见的施工方法，其核心在于通过预应力技术以及高性能混凝土来促进整体技术水平的提升。预应力混凝土管桩施工技术在实施的过程中主要是通过静压模式来完成预制管桩的处理，从而最大限度地满足其标高与承载力方面的要求。

（一）承载力取值

判断承载力取值是落实预应力混凝土管桩技术的基础环节，结合《建筑地基基础设计规范》中的具体规定来看，可以根据地勘报告和规范计算公式进行估算，同时还可以进行单桩静载试验以得出更加准确的数值。单桩静载试验是将竖向荷载传递到建筑物基桩上，并对其桩顶沉降情况进行观察，最终得出单桩竖向抗压承载力特征值等参数。在实际开展施工的过程中，单桩静载试验体现出更加突出的优势，不仅可以避免受到各种外部因素的影响，同时还可以提升参数计算的准确性，确保其可以最大限度地满足施工现场地质环境需求，实现预应力混凝土管桩基础结构合理性、安全性、经济性的统一。

（二）桩型、桩径、桩长设计

桩型、桩径、桩长设计将对最终的施工成效产生直接影响，因此应确保其选择的合理性。一般来说桩型可以按照强度等级分为预应力混凝土管桩（代号PC）桩和预应力高强混凝土管桩（代号PHC）桩，而桩径则主要包括300、400、500、550、600mm等规格。很多时候在选用预应力管桩的时候，其成本会占据总体成本的较大比重，进而可以根据实际需求与以往施工经验来确定更加精准的桩型，以获得较为突出的综合经济价值。设计人员在选用合理桩型的时候应通过多方案比较提升桩型与桩径的适配度，同时还需要加强对施工可行性的考量。除此以外，设计人员在确定桩长的时候应充分根据桩端持力层复杂程度在深浅不同区域试压预制桩，并根据地勘报告提供的数据情况进行估算取值，进而得出最准确的桩长，提升基础结构的有效性[2]。

（三）沉桩控制

静压沉桩施工中应结合地质报告得出静压沉桩的控制标准，保证其压桩力应在单桩竖向承载力特征值的2倍以上。在达到相应的压桩力要求之后应进行持荷5min，以达到相应的稳定状态，控制沉降范围在0.1mm以内。

（四）偏差控制

在实际开展预应力混凝土桩施工过程中，应充分加强对桩偏差的控制，其中主要涉及到两个方面：第一，垂直偏差控制。根据《建筑桩基技术规范》相关规定来看，其垂直偏差允许的范围是±50mm，而超过这一范围将会导致施工损失。因此施工单位在施工过程中应结合地质需求调整桩的配桩长度，同时保障高程满足结构安全性需求。第二，水平偏差控制。在对每根桩位的水平偏差进行控制的时候，有着不同的误差控制标准，其中桩数1～3根的偏差范围为100mm;4～16根为1/2桩径;超过16根的时候则为中间桩1/2桩径，外边桩1/3桩径。在此过程中，设计人员应对偏差允许值进行强调说明。

（五）桩基验收

《建筑桩基检测技术规范》中对单桩承载力相关检测工作做出了完整规定，通过静载试验法利益来实现最直接、可靠的检验。在条件不变的情况下，试桩数量应在桩总数的1%以上，并确保不少于三根。与此同时，施工单位还应进一步对施工工艺参数和最终压力值等参数进行测定，并做好相应的施工记录。

（六）裂缝处理

虽然预应力管桩具有强度高、制作周期短等优势，但在施工实践中也存在受剪能力差的不足之处，因此往往会因为垂直度偏差以及挤土等方面的原因而产生裂缝。针对存在裂缝的管桩需要先进行纠偏，再进行灌芯处理，同时在设计的时候应最大限度地加强其垂直度控制，避免不必要的经济损失。

三、预应力混凝土管桩基础适应的环境范围

在开展预应力混凝土管桩基础设计的时候应充分明确其适用环境，同时对不适宜的环境进行精准避开。总体来说，不宜采用预应力混凝土桩的工程条件主要包括以下几方面：第一，过多的孤石与地下障碍物会阻碍预制桩的下沉，同时还会引发桩身偏离原位或倾斜。第二，密实的砂层或碎石层对闲置预制桩下沉，并提升整体施工的难度。第三，石灰岩地区也不宜应用该技术。

结语：综上所述，预应力混凝土管桩技术的应用对提升工程环保性能、降低成本、提升质量都起到了显著作用，因此在预应力混凝土管桩基础结构设计阶段，设计人员应重点把控承载力取值、桩型桩径桩长设计、沉桩控制等环节，为提升技术实施成效奠定基础。

参考文献：

[1]蔡建兵.PHC预制管桩桩基础施工技术的实际应用[J].四川水泥，2020（05）：140+179.

[2]彭丁星，付成刚，谭永.高强预制管桩静压穿透厚粗砂层施工技术[J].施工技术，2019，48（S1）：127-130.