前言 預應力混凝土管樁具有單樁承載力高、設計選用范圍廣、運輸吊裝方便、施工速度快、造價較低等優點，是高層建筑工程的常用樁型本文對在管樁設計管理、施工過程中碰到的常見技術問題進行了梳理、分析，介紹了合理可行的解決方案，供業界同行參考。
預應力高強混凝土管樁(PHC管樁)
小直徑(300-600mm)PHC管樁
大直徑(800-1400mm)PHC管樁一、關于巖土工程勘察工作1、表土層的勘察要求靜壓法施工是通過靜力壓樁機的施壓機構以壓樁機自重和樁架上的配重作反力，將預應力管樁壓入土（巖）層中的一種沉樁工藝比如PHC500樁抱壓式靜壓樁機，其送樁時靜壓力就是1.1倍樁身抱壓允許壓樁力，約為55功能材料0噸，再加上不起反壓作用的兩只短船型履靴的自重40噸，合計約600噸的壓樁機需要的場地承載力特征值約150kPa左右。
設計管理時應根據靜壓樁施工需要，對表土層承載力提出要求，并要求巖土勘察單位采用輕便動力觸探、取土樣、標準貫入試驗等手段準確查明表層3m土層的承載能力3m土層指廣東地區常見的表土層，對于深厚、松軟的素填土層則應另當別論。
另外除了對表土層強度作出要求外，還應考慮表土層一定深度范圍內的壓縮變形，所以建議同時提供地基壓縮模量、當地降水經驗及相關參數
抱壓式靜力壓樁機
頂壓式液壓壓樁機2、管樁及沉樁工藝選用的評估巖土工程勘察報告有關管樁選用的評估應包括以下兩點：管樁在工程場地的適宜性評價；當功能材料存在不良地質條件時，評價沉樁可行性并提出可行的沉樁方法或替代施工方法相比灌注樁基礎，管樁具有較大的成本、工期優勢，應盡可能優先采用管樁基礎或管樁復合地基方案。
當揭露深厚軟土、孤石、堅硬夾層、巖溶土洞等情況后，宜綜合考慮分析不良地質成因、埋深、范圍，必要時進行補充勘察，為設計單位提供準確的設計依據，為使用管樁創造條件目前預應力管樁的施工方法主要有錘擊貫入法、靜力壓樁法及植入法、中掘法等。
錘擊貫入沉樁具有低成本、穿透土層能力強、施工方便等優點，在環境條件允許的地方仍有很大的市場，但存在樁身較易損傷、對環境污染等問題，它的應用在城市中受到了一定的限制靜力壓樁法適用于淺層土易穿越，樁端持力層較致密、堅功能材料硬的場地，表層土質軟弱且壓機作業面承載力低的場地應預先處理，方可采用靜力壓樁法，以免出現樁機陷機、樁位偏移過大、周邊環境隆沉而對鄰近道路、管線、建筑物產生危害等事故；當采用抱壓方式沉樁時，由于抱壓力過大而發生樁身破損的現象也時有發生。
中掘法針對大直徑管樁中空特點、結合振動樁錘和鉆機施工，充分發揮各自優點，既利用鉆機在管樁內取土、減小樁端阻力，又利用振動減小樁側阻力達到沉樁目的植入工法具有以下幾個優點：施工時擠土效應小、成樁后樁身完整無損傷、樁身承載力及耐久性提高。
錘擊沉樁
靜壓沉樁
大直徑管樁中掘法沉樁當場地存在含孤石或障礙物較多且不易清除的地層，樁端以上存在難以穿透的堅硬黏性土、密實的砂土、碎石功能材料土層的場地時或可能因錘擊、抱壓力過大引起樁身破損時，宜選用中掘法或植入法沉樁，并應通過現場沉樁工藝試驗確定其適用性。
管樁施工也可配合引孔輔助法沉樁，它是減輕擠土效應常用的一種有效方法，也可以采用引孔法穿越堅硬夾層增加樁的入土深度。
長螺旋鉆引孔沉樁
