结合工程实例谈谈预应力高强混凝土管桩的应用

王贤权

摘 要：随着建筑技术的发展，在基坑工程中，有很多种桩基形式可以选用。由于不同的桩基形式，对应不同的适应条件，选择合理的桩基形式，对于保证施工安全、缩短工期、减少建设投资等方面，有着至关重要的作用。本文结合工程实例，谈谈预应力高强混凝土管桩的应用。

关键词：基坑;桩基形式;预应力高强混凝土管桩

中图分类号：TU47          文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）05-0141-03

预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩），有很多优势：单桩承载力高，设计选用范围广，对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强，单桩承载力造价便宜，吊装方便，接桩快捷，施工速度快，工效高，工期短。但是也有自己的局限性：预应力混凝土管桩对运输和临时堆放要求高;预应力混凝土管桩需穿越较厚的粉土粉砂层或硬塑粘土层，沉桩困难，严重的会发生管桩压不下或压力过大桩身碎裂等。本文结合工程的特点和基坑的实际情况，对桩基形式的选择进行分析，谈谈预应力高强混凝土管桩的应用。

1工程概况及基坑周边情况

1.1 工程概况

工程主体结构有八层，地下室有一层，采用桩基础，建筑面积大概5000平方米;工程±0.000m处对应绝对标高25.800m，周边场地整平标高为25.400m，基坑设计计算深度为5.10m～6.70mm;基坑大致为方形，周长大概168m，开挖面积约1770m?;按照《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012） ，基坑支护结构的安全等级为一级，变形控制40mm以内。

1.2基坑周边情况

基坑的主要特点，就是基坑四周很近的距离内都有建筑物，在开挖基坑及桩基础施工过程中，存在一定的危险性，会危及原有建筑物的结构安全，比如可能会引起建筑物的不均匀沉降，墙体开裂等。具体的情况如下：基坑北侧的A楼，筏板基础，基础埋深3.5米，6层框架结构，基坑开挖边线距离房屋的最短距离为4.4米;基坑东侧的B楼，箱型基础，基础埋深5.3米，主体17层局部20层的框剪结构，基坑开挖边线距离房屋的最短距离为4.3米;基坑南侧的C楼，距离C楼较远，约11.9米，但是距离C楼的围墙最近处只有2.9米;基坑西侧的D楼，条形基础，基础埋深1.0米，混合结构，基坑开挖边线距离房屋的最短距离为7.9米。如下图所示，蓝色线条为基坑边线，红色线条为基坑与周围建筑物的距离。

总的来说，本工程距离西侧D楼和北侧A楼较近，且均为浅基础，需要重点保护。施工期间，基坑周边为正常使用的建筑物，周边管线已经密设，管道变形需严格控制。

2桩形式的选用

2.1 桩基类型

桩基础施工技术指的是在建筑工程项目的施工过程中所使用的一种由集装和连接于桩顶的承台共同组成的地基土体结构处理的施工技术类型[1]。对于桩基的类型，划分方法很多。从受力原理上说，根据基础受力的情况，有摩擦桩和承载桩。摩擦桩是利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩，大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深。端承桩是使基桩坐落于承载层上（岩盘上）使可以承载构造物。按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。预制桩是通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。优点是材料省，强度高，适用于较高要求的建筑，缺点是施工难度高，受机械数量限制且施工时间长。灌注桩，首先在施工场地上钻孔，当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。优点是施工难度低，尤其是人工挖孔桩，可以不受机械数量的限制，所有桩基同时进行施工，大大节省时间，缺点是承载力低，费材料。

2.2 桩基形式的选用及确定

桩型的选择应根据建筑物的使用要求、上部结构类型、荷载的大小其及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定[2]。

本工程地质勘察的情况，如下表。基坑侧壁为1层杂填土、2层粉质粘土夹粉土 ，坑底大部分落在2层粉质粘土夹粉土中。基坑4层及5层以下土层为含水层，存于④层及⑤层砂土层中的地下水为承压水。

