前言 预应力混凝土管桩具有单桩承载力高、设计选用范围广、运输吊装方便、施工速度快、造价较低等优点，是高层建筑工程的常用桩型本文对在管桩设计管理、施工过程中碰到的常见技术问题进行了梳理、分析，介绍了合理可行的解决方案，供业界同行参考。
预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)
小直径(300-600mm)PHC管桩
大直径(800-1400mm)PHC管桩一、关于岩土工程勘察工作1、表土层的勘察要求静压法施工是通过静力压桩机的施压机构以压桩机自重和桩架上的配重作反力，将预应力管桩压入土（岩）层中的一种沉桩工艺比如PHC500桩抱压式静压桩机，其送桩时静压力就是1.1倍桩身抱压允许压桩力，约为55功能材料0吨，再加上不起反压作用的两只短船型履靴的自重40吨，合计约600吨的压桩机需要的场地承载力特征值约150kPa左右。
设计管理时应根据静压桩施工需要，对表土层承载力提出要求，并要求岩土勘察单位采用轻便动力触探、取土样、标准贯入试验等手段准确查明表层3m土层的承载能力3m土层指广东地区常见的表土层，对于深厚、松软的素填土层则应另当别论。
另外除了对表土层强度作出要求外，还应考虑表土层一定深度范围内的压缩变形，所以建议同时提供地基压缩模量、当地降水经验及相关参数
抱压式静力压桩机
顶压式液压压桩机2、管桩及沉桩工艺选用的评估岩土工程勘察报告有关管桩选用的评估应包括以下两点：管桩在工程场地的适宜性评价；当功能材料存在不良地质条件时，评价沉桩可行性并提出可行的沉桩方法或替代施工方法相比灌注桩基础，管桩具有较大的成本、工期优势，应尽可能优先采用管桩基础或管桩复合地基方案。
当揭露深厚软土、孤石、坚硬夹层、岩溶土洞等情况后，宜综合考虑分析不良地质成因、埋深、范围，必要时进行补充勘察，为设计单位提供准确的设计依据，为使用管桩创造条件目前预应力管桩的施工方法主要有锤击贯入法、静力压桩法及植入法、中掘法等。
锤击贯入沉桩具有低成本、穿透土层能力强、施工方便等优点，在环境条件允许的地方仍有很大的市场，但存在桩身较易损伤、对环境污染等问题，它的应用在城市中受到了一定的限制静力压桩法适用于浅层土易穿越，桩端持力层较致密、坚功能材料硬的场地，表层土质软弱且压机作业面承载力低的场地应预先处理，方可采用静力压桩法，以免出现桩机陷机、桩位偏移过大、周边环境隆沉而对邻近道路、管线、建筑物产生危害等事故；当采用抱压方式沉桩时，由于抱压力过大而发生桩身破损的现象也时有发生。
中掘法针对大直径管桩中空特点、结合振动桩锤和钻机施工，充分发挥各自优点，既利用钻机在管桩内取土、减小桩端阻力，又利用振动减小桩侧阻力达到沉桩目的植入工法具有以下几个优点：施工时挤土效应小、成桩后桩身完整无损伤、桩身承载力及耐久性提高。
锤击沉桩
静压沉桩
大直径管桩中掘法沉桩当场地存在含孤石或障碍物较多且不易清除的地层，桩端以上存在难以穿透的坚硬黏性土、密实的砂土、碎石功能材料土层的场地时或可能因锤击、抱压力过大引起桩身破损时，宜选用中掘法或植入法沉桩，并应通过现场沉桩工艺试验确定其适用性。
管桩施工也可配合引孔辅助法沉桩，它是减轻挤土效应常用的一种有效方法，也可以采用引孔法穿越坚硬夹层增加桩的入土深度。
长螺旋钻引孔沉桩