螺旋鉆3、地下水、土的腐蝕性評價巖土工程勘察報告應對工程場地中的水和土對預制樁的腐蝕性進行評價，內容包括確定地下水、土對混凝土結構及混凝土結構中鋼筋、鋼結構的腐蝕性介質（
值）及強度等級（強、中、弱），以便設計單位選擇合適的管樁或對管樁采用合理可靠的防腐蝕措施當腐蝕性強度等級為強腐蝕性時，宜進行專項論證評審，分析腐蝕性來源、確定防（治理）腐蝕方案，必要時功能材料可針對水、土樣本取樣地點分區域對場地劃分腐蝕性強度等級。
在腐蝕性場地使用管樁，須通過調整混凝土配方、增加保護層厚度，改變接頭的連接形式等有效措施，提高管樁在腐蝕環境下的耐久性首先對樁身混凝土的強度等級、水膠比、抗滲等級和鋼筋的混凝土保護層厚度提出較高的要求，并采用耐腐蝕材料（抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽外加劑、鋼筋阻銹劑等）制作樁身，達到防腐蝕“治本”的目的；其次，當管樁樁身防腐不滿足上述材料及指標要求時，可采取。
增加混凝土腐蝕裕量、樁身表面涂刷防腐蝕涂層（環氧瀝青、聚氨酯(氰凝)）等措施。硫酸根離子（
）、酸性介質（pH值）是對混凝土的腐蝕，增加混凝土腐蝕裕量措施是有效的；而氯離子（
）是對鋼筋功能材料的腐蝕，不推薦采用增加混凝土腐蝕裕量措施值得關注的是，在強腐蝕性環境中，PHC管樁采取上述措施后可以使用；而混凝土灌注樁，由于在現場澆筑施工，混凝土未硬化的情況下非常容易與腐蝕性介質接觸，防護較為困難，腐蝕性介質一旦進入混凝土樁內部，混凝土的耐久性不易保證，因而不宜采用灌注樁基礎。
4、巖石風化程度的劃分巖土工程勘察應重視標準貫入試驗和試驗結果：標貫試驗錘重為63.5kg（150磅），落距76cm（30吋），前15cm入土的錘擊數不算，然后測出繼續往下入土30cm深度的錘擊數，這就是實測的標貫擊數。
如果實測擊數乘上觸探桿長度校正系數，就是修正后的標貫擊數設計管理時應請勘察單位同時提供實測、修正后功能材料標貫擊數，作為基礎設計和沉樁施工的依據地勘單位采用實測標準貫入擊數劃分花崗巖、花崗片麻巖和火山凝灰巖等硬質巖的風化程度：實測標貫擊數≥70為強風化；70>實測標貫擊數≥40為全風化；實測標貫擊數<40為殘積土。
而對于其他巖石的風化巖，可采用實測標貫擊數≥50為強風化；50>實測標貫擊數≥30為全風化；實測標貫擊數<30為殘積土根據經驗，設計單位根據修正后的標貫擊數預估有效樁長：錘擊管樁樁端可進入修正后的標貫擊數≈ 50～60的強風化巖層1～2m，但不能打入中風化巖層；靜壓管樁最多可壓至修正后的標貫擊數＝50的強風化巖層的表面。
注意到標貫試驗近似模擬動力擊打樁體，其測試成果（擊數）較適合錘擊式預功能材料應力管樁終樁位置的確定在設計管理過程中，常遇到用實測的標貫擊數預測樁長，導致結果偏短，實際施工時用樁量比預估用樁量增加了許多，這需要特別注意。
二、關于終止沉樁的幾個問題1、沉樁終止標準錘擊沉樁時，當一根管樁被施打到設計要求并達到收錘標準后即可收錘，停止施打對摩擦型基樁，以樁端標高控制，保證設計要求的有效樁長，對端承摩擦型或摩擦端承型基樁，通常以達到的樁端持力層（定性）和最后貫入度或最后1~3m的每米沉樁錘擊數（定量）作為主要的收錘控制指標。
靜壓沉樁的終壓標準為：對摩擦型基樁，應按設計樁長進行終壓控制，終壓力值作參考；對于選擇持力層的端承摩擦樁或摩擦端承樁，可按下表執行：