结合工程的地质和基坑周边情况，初步确定在灌注桩、预应力管桩两种桩型中选一种。

其中，人工挖孔灌注桩，先采用人力作业的方式开挖成孔，然后下放钢筋笼，最后浇筑混凝土。人工挖孔桩施工时，扰动小，没有挤土效应，噪音也较小，比较适合本工程。且施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强，造价较为节省，但是对于地下水要求较高。考虑到工程距离长江边不到300米，开挖过程中，由于地层中水位较高，开挖时会让四周的水充入桩孔内，可能会引起塌孔，或者沉渣厚度过大从而影响后期的混凝土浇筑，这些都会影响人工挖孔桩的正常施工。尤其是工程的土层中，有粉土层和粉砂层，发生流砂和井漏的概率比较高。如果结合井点降水进行施工，周围的作业面收到严重制约。

预应力高强混凝土管桩，采用先张预应力离心成型工艺制成一种空心圆筒型混凝土预制构件，桩身所用的混凝土等级一般是C80以上，所以桩身强度高，从而单桩承载力较高。由于PHC 管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70% ～80% ，桩侧摩阻力提高20%～40% 。因此，PHC 管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高。PHC 管桩是由侧阻力和端阻力共同承受上部荷载，可选择强风化岩层，全风化岩层，坚硬的粘土层或密实的砂层（或卵石层）等多种土质作为持力层，且对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。沉桩质量可靠 PHC 管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠;运输吊装方便，接桩快捷;机械化施工程度高，操作简单，易控制;在承载力，抗弯性能、抗拨性能上均易得到保证。PHC管桩施工方法主要有锤击和静压两种：其中静压法施工是通过压桩机的自重和桩架上的配重作反力将PHC管桩压入土中的一种沉桩工艺，在沉桩过程中，压桩力可直观、安全、准确地读出并自动记录下来，因而对桩承载力控制及判断精确度高;桩身质量及沉桩长度可用直接手段进行监测，人为干扰因素少。锤击法沉桩震动剧烈，噪音大，对周边环境影响大，这是锤击法的一大弊端。而静压法施工，无震动，无噪音，很适合在市区及其他对噪音有限制的地点施工。

综上，结合基坑较近的距离内，四周既有建筑物要正常运行和办公，且距离长江边不足300米，地下水情况较为复杂，综合判断，本项目采用预应力高强混凝土管桩，施工方法采用静力压桩的方式进行。

3 预应力高强混凝土管桩施工中、后期的沉降观测

为了更好地保证基坑周围建筑物的安全，能够在施工过程中更好地直观了解到基坑周边管线、建筑物、冠梁等的变化情况，在布置观测点时，严格按照规范的要求。对基坑周边建筑物及道路监测点进行沉降监测，对基坑冠梁及立柱监测点进行水平位移及沉降监测，对基坑支护桩测斜孔进行了深层侧向位移监测，对基坑内支撑应力监测点进行应力监测。以基坑周边建筑物及道路监测为例，重点关注两个指标，一个是累计沉降量，以及当日的沉降速率。考虑到沉降在基坑施工完成后，还会继续进行，对基坑的跟踪检测按照：主体封顶后一年内，每三个月一次;主体封顶后第二年，每半年一次進行实施。下表是最后一次的沉降观测值（由于点数较多，截取了部分数据）。从观测数据来看，完全符合规范的要求。

4结语

总的来说，对于目前国家提出的棚改概念，将会有越来越多的老城区改造项目。而这些项目若涉及基坑开挖，基础重做，很大可能都会面临基坑周围都是既有老建筑的情况，而在这种情况下，保护原有建筑物不被影响，控制沉降，尽量少扰动原有建筑物基础等方面，预应力高强混凝土管桩就可能发挥出较大的优势。

参考文献：

[1]陈天宇.建筑工程施工中桩基础技术的应用及实施要点[J].低碳世界，2017（06）：164-165.

[2]崔晓军.浅谈各种桩基础及其适用范围[J].建材技术与应用，2011（02）：39-41.