預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的應(yīng)用

摘" 要：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以其承載力高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在軟土地基樁基工程中得到廣泛的應(yīng)用。該文旨在探討預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的應(yīng)用。首先介紹其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，隨后概述幾種常用的應(yīng)用范圍。接著，對(duì)現(xiàn)存的主要問(wèn)題進(jìn)行深入的分析，并對(duì)驗(yàn)收步驟進(jìn)行詳細(xì)的梳理和完善。最后，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的應(yīng)用前景進(jìn)行展望，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；深層軟土地基；公路工程建設(shè)；長(zhǎng)期性能表現(xiàn)；土木工程

中圖分類號(hào)：TU473.1""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""""""" 文章編號(hào)：2095-2945（2025）04-0181-04

Abstract： Prestressed concrete pipe piles have been widely used in soft soil foundation pile foundation engineering due to their high bearing capacity， stable and reliable quality， and convenient construction. This paper aims to discuss the application of prestressed concrete pipe piles in deep soft soil foundations. First， it introduces its application advantages， and then outlines several commonly used application scopes. Then， the main existing problems were analyzed in depth， and the acceptance steps were sorted out and improved in detail. Finally， this paper gives the application prospects of prestressed concrete pipe piles in deep soft soil foundations， in order to provide useful reference for research and practice in related fields.

Keywords： prestressed concrete pipe piles; deep soft soil foundation; highway engineering construction; long-term performance; civil engineering

眾所周知，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC管樁）是一種高效的地基處理方法，由于其具有較高的承載力和抗剪強(qiáng)度，能夠有效解決軟土地基中常見的沉降、變形等問(wèn)題，在深層軟土地基中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在公路、鐵路、工業(yè)廠房等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中[1-4]。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的工作原理是通過(guò)將預(yù)制的混凝土管樁打入地基中，并對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力，以此提高樁身的承載力和抗剪強(qiáng)度，從而顯著改善地基的穩(wěn)定性和整體承載能力。為了實(shí)現(xiàn)最佳的穩(wěn)定性和承載能力，必須深入理解預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的特殊性質(zhì)和作用機(jī)制。軟土地基在公路建設(shè)和其他土木工程中普遍存在，對(duì)樁基結(jié)構(gòu)的承載力和公路運(yùn)營(yíng)的安全性有著直接的影響。為了全面了解預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在處理深層軟土地基方面的性能，本文將對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行綜合分析，并詳細(xì)探討其優(yōu)點(diǎn)、適用范圍及潛在的局限性。本文旨在通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中應(yīng)用的深入分析，揭示其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以確保這一技術(shù)能夠在實(shí)際工程中得到更有效的應(yīng)用，從而為深層軟土地基處理提供更加堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。通過(guò)這樣的研究，可以進(jìn)一步提升預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基處理中的性能，保障工程建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1" 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1" 高承載力

通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有較高的抗彎能力和軸向承載力。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁被沉入土中時(shí)，能夠有效地將建筑物的荷載傳遞到深層土層或更堅(jiān)硬的土層，這些土層能夠提供更大的支撐力和更好的穩(wěn)定性。其承載能力可達(dá)到數(shù)十噸至數(shù)百噸，因此，即使在軟土地基條件下，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁也能夠提供足夠的承載力，以防止不均勻沉降和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

1.2" 抗沉降性能好

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁能夠有效地減少地基的沉降和變形，提高地基的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁通過(guò)其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，與周圍土體形成了一個(gè)共同作用體系，有效地減少了土體的側(cè)向變形和移動(dòng)，從而顯著提高了地基的穩(wěn)定性。這種管樁在軟土地基處理中的應(yīng)用，不僅提高了建筑物的安全性，還增強(qiáng)了地基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，為工程項(xiàng)目的成功提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3" 施工速度快

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的生產(chǎn)和施工速度較快。管樁在工廠內(nèi)預(yù)制，保證了質(zhì)量一致性，提高了生產(chǎn)速度。施工階段，打樁技術(shù)成熟且高效，專用打樁設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)伍可以快速地將管樁打入預(yù)定深度，完成樁基礎(chǔ)的建立。相比傳統(tǒng)的地基處理方法，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)澆筑和長(zhǎng)時(shí)間等待混凝土硬化，顯著減少了施工所需的時(shí)間。

1.4" 環(huán)保性好

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有良好的環(huán)保性，體現(xiàn)在其施工過(guò)程中對(duì)周圍環(huán)境的影響較小。首先，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的預(yù)制生產(chǎn)方式減少了現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)生的噪聲、粉塵和廢水等污染物。其次，施工過(guò)程中無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土，降低了混凝土攪拌和運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境污染。此外，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工速度快，縮短了施工現(xiàn)場(chǎng)的占用時(shí)間，減少了施工對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境和居民生活的影響。并且其材料可回收利用，減少了對(duì)環(huán)境的破壞和污染。

