【摘要】常见的地基处理方式有钢筋混凝土灌注桩、沉井、深层水泥搅拌桩、真空预压、换填法、碎石或砂桩挤密法、压密注浆、预制沉桩（包括管桩和方桩）。有别于这些常规的地基处理方式，一种新型的地基处理方式在建筑业悄然兴起，它就是成品预应力管桩，同常规的地基处理方式比较，其最大的特点是桩身有较高的强度，有较好的耐久性，有较可靠的成桩工艺，抗弯折能力好，有较广的设计选择范围，除此之外，还有工期方便，施工快，造价低廉，施工现场文明而洁净等。下文将详细阐述水利项目预应力管桩的应用。
【关键词】水利；预应力管桩；地基
0引言
某省的地质有其独有的特点，其具有的不良土质有多种，主要包括：海淤土、淤土、淤泥质土，这三种不良土质的特点是没有足够的承载力。因此如果在该类土质上进行施工，首要解决的问题是地基承载力不够以及土层压缩变形两个问题。所以，进行工程设计时，需要根据不同土层的特点对工程措施进行优化，解决不良土层带来的问题。水利工程的地基较常规地基更加复杂，所以成品预应力管桩在水利工程中的应用还很少见。笔者总结管桩在建筑行业中应用的经验与教训，结合实例，重点从以下几点对预应力混凝土管桩同包括深层水泥搅拌桩、沉井等常规地基处理方式比较所具有的特点：工程水文地质特点、管桩技术上的相关参数、施工工艺的特点、质量的可靠系数、施工功效、工程造价、是否对周围环境有所影响等。深入的说明在水利工程中以预应力混凝土管桩为地基的应用条件，设计和施工的关键等。以能更加合理的设计出稳定的、质量可靠的、施工高效的、投资少的地基。
1管桩在建筑和水利工程中的应用分析对比
1.1预应力管桩特性
根据施工工艺的不同，管桩可以分为两类，一类是后预应力管桩，一类是先张法预应力管桩；根据强度和壁厚的不同，管桩可以划分为三类，一类是预应力混凝土管桩，一类是预应力混凝土薄壁管桩，最后一类是高强度预应力混凝土管桩；不同管桩的抗弯折性能以及管壁厚度都有所不同，因此出现了三种类型：A型、AB型、B型三种，先张法预应力管桩是一种空心筒体混凝土预制构件，结构细长，采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的。规定PC桩的混凝土强度要高于C50混凝土的强度。PHC桩的混凝土的强度要高于C80。随着建筑行业的发展，管桩厂的越来越多，不同规格的管桩购买也比较方便。常见规格有φ300～φ600，φ800，φ1000等，其中，应用较普遍的是φ400，φ500和φ600的，管桩的壁厚在70mm～130mm。当前，规范管桩制作工艺的技术规范有以下几个，《预应力混凝土管桩基础技术规程》、《先张法预应力混凝土管桩》。
预应力管桩在建筑工程中应用比较广，其主要具有以下三点优势：成桩工艺质量高，施工效率高，成本低。但是其主要应用在中低层建筑，在高层建筑以及特殊的地基中应用比较少，因为有许多未解决的问题。因为在对建筑进行结构设计时，通常将管桩顶端较多的部分镶嵌在房屋的底板中，并且管桩一般的长度在40m～50m之间，这种结构特点，使管桩没有较高的抗拔能力和抗剪切破坏能力，并且管桩焊接部分的质量不能得到保证，接头部分质量不高。
1.3管桩在水利工程中应用现状
1.3.1地基处理方式的优选
⑴土质状况。某市就工程段的地质状况就行了详细的勘察，并出具了报告。报告显示，站所处位置的地基土质如图1所示。地基持力层主要是厚度在5～8m之间的淤泥质粉质粘土，一共有5层。处理范围包括闸站本身以及上下游的翼墙。
⑵地基处理方案比较。结合工程的特性，对六种预备办法进行了比较：钢筋混凝土管桩、深层水泥搅拌桩、沉井、真空预压、换填法以及预制混凝土管桩。
该项目地基的特点是处理的深度大、处理范围广、离城区和堤防近，除此之外，文件还规定在永久工程中，禁止使用水泥搅拌桩以及粉喷桩，作为Ⅱ型水利工程，本工程的地基适合采用沉井、真空预压、换填法、深层水泥搅拌桩。从工期上考虑，兼顾该工程的重要性以及对周边环境的影响力，同时应用于该工程的管桩必须具备以下几点特点：质量优良、工效快、成本低廉，综合以上，应选用预应力钢筋混凝土管桩处理地基。
1.4建筑和水利工程地基设计探析
1.4.1建筑和水利工程地基受力分析
