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摘要：高强预应力混凝土管桩是一种近几年得到广泛应用的桩型，其对技术要求高，需要施工作业人员和管理人员具有较高的技术素质和管理水平。因此，需要在施工时加强对管桩的质量控制，同时在施工过程中需要管理、技术、质检和作业人员的密切配合，共同控制好施工质量。
关键词：预应力；高强混凝土管桩；施工
中图分类号：TU37文献标识码： A
一、预应力混凝土管桩概述
1、预应力混凝土管桩构造
预应力混凝土管桩是由高强度混凝土、骨架、钢结构（端板、桩套箍）三部分组成的。通俗地说就是采用离心成型的先张法预应力混凝土环形截面桩。与其他普通桩型相比，混凝土预应力管桩具有绿色环保、施工效果优良、造价低廉等很多优点，并且已经在很多大型工程项目中得到了验证。
2、预应力混凝土管桩配筋及力学性能
不同外径的预应力混凝土管桩，其力学性质差异很大；即使同一外径的管樁，根据壁厚不同，其桩身承载力也随之变化。
3、预应力混凝土管桩的优点
和传统桩型相比，预应力混凝土管桩具有非常明显的优点：首先混凝土管桩桩长可随意搭配，对持力层起伏大的地质条件，可根据起伏情况选取适宜的单节桩长来适应地层变化的要求，达到最佳经济效果。其次混凝土管桩采用工业化生产，机械成桩，质量可靠，桩身强度较高，单桩承载力远大于同种规格的其他桩种，且穿透土层能力较强。
以上这些施工优点使得预应力高强度混凝土管桩迅速成为各大工程领域必不可少的一种成桩方式。
二、预应力混凝土管桩承载力特性分析
1、承载力影响因素
1.1挤土效应的影响
预应力混凝土管桩属于挤土桩，在成桩过程中，会产生挤土作用，使桩周土受到扰动而重新发生固结作用，从而造成桩周土体强度和桩侧摩阻力的改变。这种效应称为挤土效应。经过分析可以知道，当桩由于挤土作用而没使桩发生上浮现象时，管桩的挤土效应在一定程度上能增大桩的竖向承载力；若使桩身发生上浮情况时，将会降低桩的端阻力，从而降低单桩竖向承载力。
1.2土塞效应的影响
通过分析可以知道，土塞通过与管桩内壁产生的侧摩阻力相互作用，增加了管桩桩端与桩下土体接触面积，也一定程度上提高了管桩竖向承载力。
1.3时间效应的影响
预应力混凝土管桩的单桩承载力会随着时间的增长而增长，这就是时间效应。产生这种现象的原因包括土的固结实效和土的触变性两方面的影响。
2、设计方法
有些地区一般在工程设计过程中，往往是根据勘察报告提供的地层物理力学实验指标，再根据单桩承载力经验公式估算单桩的承载力特征值，然后用静载实验来验证估算的特征值是否安全可靠，若能满足相关沉降要求，则桩体施工时，就以等于极限值的终压值作为承载力的评判标准。
三、液压入桩的施工方法及要点
1、确定桩位和液压施工循序
由于预应力桩施工时随着入桩段数的增多，各层地质构造土体密度会随之增高。土体与桩身表面间的摩擦阻力也会相应变大，压桩所需的压入力也会变大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，入桩路线应选择单向行进，不能从两侧往中间进行，这样地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的挤压作用而造成部分桩身倾斜，才能保证群桩的工作基本均匀并符合设计值。因此在施工时应遵照以下循序：当基坑不大时，打桩应逐排打设或从中间开始分头向四周或两边进行；对于密集桩群，从中间开始分头向四周或两边对称施打；当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物一侧向另外一方向施打；当基坑较大时，宜将基坑分为数段，然后在各段范围内分别施打，但同样应避免由四周或两边向中间施打，以防中间土被挤密，桩难以打入，或虽勉强打入，但使相邻桩侧移或上冒；当基础标高不一致时，应先深后浅；当桩规格不同时，应先大后小，先长后短。
