预应力管桩在加固软土地基方面施工工艺

预应力管桩在加固软土地基方面的施工工艺探讨
摘要：软土地基具有压缩性高、孔隙比大、透水性差、抗剪强度低、天然含水量高等特点，容易导致沿海一带或者地下水含量丰富地区的许多建筑工程在完工以后出现倾斜、开裂、沉降等问题，造成已竣工的建筑不能正常使用，浪费了极大的资源和时间。

本文通过对沿海某工程实例的剖析，对预应力管桩在软土地基中的具体施工工艺做了一些介绍。

关键词：预应力管桩；软土地基；
中图分类号： tu471.8 文献标识码： a 文章编号：
1预应力管桩与软土地基
1.1 预应力管桩
预应力管桩又称预应力混凝土管桩，可以分为两种：后张法预应力管桩和先张法预应力管桩管桩。

预应力管桩的优势在于质量稳定可靠、对环境影响小、抗弯、抗拉性、耐久性好、现场施工方便、质量便于控制、经济节约等等。

1.2 软土地基
工程上一般将淤泥和淤泥质土称为软土，软土是以黏粒为主的土在静水或非常缓慢的流水环境中沉积而成。

软土地基主要由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成，具有地下水位高，其上土体及构造物稳定性差的特点，且易发生较大沉降的地基。

2软土地基施工的常见问题
由于软土含水量大、压缩性高、透水性小、承载力低，呈软塑、流塑状态，上土体及构造物稳定性差，软土固结比较慢，强度难以提高。

软土在自重之下会发生下沉现象，从而导致结构物产生较大的变形，影响建筑物的正常使用，甚至有可能诱发结构物开裂现象，此外，由于软土的抗剪强度低，难以支撑上部结构的荷载，从而会对地基产生局部和整体的破坏，给施工带来很多的问题。

3预应力管桩复合地基设计原理
按照材料强度计算单桩承载力．目前的计算方法较为完善，在考虑预应力混凝土管桩横截面承载力的基础上，按照技术规程单桩竖向承载力特征值计算方法如下：ra=qpaap+upσqsiali
其中：
qpa一桩端端阻力特征值,由当地静载荷试验结果统计分析算得；qsia—桩i层土(岩)的侧阻力特征值；ap一桩底端横截面面积；up —桩身外周边长度；li一桩穿越i层土(岩)的厚度。

由复合地基承载力理论：
fspk=m+β(1-m)fsk
其中:
fspk一复合地基承载力特征值；β—桩间土承载力折减系数；ra 一单桩承载力特征值；fsk—桩间承载力特征值；m,a1—m为置换率当为a桩帽—面积时，m=，a为单桩加固面积。

由抗冲切承载力计算公式：
γ0f1d≤γ0f1d≤(0.7βhftd+0.15σpc.mσpc.m)vmh0
其中：
f1d—最大集中力的设计值；σpc.mσpc.m一设有预应力性能的板的截面上，由预加
力引起的混凝土有效平均压应力；βh—截面高度尺寸效应系数；h0—板的有效高度；
vm一距集中反力作用面h0/2处破坏锥体截面面积的周长；ftd
一混凝土轴心抗拉强度设计值。

4预应力管桩施工工艺
4.1 工程概况
在沿海某工程标段某段地基中存在淤泥质粘土层，地基土层从上至下为：素填土：黄褐一灰黄一灰色，稍湿一湿一饱和，松散，层厚0.20—8一0.70m；淤泥质土：灰—灰黑色，饱和，松散，流塑一软塑，淤层厚0.80一6.50m粉土：黄褐色一灰黄色，稍湿一很湿，稍密，干强度低，韧性低，摇震反应迅速，层厚1.00—2.90m；粗砾砂：褐黄色一黄褐色一灰白色，饱和，稍密一密实，磨圆度稍差，层厚0.90一3.80m：强风化花岗岩上亚带：黄褐一肉红色，稍湿—饱和，密实。