对于中低层建筑工程来说，通常基础四周地势都较为平坦，即使大楼前后有一定的高度差，其值也不大，也不会承受较大的水平土压力，建筑物基础的周围被地下水包围，由于地下水的水压均匀，不存在水头差，承受的只有浮托力作用，而没有渗透压力。因此中低层建筑承受的水平荷载不大，基础设施所承受的大部分是竖向荷载。而进行高层建筑基础设计时要考虑的更多，除了水平荷载，包括风向、地震等，还要考虑垂直荷载。通常，大中型的水利工程都是建立在水文地质条件比较复杂的地基上，水利工程的建筑作用多样，常见的有阻挡水流、引排水、防止洪水灾害、发电、农田灌溉、排除洪涝灾害等，四面环水或者面水背坡是水工建筑常见的建筑特点，因此水工建筑承受较大的水平荷载，包括水压力、土压力以及地震等。设计建筑基础时，需要对地基防滑以及抗渗进行验算，以维持其水平稳定，另外还要进行纵向验算，保证纵向的稳定。
⑴建筑工程管桩基础计算模型
设计中低层建筑管桩基础时，重点考虑的是纵向的垂直荷载，设计该类管桩时，管桩的顶部大部分都固定在建筑物底板中，而且桩通常比较长，可以视其为刚性桩，选择用计算普通钢筋混凝土预制桩的模式计算。 ⑵工建筑物管桩基础计算模式
①利用复合地基的计算模型计算管桩基础
已经建好或者正在建造过程中的管桩通常长度较小，无需接桩，桩的质量没有问题，同时，管桩的顶部无需镶嵌在建筑物的底板中，以处理复合地基的方式处理管桩，同时地基底部的摩擦力来承受水平作用力。利用深层水泥搅拌桩复合地基的计算模型进行计算。确定管桩置换率、单桩的最大承载力，除此之外，还要留心桩间土折减系数，经验值是0.3～0.7。
②管桩单桩承载力计算
采用计算预制钢筋混凝土沉桩的方法计算管桩单桩的承载力。在计算管桩的单桩的最大承载力时，要注意的是，比较短的管桩的柱底空心结构对单桩的承载力会有一定的影响，在计算时需要考虑进去，因此在计算承载力时需要扣除管桩空心截面。而进行长桩承载力计算时，可以忽略柱底空心结构的影响。另外，决定管桩长度的因素除了地基最大承载力以外，还有基底的沉降量和沉降差，需哟啊综合考虑这些因素确定合适的管桩长度。
③管桩顶褥垫层的设置
为将基底的应力扩散，需要在管桩的顶端与底板之间增设一层褥垫，还要使管桩和土层共同受力。为了减少渗漏，褥垫层由水泥土构成，通过试验确定水泥的掺量以及褥垫层的厚度，根据经验，褥垫层的厚度在20cm～30cm之间，水泥掺量的比例在8%～10%之间，压实度为0.9。水泥土褥垫层具有一定的强度和刚度，对管桩和土层起到协调作用，使管桩和土层能共同受力。另外，根据笔者的经验，管桩顶部1.5m范围内需要灌实并以褥垫层包裹住，可以使管桩顶端承受一部分水平剪切力，避免褥垫层与软土层错位。
2管桩施工要点
⑴在砂土层施工时，利用锤击定桩，作业的同时需要注意避免管桩施工基地排水不良导致持力层发生松动，从而表层砂土在振动的作用下发生镂花，使得管桩的单桩承受力降低，在进行短桩施工时尤其要注意这个问题。
⑵基坑的工作面的承载面需要能承受住桩机的运行和施工，如果达不到要求，需要铺设一层钢板或者砂石，重型运桩机不能直接进入工地。
⑶需要详细勘察施工周围建筑物结构以及管线分布后才能进行沉桩作业，提前采取适当的措施避免在压桩作业的间隙有超空隙水压形成以及桩侧上浮，结果出现桩位发生偏差，并对周边建筑物或者管线造成破坏。
⑷在压桩区四周开挖减震沟，同时利用管井排除沟内的渗透水，降低空隙水压避免桩偏位，以避免压桩作业对周边结构造成扰动，减震沟与压桩区域的距离要大于5m。
⑸进行群桩施工时，既要保证质量，也要加快进度，同时还要避免施工的过程破坏周边的建筑物，在打桩前需要选择合适的压桩速度，采用合适的压桩顺序，选择的标准一般有：桩的密集程度，装的规格，桩的长度以及桩是否可以方便的移动等。当桩比较密集时，采用对称方式进行打桩；当桩密度不大时，可采用双向打桩或者单向打桩等。
⑹管桩的检测。考虑到水利工程复杂多变的地质条件，并且管桩在水利工程中的应用也比较少见，因此在进行工程作业之前，需要对单桩进行静载实验，以确定桩的最大承载力。一般检测数目不少于3根，不少于总数量的1%。
3结论及体会
对楚州控制工程闸站以及翼墙的使用期沉降检测，一系列指标都符合要求。进行运河防洪控制楚州控制工程地基设计时，巧妙的将建筑行业的管桩应用经验用在了水利工程中，成功的将管桩当成复合地基处理，开创了管桩在水利工程中应用的先例。表明管桩在水利工程可以大规模应用。
参考文献：
[2]杨海鸣，杨龙才，王炳龙.预应力管桩的施工工艺及处理效果研究[J].地下空间与工程学报.2009（01）
[3]徐新跃.预应力管桩应用中的若干问题[J].建筑技术.2013（03）