液压管桩的施工循序为：测量定位→桩机就位→复核桩位→吊桩插桩→桩身对中调查→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内的细石混凝土。
2、施工要点
静力压桩的单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值来判断及两倍的管状单桩竖向承载力设计值作为参考值，但施工中的压桩终压力可适当加大。。计算简图接近轴心受压构件，压桩终压力极限值可近似按P=（0.67R-σce）A0，式中，R为混凝土立方体抗压强度；σce为混凝土的有效预应力值；A0为PHC桩的横截面积。
压桩应连续进行，采用CO2保护焊接桩间歇不宜过长（一般为3-5分钟）接桩面应保持干净；上下中心线应对齐，偏差不大于10mm；节点矢高不得大于1%桩长。
垂直度控制，调校桩的承重度是沉桩的关键。插桩在一般情况下入30-50cm为宜，然后进行调校。桩机驾驶人员应使装机纵横方向保持水平，调校垂直在规范允许值以内才能沉桩，在沉桩过程中应随时观察桩的尺寸变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时，应采取措施逐渐调直。
四、高强预应力管桩在工程中的应用
1、工程简介
某立交桥桥梁全宽9m，跨径为18+3×22+18m，上部结构采用普通混凝土箱梁，下部结构采用高强预应力混凝土管桩。荷载标准为公路－Ⅰ级，地震基本烈度Ⅵ，场地类别为Ⅱ类场地。
2、高强预应力混凝土管桩的设计与施工
2.1施工方法
由于本工程所在位置较为偏僻，工程附近没有建筑物，不存在噪音扰民以及震动破坏的问题，所以采用锤击打入式，施工方便快捷。
2.2桩端持力层的选择比较理想的桩端持力层应是强风化岩层，这种地质构造能充分发挥捶击管桩桩身强度高、耐施打的优点，入岩深度和最后贯入度容易控制、方便施工。
2.3基础布置形式及桩基的选型
由于桩端持力层为粗砂，管桩的入土深度25～30m，桩长得以确定。初步决定采用桩径500mm高强预应力管桩，根据地质报告可以计算出单桩竖向承载力容许值，然后根据上部结构荷载情况，设计决定采用3排4列共12根管桩。采用“m”法计算后，根据桩身受力情况最终设计采用外经D=500mm，壁厚t=125mm，型号为AB的高强预应力混凝土管桩。
2.4锤击管桩的施工质量控制
2.4.1最后贯入度和锤击数
对于复杂岩土地基锤击管桩基础工程来说，施工中要解决的关键问题是收锤的标准。影响确定收锤标准的因素有场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的规格和长短、锤的大小和落距(冲程)等因素，综合考虑最后贯入度、桩入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数、最后1m沉桩锤击数、桩持力层的岩土类型、桩基进入持力层的深度、桩垫弹性压缩量等。针对本工程的地质情况，确定PHC桩总锤击数不宜超过2500，最后1m沉桩锤击数不宜超过300击，最后三阵贯入度在25-30mm/10击时即可收锤。
2.4.2管桩的焊接接头
由于接头焊接质量的不合格，容易在锤击过程中造成接头的开裂，因此本工程设计采用单节长度10-15m管桩，尽量减少接头数量，并要求焊接施工人员认真操作，保证焊接质量。
2.4.3管桩的施打
若桩距周围建筑物较远、施工场地较开阔时，宜从中间向四周进行，避免由于桩的挤土效应对周边已有桩基造成破坏;若桩一侧靠近建筑物，宜从毗邻建筑物的一侧开始由近及远地进行。
结束语：
随着我国土木建筑工程的迅速发展，高强预应力混凝土管桩起到了越来越重要的作用，它体现了当代混凝土技术的进步与混凝土制品高新技术水平，与其他桩基相比较，它具有制作工艺简单、质量容易保证、植桩方便、耐打性好、造价便宜、检测方便、施工速度快等优点。
参考文献：
[1]杨雪冬,吴志鹏.预应力高强混凝土管桩应用初探[J].四川建筑科学研究,2013,06:157-160.
[2].预应力高强混凝土管桩成套技术与装备[J].混凝土与水泥制品,2014,02:98.
