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[摘 要]文章旨在对预应力高强混凝土管桩的应用进行一些研究和探讨，以期预应力高强混凝土管桩在我国的广泛应用，相信在土木工程界的共同努力下，预应力高强混凝土管桩以其突出的优点将在基础工程领域得到迅速发展并具有广阔的应用前景。
[关键词]预应力高强混凝土管桩；承载能力；养护；检测；质量控制
中图分类号：TU473.1+3 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）08-0064-02
基础是承受上部结构重荷，并将荷重传递到下卧土层的结构。土木工程结构要求地基和基础能够提供足够的垂直和水平承载力，并要求其沉降和倾斜控制在允许范围内，从而保证土木工程结构在各种作用下，具有足够的稳定性。如果对于基础形式、设计理论与施工方法这三方面中的任何一方面考虑不周或处理不当都将导致不良的甚至严重的后果。轻则产生过大的沉降、倾斜和不均匀沉降，从而造成均布损坏或影响功能要求；重则导致整个结构的倾覆或破坏。经济合理的合理的基坑支护结构和各种防护措施是基础工程不可分科的一个重要部分。
近几十年来，桩基础在国内外发展十分迅速，设计计算理论的发展，新的结构形式、新的施工工艺与施工机械不断涌现，工程量日益增多。不少国家认为，桩基础是实现基础工程工业化的主要方向之一。
1.桩分为摩擦桩和端承桩
桩在竖向荷载作用下，尤其强调的是在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力和端阻力共同承受，而桩侧阻力、端阻力的大小及分担荷载比例，主要是桩侧、桩端地基土的物理力学性质，桩的尺寸和施工工艺所决定的。按竖向荷载下桩土相互作用特点，桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比，将桩分为摩擦桩和端承桩。
（1）摩擦型桩。是指在竖向荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小，摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。
（2）端承型桩。是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要有桩端阻力承受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或者可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例，又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。
2. 桩的使用功能分类
按桩的使用功能分类，是指桩在使用状态下，按桩的抗力性能和工作机理要求进行分类。不同使用功能的桩基，具有不同的构造要求和不同的计算内容，可以分为以下四类：
（1）竖向抗压型。主要承受竖向下压荷载的桩。
（2）竖向抗拔桩。主要承受竖向上拔荷载的桩。
（3）水平受荷桩。主要承受水平荷载的桩。
（4）复合受荷桩。承受竖向、水平荷载均较大的桩。
3.按桩身材料分类
（1）混凝土桩。钢筋混凝土桩的配筋率较低。可分为灌注桩和预制桩两类。
（2）钢桩。钢桩可根据荷载特征制作各种有利于提高承载力的断面，管形和箱形断面桩的桩端做成敞口式以减小沉桩过程的挤土效应。
（3）组合材料桩。为充分发挥两种组合材料的性能或受施工条件限制等，往往采用组合材料桩，如在钢管桩内填充混凝土，上部为钢桩、下部为混凝土等组合形式。
（4）按成桩方法分类。分为非挤土桩和部分挤土桩和挤土桩
（5）按桩的直径大小。分为小桩、中等直径桩和大直径桩
桩是一种古老而又应用广泛的建筑工程基础形式，迄今为止最为广泛的建筑物基础形式之一。桩基础的发展和施工手段的进步，在水泥尚未问世以前，可供利用的仅仅是天然材料做成的桩体，如木桩、石桩等。当水泥工业出现后，混凝土和钢筋混凝土桩就得到发展。现在，在工业发达国家，钢铁工业为钢桩的发展提供了有利的条件；而现代科学技术的发展，又为灌注桩施工的大型化和超深桩施工提供了保障。