1.5" 適用范圍廣

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁適用于各種類型的軟土地基，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)和應(yīng)用。這主要是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有較高的承載力和抗沉降性能，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，如軟土地基、沙土地基、斜坡地基等。此外，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的長(zhǎng)度和直徑可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，使其能夠滿足不同工程項(xiàng)目的承載要求。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工速度快，環(huán)保性好，成本相對(duì)較低，使其在公路、鐵路、工業(yè)廠房和高層建筑等工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。

2" 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中應(yīng)用的范圍

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1" 公路工程

在公路建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可用于軟土地基的處理，提高路面的承載力和穩(wěn)定性，減少沉降和變形，尤其在高速公路、橋梁等大型公路工程中得到廣泛應(yīng)用[5-8]。

2.2" 鐵路工程

在鐵路建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可用于軌道基礎(chǔ)的處理，提供穩(wěn)定、可靠的支撐，確保列車的安全運(yùn)行。其高承載力和抗剪強(qiáng)度能夠滿足鐵路對(duì)地基的高要求[9-12]。

2.3" 工業(yè)廠房

在工業(yè)廠房建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可用于大型設(shè)備基礎(chǔ)的處理，滿足設(shè)備對(duì)地基的高承載力和穩(wěn)定性要求，特別是在重型機(jī)械、化工、電力等行業(yè)的廠房建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用[13-14]。

2.4" 民用建筑

在民用建筑建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可用于各類建筑物地基的處理，提高建筑物的安全性、穩(wěn)定性和使用壽命，尤其在高層建筑、大型住宅和商業(yè)中心等建筑中得到廣泛應(yīng)用[14-16]。

2.5" 特殊工程

對(duì)于一些特殊工程，如橋梁、大跨度結(jié)構(gòu)等，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可用于解決復(fù)雜的地基問(wèn)題，提供可靠的基礎(chǔ)支撐。在這些工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的高承載力和抗剪強(qiáng)度得到了充分體現(xiàn)[17-19]。

3" 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的問(wèn)題

盡管預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在處理深層軟土地基方面被廣泛采用，但是，這種技術(shù)也并非全無(wú)缺陷，其面臨著一些具體問(wèn)題的挑戰(zhàn)。

3.1" 地基土質(zhì)要求

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁對(duì)地基土質(zhì)的適應(yīng)性有一定的范圍，這導(dǎo)致其在一些特殊土質(zhì)或不良土質(zhì)的地基中可能無(wú)法使用。例如當(dāng)?shù)鼗泻写罅坑袡C(jī)質(zhì)、腐蝕性物質(zhì)或者處于液化狀態(tài)的土質(zhì)時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用就會(huì)受到限制。

3.2" 施工要求較高

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工需要專業(yè)的設(shè)備和熟練的技能，這對(duì)施工隊(duì)伍的專業(yè)水平提出了較高的要求。同時(shí)，施工過(guò)程中的質(zhì)量控制也是保證工程安全的關(guān)鍵。如果施工操作不當(dāng)或者質(zhì)量控制不嚴(yán)格，可能會(huì)導(dǎo)致管樁的承載力下降，甚至可能出現(xiàn)安全隱患。

3.3" 成本較高

與一些傳統(tǒng)的地基處理方法相比，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的成本較高，這可能導(dǎo)致其不適用于一些規(guī)模較小或預(yù)算有限的工程。盡管預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工效率高、使用壽命長(zhǎng)，這些因素可以在一定程度上降低長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本，但在一些短期或臨時(shí)性工程中，其可能并不具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

3.4" 環(huán)境因素限制

在某些環(huán)境敏感區(qū)域，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，這就需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。例如在施工過(guò)程中可能需要采取降噪、減塵等措施，以確保對(duì)周圍環(huán)境的影響降到最低。

4" 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的驗(yàn)收步驟

公路工程、鐵路工程、工業(yè)廠房、民用建筑和特殊工程等建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的驗(yàn)收步驟大致相同，主要包括以下幾個(gè)方面。

4.1" 外觀質(zhì)量檢查

檢查過(guò)程中，應(yīng)詳細(xì)觀察管樁表面，以確定是否存在明顯的裂縫、損傷或其他外觀缺陷。除了檢查裂縫和損傷，還應(yīng)評(píng)估樁身混凝土的均勻性和密實(shí)性。混凝土表面應(yīng)光滑、色澤一致，無(wú)明顯的不平整、松散或蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

4.2" 尺寸檢驗(yàn)

確保管樁的幾何尺寸滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和工程需求。在檢驗(yàn)過(guò)程中，使用精確的測(cè)量工具，如卷尺、游標(biāo)卡尺或激光測(cè)距儀等，對(duì)管樁的直徑、長(zhǎng)度和壁厚等關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測(cè)量。并與設(shè)計(jì)圖紙上的規(guī)格要求進(jìn)行對(duì)比。任何超出允許公差范圍的尺寸偏差都應(yīng)進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程或?qū)τ腥毕莸墓軜哆M(jìn)行修復(fù)或淘汰。