[3]田川,赵伟,骆春雨.高强预应力混凝土管桩在桥梁工程中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2014,01:186-188.
关键词：预应力；高强混凝土管桩；施工
中图分类号：TU37文献标识码： A
一、预应力混凝土管桩概述
1、预应力混凝土管桩构造
预应力混凝土管桩是由高强度混凝土、骨架、钢结构（端板、桩套箍）三部分组成的。通俗地说就是采用离心成型的先张法预应力混凝土环形截面桩。与其他普通桩型相比，混凝土预应力管桩具有绿色环保、施工效果优良、造价低廉等很多优点，并且已经在很多大型工程项目中得到了验证。
2、预应力混凝土管桩配筋及力学性能
不同外径的预应力混凝土管桩，其力学性质差异很大；即使同一外径的管樁，根据壁厚不同，其桩身承载力也随之变化。
3、预应力混凝土管桩的优点
和传统桩型相比，预应力混凝土管桩具有非常明显的优点：首先混凝土管桩桩长可随意搭配，对持力层起伏大的地质条件，可根据起伏情况选取适宜的单节桩长来适应地层变化的要求，达到最佳经济效果。其次混凝土管桩采用工业化生产，机械成桩，质量可靠，桩身强度较高，单桩承载力远大于同种规格的其他桩种，且穿透土层能力较强。
以上这些施工优点使得预应力高强度混凝土管桩迅速成为各大工程领域必不可少的一种成桩方式。
二、预应力混凝土管桩承载力特性分析
1、承载力影响因素
1.1挤土效应的影响
预应力混凝土管桩属于挤土桩，在成桩过程中，会产生挤土作用，使桩周土受到扰动而重新发生固结作用，从而造成桩周土体强度和桩侧摩阻力的改变。这种效应称为挤土效应。经过分析可以知道，当桩由于挤土作用而没使桩发生上浮现象时，管桩的挤土效应在一定程度上能增大桩的竖向承载力；若使桩身发生上浮情况时，将会降低桩的端阻力，从而降低单桩竖向承载力。
1.2土塞效应的影响
通过分析可以知道，土塞通过与管桩内壁产生的侧摩阻力相互作用，增加了管桩桩端与桩下土体接触面积，也一定程度上提高了管桩竖向承载力。
1.3时间效应的影响
预应力混凝土管桩的单桩承载力会随着时间的增长而增长，这就是时间效应。产生这种现象的原因包括土的固结实效和土的触变性两方面的影响。
2、设计方法
有些地区一般在工程设计过程中，往往是根据勘察报告提供的地层物理力学实验指标，再根据单桩承载力经验公式估算单桩的承载力特征值，然后用静载实验来验证估算的特征值是否安全可靠，若能满足相关沉降要求，则桩体施工时，就以等于极限值的终压值作为承载力的评判标准。
三、液压入桩的施工方法及要点
1、确定桩位和液压施工循序
由于预应力桩施工时随着入桩段数的增多，各层地质构造土体密度会随之增高。土体与桩身表面间的摩擦阻力也会相应变大，压桩所需的压入力也会变大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，入桩路线应选择单向行进，不能从两侧往中间进行，这样地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的挤压作用而造成部分桩身倾斜，才能保证群桩的工作基本均匀并符合设计值。因此在施工时应遵照以下循序：当基坑不大时，打桩应逐排打设或从中间开始分头向四周或两边进行；对于密集桩群，从中间开始分头向四周或两边对称施打；当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物一侧向另外一方向施打；当基坑较大时，宜将基坑分为数段，然后在各段范围内分别施打，但同样应避免由四周或两边向中间施打，以防中间土被挤密，桩难以打入，或虽勉强打入，但使相邻桩侧移或上冒；当基础标高不一致时，应先深后浅；当桩规格不同时，应先大后小，先长后短。
液压管桩的施工循序为：测量定位→桩机就位→复核桩位→吊桩插桩→桩身对中调查→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内的细石混凝土。
2、施工要点