實際設計與施工管理時，收功能材料錘、終壓應根據地質情況、樁規格、施工機械等情況進行綜合考慮，既要保證樁的承載力，又要保證樁身的完整性，不得打爆、夾裂樁身由于打樁錘擊力屬沖擊動力，預應力管樁較耐打，在強力沖擊下具有較強的穿透能力，大量工程實踐表明，使用D45以上重型柴油錘可穿透5～6m厚的密實砂層或河卵石層，樁尖進入修正后標貫擊數≥50的強風化巖層1～2m或密實卵石層1～2m。
壓樁力則屬靜力，造成樁的穿透能力相對較小，實踐證明壓樁力≥4000kN的靜壓樁也可穿透2～3m厚的密實砂層，樁尖到達修正后標貫擊數＝50的強風化巖表面從總體上看，當地質條件大致相同時，靜壓樁的樁長通常要比錘擊樁短1～2m，有時甚至短3～4m。
2、純摩擦型功能材料基樁的沉樁控制在一些覆蓋層為軟土、下部沖沉積黏性土或殘積土、全風化巖層較厚的地質條件下，以較小的錘擊力或壓樁力沉樁數十米無法按貫入度或終壓力值終樁設計管理時可根據設計有效樁長要求進行配樁試驗，并于24小時后復打（結合高應變動測儀）或以抗壓極限承載力復壓，以確定試樁的承載力和對應2Ra所需要的合理樁長。
實際上，基樁在沉入軟土的過程中，樁尖直接使土體產生沖剪破壞，同時樁周土體受擠壓產生剪切破壞，孔隙水受此沖剪擠壓作用形成不均勻水頭，產生了超孔隙水壓力，擾動了土體結構，使樁周一定范圍內的土體抗剪強度降低，此時樁土之間滑動摩阻力較小，樁身容易下沉。
一旦壓樁終止并隨著時間的推延，樁周土的觸變時效和固結時功能材料效體現出來，土體中的孔隙水壓力逐漸消散，土體發生固結，土的抗力逐漸恢復，甚至超過其原始強度，樁土之間變成了承載時的靜摩阻力，此時經復打后的高應變動測結果和復壓的終壓力值基本與工程意義上的抗壓極限承載力相當。
3、靜壓樁Pze與Ra關系端承摩擦樁或摩擦端承樁的Pze與抗壓極限承載力（2倍Ra）不能完全等同，它主要是來自樁尖向下穿透土層時直接沖剪樁端土體的阻力如上文分析，極限承載力的獲得與沉樁終止后樁周土強度恢復程度有較大關系，如果樁較長、樁周土性較好，樁摩阻力的貢獻就較大，2Ra有可能大于Pze；如果樁身較短，樁側提供的摩阻力就小，那么2Ra就會小于Pze。
這表明在持力層起伏的項目中，由于樁長差異功能材料較大，會出現同樣的終壓力值得到不同的單樁承載力特征值，這是不利于設計和檢測的設計管理時宜統一單樁承載力特征值，根據樁長調整終壓力值：長樁的終壓力在2倍單樁承載力特征值左右，短樁特別是超短樁，終壓力應定為單樁承載力特征值的3倍左右。
需要注意的是，對短樁為得到設計要求樁承載力，往往需要較高的終壓力值，如果超過管樁樁身抱壓允許壓樁力，則需要調低樁承載力譬如，PHC400-95、PHC500-125的樁身抱壓允許壓樁力分別為310噸、500噸，則其6~9m左右短樁的樁承載力特征值分別不宜大于110噸、180噸。
三、關于基樁施工的幾個問題1、壓樁前施工場地處理珠三角地區工程場地大多比較軟弱，對靜壓樁施工功能材料非常不利，所以需要在壓樁前對施工現場進行加固處理，但處理往往需要投入和時間，如果對場地處理的必要性認識不足，舍不得花這筆場地處理費，結果發生陷機，陷機產生的側向壓力會使淺表土體發生水平位移，從而導致樁機附近已施工基樁頂部附近開裂（環狀橫向裂紋）、傾斜、斷裂等質量問題，不僅事故處理費用遠遠超過場地的處理費用，且又耽誤了工期。