随着预制桩的广泛应用，过去不被人重视的一些问题，也越来越引起工程界的广泛注意，同时在施工工艺和施工技术方面，也作了很多探索和研究。由于打入桩的环境影响问题，芝加哥式孔墩，于1892年开始实施。在我国，钻孔和挖孔灌注桩的施工应用较晚。50年代末，60年代初交通部门创先应用于公路桥梁建设中，并且在桥梁、码头以及工业和民用建设中不断得到完善和发展；到60年代中期，探索应用柱桩基础，受当时条件所限，桩直接放在岩石上面，四周用袋结混凝土固定，上不采用钢结构；到 70年代中期，选用钢筋混凝土套筒，用大放脚打锚，将其锚于基岩上；80年代，随着施工机具的逐步改善，开始采用新工艺。
4.桩的破坏
桩的破坏是指丧失承载English的状态，其破坏状态的各种特征可通过试桩曲线反映出来，识别这些特征对于分析試桩成果，正确判定极限承载力很有意义，其破坏模式大体可归纳为以下五种。
（1）桩身材料破坏。
（2）持力层整体剪切破坏。
（3）刺入剪切破坏。
（4）沿桩身侧面纯剪切破坏。
（5）在拔力作用下，沿桩身侧面纯剪切破坏。
抗拔桩的破坏模式与第四种情况近似，只是荷载-位移方向相反。在高层建筑的施工阶段和建成初期，荷载经由桩身和承台地面土反力两条路径传递给地基上；长期荷载下的传递路径则与桩周土的压缩性、持力层的刚度、应力历史及荷载大小等多种因素有关——或保持原来的荷载传递途径，分担比例会发生变化；或仅有桩身传递。
5.摩擦群桩的变形特性
摩擦群桩的变形特性是指群桩的沉降与桩间土和桩下土变形之间的关系及其与时间之间的关系：
（1）纯摩擦群桩粉质粘土中的纯摩擦群桩的模型试验。
（2）支承摩擦群桩对桩端承支撑在较好持力层的摩擦群桩，由于桩端持力层比较坚硬，在通常的情况下，桩端不会发生明显的刺入变形，此时群桩的沉降要表现为桩底土的压力变形。如果桩间土为松软或处于欠固状态，也会产生压缩变形或固结，可能使承台底面“脱空”，但此时桩间的压缩变形不会反映到群桩总的沉降中去，仅当桩的使用荷载接近群桩的极限荷载时，桩端土才发生刺入变形，桩间土则相应地受到压缩，这是群桩的总沉降由桩间和桩底土的压缩变形共同组成。 6.基桩的工作状态
在横向荷载作用下基桩的工作状态极为复杂，是涉及到半刚性结构部件和土体之间的相互作用问题，其横向承载能力不仅与桩本身材料强度有关而且在很大程度取决于桩侧土的横向抗力。在横向荷载施加的初始阶段，其桩克服本身材料强度产生挠曲变形额进一步发展，从而构成复杂的桩土相互作用体系。
单桩桩顶在横向荷载作用下，桩顶将产生水平位移和转角，桩身出现弯曲应力，桩侧土体受侧向挤压。桩和地基的破坏特征则因樁的几何尺寸、材料强度、地基土的性质以及桩顶的约束条件的不同而表现迥异、较为经典的破坏形式大体为刚性破坏和弹性破坏。
7. 预应力混凝土管桩的施工技术
（1）预应力管桩是重要的桩基材料，也是重要的水泥制品。预应力混凝土桩基工程相比，具有桩材质量好、施工快、工程地质适应性强、场地文明等优点，广泛应用于各类建筑物和构筑物的基础工程商，如高层建筑、公共建筑、一班工业与民用建筑、港口、码头、高速公路、桥梁等领域。
我国在1944年开始生产RC管桩，20世纪60年代研制PC管桩，1969年开始批量生产，70年代研制后张法预应力悬滚离心混凝土管桩。80年代以来，我国开始研制PHC管桩。在我国，后张法预应力管桩、预应力混凝土板桩已在码头上应用；钢管混凝土管桩尚属研制阶段；钢纤维混凝土也小批量试用。预应力混凝土管桩的离心混凝土等级不得低于C50级；预应力高强混凝土管桩的离心混凝土强度等级不得低于C80，对于几何尺寸、抗弯等级相同时，PC管和PHC桩仅反应承载能力大小。
（2）预应力混凝土管桩的施工技术。预应力混凝土管桩主要优点是单桩承载力高；耐久性好；可工厂化生产，成桩质量可靠；耐打性好，穿透力强；抗弯抗拉性能好；施工快，工效高，施工现场文明；监理检测方便；经济性好，单位承载力的价格比普通桩低。主要缺点是锤击打桩噪声大，不适于建筑密集地区施工；送桩长度季限；深基坑开挖截去余量大；挤土效应大，要求施工有序。
（3）基础是土木工程结构的重要组成部分，为了保证结构的安全，基础必须能够提供足够的垂直和水平承载力，并要求其沉降和倾斜控制在允许的范围内。桩基础能较好地满足这些要求，因此，桩基础在土木工程结构的基础应用中，是最广泛的也是最受欢迎的基础形式之一。但桩基础在设计、制作、施工、检测等各个过程中还存在许多不确定因素，这些不确定因素使得桩基础在工程应用中出现了不少工程质量事故，预应力高强混凝土管桩相对于其他桩型来说起步较晚，在我国的应用也较少，但因其所具备的突出优点使PHC桩具有良好的发展态势和广阔的应用前景，为了推动PHC桩在我国的应用和发展，对PHC桩在工程应用方面是十分必要的。
参考文献
[1]建设部.建筑地基基础设计规范[S].中华人民共和国国家标准，GB50007-2002.