静力压桩的单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值来判断及两倍的管状单桩竖向承载力设计值作为参考值，但施工中的压桩终压力可适当加大。。计算简图接近轴心受压构件，压桩终压力极限值可近似按P=（0.67R-σce）A0，式中，R为混凝土立方体抗压强度；σce为混凝土的有效预应力值；A0为PHC桩的横截面积。
压桩应连续进行，采用CO2保护焊接桩间歇不宜过长（一般为3-5分钟）接桩面应保持干净；上下中心线应对齐，偏差不大于10mm；节点矢高不得大于1%桩长。
垂直度控制，调校桩的承重度是沉桩的关键。插桩在一般情况下入30-50cm为宜，然后进行调校。桩机驾驶人员应使装机纵横方向保持水平，调校垂直在规范允许值以内才能沉桩，在沉桩过程中应随时观察桩的尺寸变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时，应采取措施逐渐调直。
四、高强预应力管桩在工程中的应用
1、工程简介
某立交桥桥梁全宽9m，跨径为18+3×22+18m，上部结构采用普通混凝土箱梁，下部结构采用高强预应力混凝土管桩。荷载标准为公路－Ⅰ级，地震基本烈度Ⅵ，场地类别为Ⅱ类场地。
2、高强预应力混凝土管桩的设计与施工
2.1施工方法
由于本工程所在位置较为偏僻，工程附近没有建筑物，不存在噪音扰民以及震动破坏的问题，所以采用锤击打入式，施工方便快捷。
2.2桩端持力层的选择比较理想的桩端持力层应是强风化岩层，这种地质构造能充分发挥捶击管桩桩身强度高、耐施打的优点，入岩深度和最后贯入度容易控制、方便施工。
2.3基础布置形式及桩基的选型
由于桩端持力层为粗砂，管桩的入土深度25～30m，桩长得以确定。初步决定采用桩径500mm高强预应力管桩，根据地质报告可以计算出单桩竖向承载力容许值，然后根据上部结构荷载情况，设计决定采用3排4列共12根管桩。采用“m”法计算后，根据桩身受力情况最终设计采用外经D=500mm，壁厚t=125mm，型号为AB的高强预应力混凝土管桩。
2.4锤击管桩的施工质量控制
2.4.1最后贯入度和锤击数
对于复杂岩土地基锤击管桩基础工程来说，施工中要解决的关键问题是收锤的标准。影响确定收锤标准的因素有场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的规格和长短、锤的大小和落距(冲程)等因素，综合考虑最后贯入度、桩入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数、最后1m沉桩锤击数、桩持力层的岩土类型、桩基进入持力层的深度、桩垫弹性压缩量等。针对本工程的地质情况，确定PHC桩总锤击数不宜超过2500，最后1m沉桩锤击数不宜超过300击，最后三阵贯入度在25-30mm/10击时即可收锤。
2.4.2管桩的焊接接头
由于接头焊接质量的不合格，容易在锤击过程中造成接头的开裂，因此本工程设计采用单节长度10-15m管桩，尽量减少接头数量，并要求焊接施工人员认真操作，保证焊接质量。
2.4.3管桩的施打
若桩距周围建筑物较远、施工场地较开阔时，宜从中间向四周进行，避免由于桩的挤土效应对周边已有桩基造成破坏;若桩一侧靠近建筑物，宜从毗邻建筑物的一侧开始由近及远地进行。
结束语：
随着我国土木建筑工程的迅速发展，高强预应力混凝土管桩起到了越来越重要的作用，它体现了当代混凝土技术的进步与混凝土制品高新技术水平，与其他桩基相比较，它具有制作工艺简单、质量容易保证、植桩方便、耐打性好、造价便宜、检测方便、施工速度快等优点。
参考文献：
[1]杨雪冬,吴志鹏.预应力高强混凝土管桩应用初探[J].四川建筑科学研究,2013,06:157-160.
[2].预应力高强混凝土管桩成套技术与装备[J].混凝土与水泥制品,2014,02:98.
[3]田川,赵伟,骆春雨.高强预应力混凝土管桩在桥梁工程中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2014,01:186-188.