预应力管桩与钻孔灌注桩对比分析

预应力管桩与钻孔灌注桩对比分析

方秀航

珠海市香洲区政府投资建设工程管理中心广东省珠海市519000

摘要：预应力管桩与钻孔灌注桩都是广泛运用于土质软弱且埋藏较厚的地基中，具有承载力高、稳定性好、沉降小、耗材少等特点，可以有效满足建筑物对地基强度、变形和稳定性的要求。预应力管桩和钻孔灌注桩两种型式各有其适用性和优缺点，正确选择采用预应力管桩或钻孔灌注桩，是建筑物结构安全与正常使用的重要保证。

关键词：预应力管桩;钻孔灌注桩;对比分析

改革开放三十多年以来，我国国民经济的飞速发展，城镇化建设水平的逐步提高，城市规模不断扩大、城市人口密度增大、城市建筑极速增加。随着工程建设和现代化科技的发展，为满足人们对现代建筑物的要求，桩基础的类型、施工工艺以及桩基础理论等各方面都有了较大的发展，使桩和桩基础的应用更为广泛。

桩按施工方法不同，可分为预制桩（预应力管桩）和灌注桩（钻孔灌注桩）。不同的施工方法，采用的机械设备和施工工艺不同，桩与土的作用机理也不同。目前，对桩的承载力、结构检测、设计理论、计算方法等都进行了深入研究。使得在建筑工程中，预应力管桩和钻孔灌注桩有着比较广泛的应用。两种桩型各具特点，适用范围有所不同。因此，本文将对这两种桩型进行对比，分析各自的优缺点及适用性，从而确定是选择预应力管桩还是钻孔灌注桩。

预应力管桩是采用先张法预应力工艺、掺加高效减水剂、高速离心蒸汽养护成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。钻孔灌注桩是在工程现场通过利用钻孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在桩孔内放置钢筋骨架，再灌注混凝土而做成的桩。

本文从桩的作用机理、建设条件、施工工艺、建设成本等角度对预应力管桩与钻孔灌注桩的对比分析：

从桩的作用机理角度看，预应力管桩是通过打入或压入地基内达到所需的深度，在沉桩过程中，周围土体受到桩体的挤压作用，导致短期内孔隙水压力上升，使土体隆起并向侧向挤压，使应力影响范围内的已有建（构）筑物及道路等产生变形，甚至破坏。同时还会对已施工完毕的工程桩产生挤压，使之产生偏移、上浮等现象。而钻孔灌注桩采用干作业法或泥浆护壁法成孔，在成孔与成桩的过程中对周围的桩间土没有挤压作用，不会引起土体中超孔隙水压力的增长，因而桩的施工不会不会危及周围相邻建（构）筑物及道路的安全。因此，钻孔灌注桩相比预应力管桩具有无振动、无挤土影响、对周围建筑物影响小等特点，但桩身混凝土强度较低，单桩承载力较低，沉降量较大。

从建设条件角度考虑，预应力管桩适用于地基土质为软土、砂性土、塑性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土，不易穿透较厚的砂土等硬夹层，只能进入砂、砾、硬黏土、强风化岩层等坚实持力层不大的深度。当遇砂层、孤石等沉桩困难时，可采用引孔措施。采用打入或静压预应力管桩，以强风化岩层为桩基持力层时，桩身穿越的大部分为软弱土、粘性土及全风化岩层，整体来说沉桩阻力不大。如局部残积层及全风化层中分布规律的孤石，在成桩过程中可能造成一定的困难。由于施工需要有振动沉桩锤、起重设备等大型机具，因此所需施工场地较大。钻孔灌注桩适用于各种砂性土、黏性土，也适用于碎、卵石类土层和岩层。但对淤泥及可能发生流砂或承压水的地基，施工较困难。因此，钻孔灌注桩相比预应力管桩具有施工设备简单、操作方便、不受场地狭小限制等特点，但施工工期较长，施工质量不如预应力管桩稳定。