4.3" 抗裂性檢驗(yàn)

嚴(yán)格按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，以確保管樁在實(shí)際應(yīng)用中具備足夠的耐久性和安全性。進(jìn)行抗裂性檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確保測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)發(fā)現(xiàn)的任何裂紋或斷裂都應(yīng)進(jìn)行分析，以確定其是否在可接受的范圍內(nèi)，并根據(jù)分析結(jié)果采取相應(yīng)的措施，對(duì)管樁設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核、改進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量或?qū)σ呀?jīng)出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行修復(fù)。

4.4" 強(qiáng)度檢驗(yàn)

通過(guò)試驗(yàn)或取樣，檢測(cè)管樁的混凝土抗壓強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。任何未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的管樁都應(yīng)被標(biāo)記，并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施，如重新設(shè)計(jì)、改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程或?qū)軜哆M(jìn)行加固。

4.5" 樁身完整性檢測(cè)

使用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)（反射波法）等無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)管樁的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)在樁身敲擊產(chǎn)生應(yīng)力波，并分析反射回來(lái)的波信號(hào)，可以有效地判斷樁身內(nèi)部是否存在裂縫、空洞或其他缺陷，而不會(huì)對(duì)樁身造成損害。要為后續(xù)的修復(fù)或替換提供依據(jù)，確保預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在實(shí)際工程中的安全性和可靠性。

4.6" 承載力檢驗(yàn)

對(duì)管樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，即在管樁頂部施加逐漸增大的荷載，并監(jiān)測(cè)其沉降或位移，檢測(cè)其單樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的管樁都應(yīng)被標(biāo)記，并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施，如重新設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工工藝或?qū)軜哆M(jìn)行加固。

4.7" 樁端承載力檢驗(yàn)

通過(guò)在管樁底部施加軸向壓力或振動(dòng)，以測(cè)定樁端土層的承載力和樁端阻力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁端承載力都應(yīng)被標(biāo)記，并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施，如改進(jìn)樁的設(shè)計(jì)、調(diào)整樁的長(zhǎng)度或直徑，或?qū)抖诉M(jìn)行處理以增強(qiáng)其承載力。

4.8" 焊縫質(zhì)量檢查

檢查管樁之間的連接焊縫是否飽滿、均勻，無(wú)氣孔、夾渣等缺陷。對(duì)于重要的連接部位，使用X射線或超聲波探傷技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以確保焊縫的質(zhì)量。

4.9" 堆放與布局檢查

確保管樁堆放在平整、堅(jiān)實(shí)的地面上，以避免出現(xiàn)傾斜、滑動(dòng)或坍塌等情況。同時(shí)，檢查堆放的布局是否合理。合理的布局不僅可以方便后續(xù)的施工和使用，還可以提高施工效率，減少施工過(guò)程中的安全隱患。

4.10" 施工記錄與質(zhì)保資料檢查

核實(shí)施工單位提供的施工記錄、質(zhì)保資料等文件是否齊全、完整，并確保這些資料的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。這些資料應(yīng)包括管樁的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄和施工過(guò)程記錄等，并由專業(yè)的質(zhì)量控制人員負(fù)責(zé)，確保檢查的全面性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

4.11" 安全性能檢查

對(duì)管樁施工過(guò)程中的安全措施進(jìn)行檢查，包括臨時(shí)支撐、施工平臺(tái)、安全防護(hù)欄和個(gè)人防護(hù)裝備等，以確保其符合國(guó)家和行業(yè)的安全規(guī)范要求。

4.12" 環(huán)境保護(hù)檢查

檢查施工過(guò)程中施工活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，包括噪音、塵土、廢水和其他廢棄物的排放，確保這些影響符合國(guó)家和地方的環(huán)保要求。

通過(guò)執(zhí)行一系列步驟和檢驗(yàn)項(xiàng)目，全面評(píng)估預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量，確保其在深層軟土地基中的應(yīng)用達(dá)到預(yù)期的安全性和可靠性。這些驗(yàn)收步驟不僅是質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是保證工程質(zhì)量的重要手段，因此必須得到充分的重視和嚴(yán)格執(zhí)行。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的任何質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)記錄并采取相應(yīng)的糾正措施，以確保整個(gè)工程的成功實(shí)施。

5" 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的應(yīng)用對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市發(fā)展具有重要意義。特別是在深層軟土地基建設(shè)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，必須持續(xù)進(jìn)行探索和改進(jìn)。通過(guò)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)、提升質(zhì)量控制和檢測(cè)技術(shù)，以及深入研究長(zhǎng)期性能表現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在深層軟土地基中的應(yīng)用，為我國(guó)的公路工程建設(shè)和城市發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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