螺旋钻3、地下水、土的腐蚀性评价岩土工程勘察报告应对工程场地中的水和土对预制桩的腐蚀性进行评价，内容包括确定地下水、土对混凝土结构及混凝土结构中钢筋、钢结构的腐蚀性介质（
值）及强度等级（强、中、弱），以便设计单位选择合适的管桩或对管桩采用合理可靠的防腐蚀措施当腐蚀性强度等级为强腐蚀性时，宜进行专项论证评审，分析腐蚀性来源、确定防（治理）腐蚀方案，必要时功能材料可针对水、土样本取样地点分区域对场地划分腐蚀性强度等级。
在腐蚀性场地使用管桩，须通过调整混凝土配方、增加保护层厚度，改变接头的连接形式等有效措施，提高管桩在腐蚀环境下的耐久性首先对桩身混凝土的强度等级、水胶比、抗渗等级和钢筋的混凝土保护层厚度提出较高的要求，并采用耐腐蚀材料（抗硫酸盐硅酸盐水泥、抗硫酸盐外加剂、钢筋阻锈剂等）制作桩身，达到防腐蚀“治本”的目的；其次，当管桩桩身防腐不满足上述材料及指标要求时，可采取。
增加混凝土腐蚀裕量、桩身表面涂刷防腐蚀涂层（环氧沥青、聚氨酯(氰凝)）等措施。硫酸根离子（
）、酸性介质（pH值）是对混凝土的腐蚀，增加混凝土腐蚀裕量措施是有效的；而氯离子（
）是对钢筋功能材料的腐蚀，不推荐采用增加混凝土腐蚀裕量措施值得关注的是，在强腐蚀性环境中，PHC管桩采取上述措施后可以使用；而混凝土灌注桩，由于在现场浇筑施工，混凝土未硬化的情况下非常容易与腐蚀性介质接触，防护较为困难，腐蚀性介质一旦进入混凝土桩内部，混凝土的耐久性不易保证，因而不宜采用灌注桩基础。
4、岩石风化程度的划分岩土工程勘察应重视标准贯入试验和试验结果：标贯试验锤重为63.5kg（150磅），落距76cm（30吋），前15cm入土的锤击数不算，然后测出继续往下入土30cm深度的锤击数，这就是实测的标贯击数。
如果实测击数乘上触探杆长度校正系数，就是修正后的标贯击数设计管理时应请勘察单位同时提供实测、修正后功能材料标贯击数，作为基础设计和沉桩施工的依据地勘单位采用实测标准贯入击数划分花岗岩、花岗片麻岩和火山凝灰岩等硬质岩的风化程度：实测标贯击数≥70为强风化；70>实测标贯击数≥40为全风化；实测标贯击数<40为残积土。
而对于其他岩石的风化岩，可采用实测标贯击数≥50为强风化；50>实测标贯击数≥30为全风化；实测标贯击数<30为残积土根据经验，设计单位根据修正后的标贯击数预估有效桩长：锤击管桩桩端可进入修正后的标贯击数≈ 50～60的强风化岩层1～2m，但不能打入中风化岩层；静压管桩最多可压至修正后的标贯击数＝50的强风化岩层的表面。
注意到标贯试验近似模拟动力击打桩体，其测试成果（击数）较适合锤击式预功能材料应力管桩终桩位置的确定在设计管理过程中，常遇到用实测的标贯击数预测桩长，导致结果偏短，实际施工时用桩量比预估用桩量增加了许多，这需要特别注意。
二、关于终止沉桩的几个问题1、沉桩终止标准锤击沉桩时，当一根管桩被施打到设计要求并达到收锤标准后即可收锤，停止施打对摩擦型基桩，以桩端标高控制，保证设计要求的有效桩长，对端承摩擦型或摩擦端承型基桩，通常以达到的桩端持力层（定性）和最后贯入度或最后1~3m的每米沉桩锤击数（定量）作为主要的收锤控制指标。
静压沉桩的终压标准为：对摩擦型基桩，应按设计桩长进行终压控制，终压力值作参考；对于选择持力层的端承摩擦桩或摩擦端承桩，可按下表执行：