从施工工艺角度来看，预应力管桩的施工工艺为：测量定位→桩机就位、对中→压桩→接桩→送桩或截桩→静压桩到设计高程。（1）测量定位：施工前放好轴线和每一个桩位，并涂上油漆使标志明显。（2）桩机就位、对中：通过压桩机启动纵向和横向行走油缸，将桩尖对准桩位。开动压桩油缸将桩压人土中，待桩下沉达到稳定状态后，调正桩在两个方向的垂直度。（3）压桩：通过夹持油缸将桩夹紧，然后使压桩油缸伸程，将压力施加到桩上。（4）接桩：桩的单节长度应根据设备条件和施工工艺确定。当桩贯穿的土层中夹有薄层砂土时，确定单节桩的长度时应避免桩端停在砂土层中进行接桩。当下一节桩压到露出地面0.8～1.0m时，便可接上一节桩。（5）送桩或截桩：如果桩顶接近地面，而压桩力尚未达到规定值，可以送桩。如果桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时则要截桩，以便压桩机移位。（6）压桩结束：当压力表读数达到预先规定值时，便可停止压桩。

钻孔灌注桩的施工工艺为：钻孔桩施工流程：桩位放样→钢护筒埋设→泥浆系统布置→桩机就位→钻孔→清孔→装吊钢筋骨架→灌注水下砼→桩基施工完毕，拆卸钻机。（1）桩位放样：采用丈量法进行桩位测放，在施工期内对测量基线予以保护及定期复核，以保证测量控制精度符合设计要求。（2）钢护筒埋设：根据桩位，使护筒中心和桩中心重合，偏差小于50mm。护筒与坑壁之间用粘性土填实，确保护筒位置的准确及稳定，再次校正护筒中心偏差，并用水平尺校核护筒的垂直度，使护筒达到水平牢固。（3）泥浆循环系统布置：配备沉淀池、循环池进行泥浆净化后流回孔内，确保终孔后灌注前孔内泥浆各项指标的要求。（4）钻机就位：钻机就位底座应垫牢，用水平尺对机座底架进行水平调整，直至钻架垂直地面，天车吊轮、回钻盘和钻头与桩位四点中心到同一铅垂线上。（5）钻孔：成孔施工时，钻具（钻头、主动钻杆和副钻杆）要保证垂直度、同心度和连接时整合可靠，以防止孔斜和钻具脱落的事故发生。钻进到设计标高终孔时，应保持钻机空转不进尺10分钟，直至泥浆指标达到一次清孔要求。（6）清孔：除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土质量，确保桩的承载力。（7）装吊钢筋骨架：钢筋笼在吊运过程中，由于其在纵向抗弯能力较差，必要时在笼内加支撑，以提高笼的刚性。当笼吊至孔口时，使笼中心对准桩位中心，扶正后并缓缓匀速下入孔内，严禁摆动碰撞孔壁，边下钢筋笼边装上保护块。当最后吊筋下至孔口时，固定在孔口的定位架上，将钢笼临时吊于孔口。（8）灌注水下砼：灌注前料斗下覆隔水盖板。开始灌注时，开启料斗，并立即连续供料，使首批砼一起压住隔水盖板迅速落下。随着砼连续不断地灌入，孔内砼面不断上升，导管的埋深也在不断增加，需要定时测量砼面的上升情况。在灌注中要不断上下提动导管，以防止速度过快而产生空洞及混凝土不能流动钢笼外侧。

从建设成本来讲，在一般情况下，相同建筑场地条件范围内，预应力管桩的工程造价低于钻孔灌注桩。如果在地质条件不是很好的区域，场地局部残积层及全风化层中分布规律的孤石，预应力管桩将需要采用引孔措施，会增加很大的工程投资，造价相对较高。

预应力管桩具有造价经济，工期短，质量有保证等优点，但对土质、场地条件有一定要求。钻孔灌注桩不受土质、场地条件限制，但工期长，造价较高。无论哪种桩基础，在实际应用中均有一定的优缺点。至于如何具体选择，则需要根据工程实际需要，从拟建场地类型、软土分布、水文条件、周围环境等条件，结合工程具体建设内容、工序的连续性、工期整体控制等各个方面对预应力管桩和钻孔灌注桩进行综合比较。通过比较分析，提出技术上可行，造价经济的处理方案。

参考文献：

[1]王晓谋.基础工程.4版.北京：人民交通出版社，2011.

[2]李书全，何亚伯.土木工程施工.上海：同济大学出版社，2009.

[3]中华人民共和国行业标准.JGJ94—2008建筑桩基技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2008.