[2]何玉龙、翟燕新、卞华.预应力混凝土管桩的应用及质量控制[J].南通工学院（自然科学版），2003（1）.
[关键词]预应力高强混凝土管桩；承载能力；养护；检测；质量控制
中图分类号：TU473.1+3 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）08-0064-02
基础是承受上部结构重荷，并将荷重传递到下卧土层的结构。土木工程结构要求地基和基础能够提供足够的垂直和水平承载力，并要求其沉降和倾斜控制在允许范围内，从而保证土木工程结构在各种作用下，具有足够的稳定性。如果对于基础形式、设计理论与施工方法这三方面中的任何一方面考虑不周或处理不当都将导致不良的甚至严重的后果。轻则产生过大的沉降、倾斜和不均匀沉降，从而造成均布损坏或影响功能要求；重则导致整个结构的倾覆或破坏。经济合理的合理的基坑支护结构和各种防护措施是基础工程不可分科的一个重要部分。
近几十年来，桩基础在国内外发展十分迅速，设计计算理论的发展，新的结构形式、新的施工工艺与施工机械不断涌现，工程量日益增多。不少国家认为，桩基础是实现基础工程工业化的主要方向之一。
1.桩分为摩擦桩和端承桩
桩在竖向荷载作用下，尤其强调的是在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力和端阻力共同承受，而桩侧阻力、端阻力的大小及分担荷载比例，主要是桩侧、桩端地基土的物理力学性质，桩的尺寸和施工工艺所决定的。按竖向荷载下桩土相互作用特点，桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比，将桩分为摩擦桩和端承桩。
（1）摩擦型桩。是指在竖向荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小，摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。
（2）端承型桩。是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要有桩端阻力承受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或者可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例，又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。
2. 桩的使用功能分类
按桩的使用功能分类，是指桩在使用状态下，按桩的抗力性能和工作机理要求进行分类。不同使用功能的桩基，具有不同的构造要求和不同的计算内容，可以分为以下四类：
（1）竖向抗压型。主要承受竖向下压荷载的桩。
（2）竖向抗拔桩。主要承受竖向上拔荷载的桩。
（3）水平受荷桩。主要承受水平荷载的桩。
（4）复合受荷桩。承受竖向、水平荷载均较大的桩。
3.按桩身材料分类
（1）混凝土桩。钢筋混凝土桩的配筋率较低。可分为灌注桩和预制桩两类。
（2）钢桩。钢桩可根据荷载特征制作各种有利于提高承载力的断面，管形和箱形断面桩的桩端做成敞口式以减小沉桩过程的挤土效应。
（3）组合材料桩。为充分发挥两种组合材料的性能或受施工条件限制等，往往采用组合材料桩，如在钢管桩内填充混凝土，上部为钢桩、下部为混凝土等组合形式。
（4）按成桩方法分类。分为非挤土桩和部分挤土桩和挤土桩
（5）按桩的直径大小。分为小桩、中等直径桩和大直径桩
桩是一种古老而又应用广泛的建筑工程基础形式，迄今为止最为广泛的建筑物基础形式之一。桩基础的发展和施工手段的进步，在水泥尚未问世以前，可供利用的仅仅是天然材料做成的桩体，如木桩、石桩等。当水泥工业出现后，混凝土和钢筋混凝土桩就得到发展。现在，在工业发达国家，钢铁工业为钢桩的发展提供了有利的条件；而现代科学技术的发展，又为灌注桩施工的大型化和超深桩施工提供了保障。
随着预制桩的广泛应用，过去不被人重视的一些问题，也越来越引起工程界的广泛注意，同时在施工工艺和施工技术方面，也作了很多探索和研究。由于打入桩的环境影响问题，芝加哥式孔墩，于1892年开始实施。在我国，钻孔和挖孔灌注桩的施工应用较晚。50年代末，60年代初交通部门创先应用于公路桥梁建设中，并且在桥梁、码头以及工业和民用建设中不断得到完善和发展；到60年代中期，探索应用柱桩基础，受当时条件所限，桩直接放在岩石上面，四周用袋结混凝土固定，上不采用钢结构；到 70年代中期，选用钢筋混凝土套筒，用大放脚打锚，将其锚于基岩上；80年代，随着施工机具的逐步改善，开始采用新工艺。