预应力管桩桩位在平面上呈正方形布置，桩间距2.5m，桩长8—17m。

管桩采用预应力高强混凝土管桩phc(ab型)，混凝土强度等级采用c80，直径为400mm，壁厚80mm。

设计单桩承载力大于等于700kn，复合地基承载力大于等于130kpa.预应力管桩沉桩采用静压方式，管桩需要穿过地基软弱层，桩头深入到强风化花岗岩中。

4.2管桩复合地基施工方案
由于本工程软土地基段表层素填土较厚且其中合有大量的淤泥质粘土，所以在预应力管桩施工前先对表层的素填土采用低能量夯实施强夯，表层的素填土密实后再进行预应力管桩的施工。

施工流程：整平强夯后的场地→测量放样布置桩位→静压机拼装就位→吊管桩就位→试桩→正常压桩施工→接桩(桩长达不到设计要求)→截桩(桩长超出设计要求)→静压机移位→下一根管桩施工→重复前面的压桩工艺→绑扎桩帽钢筋→支模板→现浇水泥混凝土桩帽并养护→铺筑第一层碎石垫层并整平压实→铺设一层钢塑格栅→铺筑第二层碎石垫层并整平压实。

施工前对场地进行强夯密实并整平,根据设计文件给定的桩位坐标控制点进行桩位放样，采用全站仪定出桩位中线和边界线，用钢尺按设计桩间距量出布桩中心点，用石灰等做出桩位中心标记。

试压桩的不少于5根，其规格和地质条件应具有代表性，试压方法和试压条件应与工程桩一致。

试桩时宜进行静荷载实验，确保压桩时，其承载力达到设计要求。

对管桩沉桩质量及地基处理效果进行检测，检测时应符合下列规定：管桩沉桩完成后进行检测，小应变检测为桩数的5％。

大应变为桩数的0.5％，且不少于5根。

复合地基承载力的检测频率不小于总桩数的0.3％，且每个施工作业点不少于3根，随机抽取，检测桩分布均匀。

由以上可以得出结论，预应力管桩处理软土地基时，采用端承桩还是摩擦桩，要考虑现场的地质条件和荷载对复合地基承载力的要求来综合考虑。

可用复合地基承载力理论来估算预应力管桩
(端承桩)形成的复合地基承载力，要用复合地基载荷试验来确定。

通过对预应力管桩和复合地基的试验检测，验证了预应力管桩和复合地基承载力均达到设计要求，此软土地基处理效果较好。

5预应力管桩复合地基技术综合评价
5.1 天然地基与复合地基沉降比较
经过管桩处理后所形成的复合地基在使用半年后每跨地坪中心点位置平均沉降 56mm，符合设计要求，不影响建筑正常使用。

而工程外未经处理的天然地基道路，它们的最大沉降达到了 600mm，最小的也有 295mm。

可见管桩复合地基的处理效果是非常明显的。

5.2 预应力管桩与其他种类管桩的比较
5.3 预应力管桩和钻控灌注桩的技术经济对比
根据管桩平面布置方案可知，每一枚管桩所加固的地坪面积是9m2，而一枚 30mф400mm 管桩及承台的成本造价约是 4500 元，即复合地基地坪处理成本500元/m2。

而若采用30mф800mm 高压喷桩按3m桩距计算则每一枚高压旋喷桩的成本造价是8 540 元，即高压旋喷处理成本造价是 949元/ m2。

经比较管桩复合地基处理成本比高压旋桩节约 949元/ m2～500元 /m2=449 元 /m2，节约率为47.3%。

总造价节约64 566m2×449 元 /m2≈2900 万元，经济价值是不言而喻的。

6结语
通过对以上工程实例的分析，运用预应力混凝土管桩施工技术可
显著解决软土地基的施工问题，保证了建筑工程的正常使用，可以避免人力物力的极大浪费，其施工造价又明显低于其他施工技术，施工现场干净整洁，对环境保护也具有一定的促进，因此，预应力管桩的推广对软土地基工程的施工具有很重要的意义。

【参考文献】
【1】既有建筑地基基础加固技术规范jgj123—2000，北京：中国建筑工业出版社，2002
【2】陈希哲．土力学地基基础【m】．清华大学出版社，2004 【3】江正荣.建筑地基与基础施工手册[k].杭州：中国建筑工业出版社，2005.。