试论预应力管桩在工业与民用建筑中应用

侯 琳， 李竞克

河南建筑职业技术学院（450007）

预应力混凝土管桩与其它桩型相比,有桩身质量稳定可靠、强度高、穿透能力强、施工快捷方便等优点。由于技术因素和经济因素的缘故,成了珠江三角洲沿海一带最优先推广使用的桩型。

预应力混凝土管桩（以下简称预应力管桩或管桩）可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。

管桩按混凝土强度等级和壁厚分为预应力混凝土管桩（代号为PC）、预应力高强混凝土管桩(PHC)和薄壁管桩（PTC）。PC桩的混凝土强度不得低于C50,薄壁管桩强度等级不得低于C60，PHC桩的混凝土强度等级不得低于C80。

管桩按外径分为 300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm、550 mm、600 mm、800 mm 和 1000 mm 等规格，实际生产的管径以 300 mm、400 mm、500 mm、600 mm为主。我公司目前以直径400mm、外径600mm为主，管桩全是工厂化生产,常用节长8～12m，98年上海三航局预制厂为适应深水港码头建设的需要，生产节长30m的管桩，还根据设计使用的要求，少量生产4～5m的短节桩。管桩按桩身抗裂弯矩的大小分为A型、AB型和B型。A型的有效预应力约为 3.5～4.2 MPa，AB 型为 5.0 MPa，B 型约为 5.5～6.0 MPa,一般管桩有4～5 MPa的有效预应力,打桩时桩身混凝土可有效地抵抗仃桩拉应力,所以，对于一般的建筑工程，选用我国规定的A或AB型的管桩就可以。每节管桩在管桩表面距端头1.0m左右的地方都有出厂标记。

预应力管桩的优点在于成桩质量有保证，施工迅速，对周围的环境污染比较少,功效较高。预应力管桩由工厂制成，是离心混凝土管且一般都用蒸汽养护，混凝土质量有保证。

预应力管桩相对于锤击沉管灌注桩最大的优点在于不会出现颈缩和吊脚,因为管桩桩身强度高，加上有一定的预应力，桩身可承受重型柴油锤成百上千次的锤击而不破裂，而且可穿透5～6m的密集砂隔层。预应力管桩施工方便，技术要求不高。桩队根据图纸对好桩机，先试打或试压几根，以求得出最优的配桩数,然后其余的就按照定好的配桩数埋头猛打／猛压。接桩一般采用焊接，找两个焊工同时对桩头埋钣施焊，再经过8～10min就又可以开工，比起硫黄胶泥又方便又快。管桩突出地面部分可以锯掉,也可以敲掉。管桩还有一个优点就是你想要多长就可以接多长,不比沉管灌注桩，不必忧虑太短到不了持力层。

管桩的耐腐蚀性比方桩高。原因在于管桩是用离心法+钢模板+蒸养制成的,离心法保证了混凝土的高度密实，钢模板保证了管桩的尺寸，蒸养保证了混凝土的强度。管桩的表面非常光滑（当然在模板接合处有一道凸起的水泥条），用手摸上去感觉不像是混凝土制品，混凝土的密实度是混凝土制品中（包括现浇混凝土结构）最好的，管桩的强度高，一般为 C50～C60。

不宜应用管桩的工程地质条件:

1）石灰岩(岩溶)地区

石灰岩不能做管桩的持力层，除非石灰岩上面存在可作管桩持力层的其他岩土层。大多数情况下，石灰岩上面的覆盖土层属于软土层,而石灰岩是水溶性岩石（包括其他溶岩）几乎没有强风化岩层，基岩表面就是新鲜岩面，十分坚硬，且表面一般都不平整，管尖一接触到岩层，经常沿倾斜的岩面滑移，造成桩尖断裂。

在岩溶地区打桩，时常可见到一种打桩的假象:当一根桩的桩尖附近的桩身混凝土被打碎以后,破碎处以上的桩身混凝土随着上部锤击打桩而连续不断地破坏，表面上看，锤击一下桩向下贯入一点,实质上这些锤击能量都用于破坏底部桩身混凝土并将其碎块挤压到四周的土层中,打桩入土深度仅仅是个假象而已。

2）从松软突变到特别坚硬的地层

大多数石灰岩地层也属于“上软下硬，软硬突变”的地层，但这里指的不是石灰岩，而是其他岩石如花岗岩、砂岩、泥岩等等。一般来说，这些岩石有强、中、微风化岩层之分，管桩以这些基岩的强风化层作桩端持力层是相当理想的，不过有些地区，基岩中缺少强风化岩层，且基岩上面的覆土层比较松软，在这样的地质条件下打管桩，有点类似于石灰岩地区，桩尖一接触硬岩层，贯入度就立即变小甚至为零。石灰岩地层溶洞、溶沟多，岩面起伏不平，而这类非溶岩面一般比较平坦，成桩的倾斜率没有石灰岩地区那么大，但打桩的破损率并不低。在这样的工程地质条件下打管桩，不管管桩质量多好，施工技术多高明，桩的破损率仍然会很高，这是因为中间缺少一层“缓冲层”。如同钉铁钉一样，铁钉钉入有弹性的木板时，敲一下进去一些，不会发生什么问题；铁钉若想打入坚硬的岩石时，只要敲几下就被弯而折屈。这样的工程地质条件在广州、佛山、三水、中山、深圳等地都遇到过，打管桩的破损率高达10%～20%，因此，有些工程半途改桩型，有些做补强措施，有些也弄得难以收场。实际上，基岩上部完全无强风化岩情况比较少见,但有些强风化岩层很薄,只有几十厘米，这样的地质条件应用管桩也是弊多利少。有些工程整个场区的强风化岩层较厚,只有少数承台下强风化的岩层很薄，这少数承台中的桩，收锤贯入度要放宽，单桩承载力设计值要降低，适当增加一些桩，也是可以解决问题的。

以上是打式管桩不宜采用的工程地质条件,如果采用静压方法情况就不同了,有些不宜应用管桩的工程地质条件也可以应用管桩,所以大吨位静力压桩法是大有发展前景的。