所以，在靜壓樁的設計和施工中，一定要重視施工現場，務必使場地的承壓能力能滿足壓樁機正常運行的要求
靜壓樁機在軟土場地陷機
降水井設計管理時可要求工程部提前出土，開挖地表軟土并換填建筑垃圾（主要為拆房的碎磚）并壓實，必要時可在場地布設降水井，加快地表土固結沉降，經標準貫入試驗等手段功能材料大致檢測承載能力，且靜壓樁機行走沒有問題后，可以進行大范圍工程樁靜壓施工。
這里說明一下：設計管理時注意軟土、欠固結地基的端承型管樁承載力須計入適量的負摩阻作用（靜載試驗時按正摩阻考慮），作為下拉荷載（特征值）與上部結構傳來標準組合的荷載相加后計算管樁數量，此時管樁承載力特征值Ra只考慮負摩阻段以外的巖土貢獻。
該項規定為JGJ 94行業標準強制性條文，需要足夠重視2、沉樁結束后封底問題當管樁持力層為強風化泥巖、含泥量較多的強風化、全風化花崗巖層以及強風化泥質粉砂巖時，須重點關注樁端防水問題這是因為強風化泥巖遇水軟化
，含泥量較多的強風化花崗巖體遇水發生崩解，最終導致靜載試驗不合格，樁沉降量較大，樁功能材料承載力降低值得一提的是，強風化泥質粉砂巖由于粉砂的存在，相對純泥巖而言，其軟化程度較?。涣硗?，不是所有的強風化泥巖和強風化花崗巖層都會發生易軟化的現象，有的地區雖然也以強風化泥巖作持力層，但沒有發生持力層軟化的問題。
設計管理時應做好施工交底要求：沉樁結束立即在管樁內腔底部灌注封底混凝土，防止外界水流入，并做好旁站監理不得偷工減料；還有就是控制沉樁率，這樣可以使樁周超孔隙水壓力（水頭）增長較慢，有效減少流向樁端附近的孔隙水；最后是要做好復壓（復打）的準備，也就是說送樁不要太深。
另外上述持力層的管樁承載力不宜取得過高，應進行適當的折減（折減系數0.7~0.9），尤其是短樁樁周止水長度少，容易受外界功能材料水滲入，折減系數宜取小值3、沉樁后土方開挖問題挖土應分層均勻進行，且每根樁樁周土體高差不宜大于1m。
當基坑深度范圍內有較厚的淤泥等軟弱土層時，軟土部分及其以下土方，宜采用人工開挖；必要時，樁與樁之間用角鋼進行剛性連接，形成一個不易變形的空間結構基樁傾斜斷裂事故處理起來往往很困難，因為基坑開挖后，軟土露出來，即使要進行補樁處理也是很不容易的。
所以，管樁施打（施壓）完畢、開挖基坑前，應制訂合理的施工方案和施工程序，設計管理應牽頭組織設計單位、工程管理部門、施工單位、外聘專家進行專項論證
開挖施工不當造成群樁傾斜、樁身開裂等質量事故設計管理時除按上述要求外，還可以采取以下措施：（1）采用AB型管樁，提功能材料高管樁抗裂能力；（2）開挖前樁頂表層土面可澆筑素砼層，加強樁頂嵌固能力；（3）承臺范圍內（可適當拓寬）施工水泥攪拌樁，對樁頂一定深度范圍的軟弱土進行地基加固，提高其抗側能力；（4）當出現Ⅲ、Ⅳ類時，可采用下鋼筋籠灌芯混凝土補強、補樁后高應變動測抽查管樁承載力等處理方法。
結語 管樁特別是靜壓樁基礎，是一種設計和施工必須密切配合才能順利完成的樁基礎，要求設計單位、設計管理者對管樁的設計概念、巖土力學有一定的認識，才能使樁基礎工程得到順利推進本文對實際項目管樁基礎常見的若干設計管理、施工管理問題，并進行了討論分析，提供出有價值的解決方案。