4.桩的破坏
桩的破坏是指丧失承载English的状态，其破坏状态的各种特征可通过试桩曲线反映出来，识别这些特征对于分析試桩成果，正确判定极限承载力很有意义，其破坏模式大体可归纳为以下五种。
（1）桩身材料破坏。
（2）持力层整体剪切破坏。
（3）刺入剪切破坏。
（4）沿桩身侧面纯剪切破坏。
（5）在拔力作用下，沿桩身侧面纯剪切破坏。
抗拔桩的破坏模式与第四种情况近似，只是荷载-位移方向相反。在高层建筑的施工阶段和建成初期，荷载经由桩身和承台地面土反力两条路径传递给地基上；长期荷载下的传递路径则与桩周土的压缩性、持力层的刚度、应力历史及荷载大小等多种因素有关——或保持原来的荷载传递途径，分担比例会发生变化；或仅有桩身传递。
5.摩擦群桩的变形特性
摩擦群桩的变形特性是指群桩的沉降与桩间土和桩下土变形之间的关系及其与时间之间的关系：
（1）纯摩擦群桩粉质粘土中的纯摩擦群桩的模型试验。
（2）支承摩擦群桩对桩端承支撑在较好持力层的摩擦群桩，由于桩端持力层比较坚硬，在通常的情况下，桩端不会发生明显的刺入变形，此时群桩的沉降要表现为桩底土的压力变形。如果桩间土为松软或处于欠固状态，也会产生压缩变形或固结，可能使承台底面“脱空”，但此时桩间的压缩变形不会反映到群桩总的沉降中去，仅当桩的使用荷载接近群桩的极限荷载时，桩端土才发生刺入变形，桩间土则相应地受到压缩，这是群桩的总沉降由桩间和桩底土的压缩变形共同组成。 6.基桩的工作状态
在横向荷载作用下基桩的工作状态极为复杂，是涉及到半刚性结构部件和土体之间的相互作用问题，其横向承载能力不仅与桩本身材料强度有关而且在很大程度取决于桩侧土的横向抗力。在横向荷载施加的初始阶段，其桩克服本身材料强度产生挠曲变形额进一步发展，从而构成复杂的桩土相互作用体系。
单桩桩顶在横向荷载作用下，桩顶将产生水平位移和转角，桩身出现弯曲应力，桩侧土体受侧向挤压。桩和地基的破坏特征则因樁的几何尺寸、材料强度、地基土的性质以及桩顶的约束条件的不同而表现迥异、较为经典的破坏形式大体为刚性破坏和弹性破坏。
7. 预应力混凝土管桩的施工技术
（1）预应力管桩是重要的桩基材料，也是重要的水泥制品。预应力混凝土桩基工程相比，具有桩材质量好、施工快、工程地质适应性强、场地文明等优点，广泛应用于各类建筑物和构筑物的基础工程商，如高层建筑、公共建筑、一班工业与民用建筑、港口、码头、高速公路、桥梁等领域。
我国在1944年开始生产RC管桩，20世纪60年代研制PC管桩，1969年开始批量生产，70年代研制后张法预应力悬滚离心混凝土管桩。80年代以来，我国开始研制PHC管桩。在我国，后张法预应力管桩、预应力混凝土板桩已在码头上应用；钢管混凝土管桩尚属研制阶段；钢纤维混凝土也小批量试用。预应力混凝土管桩的离心混凝土等级不得低于C50级；预应力高强混凝土管桩的离心混凝土强度等级不得低于C80，对于几何尺寸、抗弯等级相同时，PC管和PHC桩仅反应承载能力大小。
（2）预应力混凝土管桩的施工技术。预应力混凝土管桩主要优点是单桩承载力高；耐久性好；可工厂化生产，成桩质量可靠；耐打性好，穿透力强；抗弯抗拉性能好；施工快，工效高，施工现场文明；监理检测方便；经济性好，单位承载力的价格比普通桩低。主要缺点是锤击打桩噪声大，不适于建筑密集地区施工；送桩长度季限；深基坑开挖截去余量大；挤土效应大，要求施工有序。
（3）基础是土木工程结构的重要组成部分，为了保证结构的安全，基础必须能够提供足够的垂直和水平承载力，并要求其沉降和倾斜控制在允许的范围内。桩基础能较好地满足这些要求，因此，桩基础在土木工程结构的基础应用中，是最广泛的也是最受欢迎的基础形式之一。但桩基础在设计、制作、施工、检测等各个过程中还存在许多不确定因素，这些不确定因素使得桩基础在工程应用中出现了不少工程质量事故，预应力高强混凝土管桩相对于其他桩型来说起步较晚，在我国的应用也较少，但因其所具备的突出优点使PHC桩具有良好的发展态势和广阔的应用前景，为了推动PHC桩在我国的应用和发展，对PHC桩在工程应用方面是十分必要的。
参考文献
[1]建设部.建筑地基基础设计规范[S].中华人民共和国国家标准，GB50007-2002.
[2]何玉龙、翟燕新、卞华.预应力混凝土管桩的应用及质量控制[J].南通工学院（自然科学版），2003（1）.