試論預應力管樁在工業(yè)與民用建筑中應用

侯 琳， 李競克

河南建筑職業(yè)技術學院（450007）

預應力混凝土管樁與其它樁型相比,有樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠、強度高、穿透能力強、施工快捷方便等優(yōu)點。由于技術因素和經(jīng)濟因素的緣故,成了珠江三角洲沿海一帶最優(yōu)先推廣使用的樁型。

預應力混凝土管樁（以下簡稱預應力管樁或管樁）可分為后張法預應力管樁和先張法預應力管樁。先張法預應力管樁是采用先張法預應力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細長混凝土預制構(gòu)件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。

管樁按混凝土強度等級和壁厚分為預應力混凝土管樁（代號為PC）、預應力高強混凝土管樁(PHC)和薄壁管樁（PTC）。PC樁的混凝土強度不得低于C50,薄壁管樁強度等級不得低于C60，PHC樁的混凝土強度等級不得低于C80。

管樁按外徑分為 300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm、550 mm、600 mm、800 mm 和 1000 mm 等規(guī)格，實際生產(chǎn)的管徑以 300 mm、400 mm、500 mm、600 mm為主。我公司目前以直徑400mm、外徑600mm為主，管樁全是工廠化生產(chǎn),常用節(jié)長8～12m，98年上海三航局預制廠為適應深水港碼頭建設的需要，生產(chǎn)節(jié)長30m的管樁，還根據(jù)設計使用的要求，少量生產(chǎn)4～5m的短節(jié)樁。管樁按樁身抗裂彎矩的大小分為A型、AB型和B型。A型的有效預應力約為 3.5～4.2 MPa，AB 型為 5.0 MPa，B 型約為 5.5～6.0 MPa,一般管樁有4～5 MPa的有效預應力,打樁時樁身混凝土可有效地抵抗仃樁拉應力,所以，對于一般的建筑工程，選用我國規(guī)定的A或AB型的管樁就可以。每節(jié)管樁在管樁表面距端頭1.0m左右的地方都有出廠標記。

預應力管樁的優(yōu)點在于成樁質(zhì)量有保證，施工迅速，對周圍的環(huán)境污染比較少,功效較高。預應力管樁由工廠制成，是離心混凝土管且一般都用蒸汽養(yǎng)護，混凝土質(zhì)量有保證。

預應力管樁相對于錘擊沉管灌注樁最大的優(yōu)點在于不會出現(xiàn)頸縮和吊腳,因為管樁樁身強度高，加上有一定的預應力，樁身可承受重型柴油錘成百上千次的錘擊而不破裂，而且可穿透5～6m的密集砂隔層。預應力管樁施工方便，技術要求不高。樁隊根據(jù)圖紙對好樁機，先試打或試壓幾根，以求得出最優(yōu)的配樁數(shù),然后其余的就按照定好的配樁數(shù)埋頭猛打／猛壓。接樁一般采用焊接，找兩個焊工同時對樁頭埋鈑施焊，再經(jīng)過8～10min就又可以開工，比起硫黃膠泥又方便又快。管樁突出地面部分可以鋸掉,也可以敲掉。管樁還有一個優(yōu)點就是你想要多長就可以接多長,不比沉管灌注樁，不必憂慮太短到不了持力層。

管樁的耐腐蝕性比方樁高。原因在于管樁是用離心法+鋼模板+蒸養(yǎng)制成的,離心法保證了混凝土的高度密實，鋼模板保證了管樁的尺寸，蒸養(yǎng)保證了混凝土的強度。管樁的表面非常光滑（當然在模板接合處有一道凸起的水泥條），用手摸上去感覺不像是混凝土制品，混凝土的密實度是混凝土制品中（包括現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)）最好的，管樁的強度高，一般為 C50～C60。

不宜應用管樁的工程地質(zhì)條件:

1）石灰?guī)r(巖溶)地區(qū)

石灰?guī)r不能做管樁的持力層，除非石灰?guī)r上面存在可作管樁持力層的其他巖土層。大多數(shù)情況下，石灰?guī)r上面的覆蓋土層屬于軟土層,而石灰?guī)r是水溶性巖石（包括其他溶巖）幾乎沒有強風化巖層，基巖表面就是新鮮巖面，十分堅硬，且表面一般都不平整，管尖一接觸到巖層，經(jīng)常沿傾斜的巖面滑移，造成樁尖斷裂。

在巖溶地區(qū)打樁，時?？梢姷揭环N打樁的假象:當一根樁的樁尖附近的樁身混凝土被打碎以后,破碎處以上的樁身混凝土隨著上部錘擊打樁而連續(xù)不斷地破壞，表面上看，錘擊一下樁向下貫入一點,實質(zhì)上這些錘擊能量都用于破壞底部樁身混凝土并將其碎塊擠壓到四周的土層中,打樁入土深度僅僅是個假象而已。

2）從松軟突變到特別堅硬的地層

大多數(shù)石灰?guī)r地層也屬于“上軟下硬，軟硬突變”的地層，但這里指的不是石灰?guī)r，而是其他巖石如花崗巖、砂巖、泥巖等等。一般來說，這些巖石有強、中、微風化巖層之分，管樁以這些基巖的強風化層作樁端持力層是相當理想的，不過有些地區(qū)，基巖中缺少強風化巖層，且基巖上面的覆土層比較松軟，在這樣的地質(zhì)條件下打管樁，有點類似于石灰?guī)r地區(qū)，樁尖一接觸硬巖層，貫入度就立即變小甚至為零。石灰?guī)r地層溶洞、溶溝多，巖面起伏不平，而這類非溶巖面一般比較平坦，成樁的傾斜率沒有石灰?guī)r地區(qū)那么大，但打樁的破損率并不低。在這樣的工程地質(zhì)條件下打管樁，不管管樁質(zhì)量多好，施工技術多高明，樁的破損率仍然會很高，這是因為中間缺少一層“緩沖層”。如同釘鐵釘一樣，鐵釘釘入有彈性的木板時，敲一下進去一些，不會發(fā)生什么問題；鐵釘若想打入堅硬的巖石時，只要敲幾下就被彎而折屈。這樣的工程地質(zhì)條件在廣州、佛山、三水、中山、深圳等地都遇到過，打管樁的破損率高達10%～20%，因此，有些工程半途改樁型，有些做補強措施，有些也弄得難以收場。實際上，基巖上部完全無強風化巖情況比較少見,但有些強風化巖層很薄,只有幾十厘米，這樣的地質(zhì)條件應用管樁也是弊多利少。有些工程整個場區(qū)的強風化巖層較厚,只有少數(shù)承臺下強風化的巖層很薄，這少數(shù)承臺中的樁，收錘貫入度要放寬，單樁承載力設計值要降低，適當增加一些樁，也是可以解決問題的。

以上是打式管樁不宜采用的工程地質(zhì)條件,如果采用靜壓方法情況就不同了,有些不宜應用管樁的工程地質(zhì)條件也可以應用管樁,所以大噸位靜力壓樁法是大有發(fā)展前景的。