实际设计与施工管理时，收功能材料锤、终压应根据地质情况、桩规格、施工机械等情况进行综合考虑，既要保证桩的承载力，又要保证桩身的完整性，不得打爆、夹裂桩身由于打桩锤击力属冲击动力，预应力管桩较耐打，在强力冲击下具有较强的穿透能力，大量工程实践表明，使用D45以上重型柴油锤可穿透5～6m厚的密实砂层或河卵石层，桩尖进入修正后标贯击数≥50的强风化岩层1～2m或密实卵石层1～2m。
压桩力则属静力，造成桩的穿透能力相对较小，实践证明压桩力≥4000kN的静压桩也可穿透2～3m厚的密实砂层，桩尖到达修正后标贯击数＝50的强风化岩表面从总体上看，当地质条件大致相同时，静压桩的桩长通常要比锤击桩短1～2m，有时甚至短3～4m。
2、纯摩擦型功能材料基桩的沉桩控制在一些覆盖层为软土、下部冲沉积黏性土或残积土、全风化岩层较厚的地质条件下，以较小的锤击力或压桩力沉桩数十米无法按贯入度或终压力值终桩设计管理时可根据设计有效桩长要求进行配桩试验，并于24小时后复打（结合高应变动测仪）或以抗压极限承载力复压，以确定试桩的承载力和对应2Ra所需要的合理桩长。
实际上，基桩在沉入软土的过程中，桩尖直接使土体产生冲剪破坏，同时桩周土体受挤压产生剪切破坏，孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头，产生了超孔隙水压力，扰动了土体结构，使桩周一定范围内的土体抗剪强度降低，此时桩土之间滑动摩阻力较小，桩身容易下沉。
一旦压桩终止并随着时间的推延，桩周土的触变时效和固结时功能材料效体现出来，土体中的孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，土的抗力逐渐恢复，甚至超过其原始强度，桩土之间变成了承载时的静摩阻力，此时经复打后的高应变动测结果和复压的终压力值基本与工程意义上的抗压极限承载力相当。
3、静压桩Pze与Ra关系端承摩擦桩或摩擦端承桩的Pze与抗压极限承载力（2倍Ra）不能完全等同，它主要是来自桩尖向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力如上文分析，极限承载力的获得与沉桩终止后桩周土强度恢复程度有较大关系，如果桩较长、桩周土性较好，桩摩阻力的贡献就较大，2Ra有可能大于Pze；如果桩身较短，桩侧提供的摩阻力就小，那么2Ra就会小于Pze。
这表明在持力层起伏的项目中，由于桩长差异功能材料较大，会出现同样的终压力值得到不同的单桩承载力特征值，这是不利于设计和检测的设计管理时宜统一单桩承载力特征值，根据桩长调整终压力值：长桩的终压力在2倍单桩承载力特征值左右，短桩特别是超短桩，终压力应定为单桩承载力特征值的3倍左右。
需要注意的是，对短桩为得到设计要求桩承载力，往往需要较高的终压力值，如果超过管桩桩身抱压允许压桩力，则需要调低桩承载力譬如，PHC400-95、PHC500-125的桩身抱压允许压桩力分别为310吨、500吨，则其6~9m左右短桩的桩承载力特征值分别不宜大于110吨、180吨。
三、关于基桩施工的几个问题1、压桩前施工场地处理珠三角地区工程场地大多比较软弱，对静压桩施工功能材料非常不利，所以需要在压桩前对施工现场进行加固处理，但处理往往需要投入和时间，如果对场地处理的必要性认识不足，舍不得花这笔场地处理费，结果发生陷机，陷机产生的侧向压力会使浅表土体发生水平位移，从而导致桩机附近已施工基桩顶部附近开裂（环状横向裂纹）、倾斜、断裂等质量问题，不仅事故处理费用远远超过场地的处理费用，且又耽误了工期。
所以，在静压桩的设计和施工中，一定要重视施工现场，务必使场地的承压能力能满足压桩机正常运行的要求
静压桩机在软土场地陷机
降水井设计管理时可要求工程部提前出土，开挖地表软土并换填建筑垃圾（主要为拆房的碎砖）并压实，必要时可在场地布设降水井，加快地表土固结沉降，经标准贯入试验等手段功能材料大致检测承载能力，且静压桩机行走没有问题后，可以进行大范围工程桩静压施工。
这里说明一下：设计管理时注意软土、欠固结地基的端承型管桩承载力须计入适量的负摩阻作用（静载试验时按正摩阻考虑），作为下拉荷载（特征值）与上部结构传来标准组合的荷载相加后计算管桩数量，此时管桩承载力特征值Ra只考虑负摩阻段以外的岩土贡献。
该项规定为JGJ 94行业标准强制性条文，需要足够重视2、沉桩结束后封底问题当管桩持力层为强风化泥岩、含泥量较多的强风化、全风化花岗岩层以及强风化泥质粉砂岩时，须重点关注桩端防水问题这是因为强风化泥岩遇水软化
，含泥量较多的强风化花岗岩体遇水发生崩解，最终导致静载试验不合格，桩沉降量较大，桩功能材料承载力降低值得一提的是，强风化泥质粉砂岩由于粉砂的存在，相对纯泥岩而言，其软化程度较小；另外，不是所有的强风化泥岩和强风化花岗岩层都会发生易软化的现象，有的地区虽然也以强风化泥岩作持力层，但没有发生持力层软化的问题。
设计管理时应做好施工交底要求：沉桩结束立即在管桩内腔底部灌注封底混凝土，防止外界水流入，并做好旁站监理不得偷工减料；还有就是控制沉桩率，这样可以使桩周超孔隙水压力（水头）增长较慢，有效减少流向桩端附近的孔隙水；最后是要做好复压（复打）的准备，也就是说送桩不要太深。
另外上述持力层的管桩承载力不宜取得过高，应进行适当的折减（折减系数0.7~0.9），尤其是短桩桩周止水长度少，容易受外界功能材料水渗入，折减系数宜取小值3、沉桩后土方开挖问题挖土应分层均匀进行，且每根桩桩周土体高差不宜大于1m。
当基坑深度范围内有较厚的淤泥等软弱土层时，软土部分及其以下土方，宜采用人工开挖；必要时，桩与桩之间用角钢进行刚性连接，形成一个不易变形的空间结构基桩倾斜断裂事故处理起来往往很困难，因为基坑开挖后，软土露出来，即使要进行补桩处理也是很不容易的。
所以，管桩施打（施压）完毕、开挖基坑前，应制订合理的施工方案和施工程序，设计管理应牵头组织设计单位、工程管理部门、施工单位、外聘专家进行专项论证
开挖施工不当造成群桩倾斜、桩身开裂等质量事故设计管理时除按上述要求外，还可以采取以下措施：（1）采用AB型管桩，提功能材料高管桩抗裂能力；（2）开挖前桩顶表层土面可浇筑素砼层，加强桩顶嵌固能力；（3）承台范围内（可适当拓宽）施工水泥搅拌桩，对桩顶一定深度范围的软弱土进行地基加固，提高其抗侧能力；（4）当出现Ⅲ、Ⅳ类时，可采用下钢筋笼灌芯混凝土补强、补桩后高应变动测抽查管桩承载力等处理方法。
结语 管桩特别是静压桩基础，是一种设计和施工必须密切配合才能顺利完成的桩基础，要求设计单位、设计管理者对管桩的设计概念、岩土力学有一定的认识，才能使桩基础工程得到顺利推进本文对实际项目管桩基础常见的若干设计管理、施工管理问题，并进行了讨论分析，提供出有价值的解决方案。
