楊安康

摘要：本文介紹了混凝土管樁基礎(chǔ)適用的地質(zhì)條件和在輸電線路工程中使用時的構(gòu)造要求，闡述了該基礎(chǔ)形式的工程特性以及設(shè)計、施工過程中應(yīng)注意的相關(guān)事項。根據(jù)該基礎(chǔ)形式的經(jīng)濟(jì)性特征，在滿足設(shè)置承臺的基礎(chǔ)荷載作用、具備較好沉樁和進(jìn)場的情況下，建議采用混凝土管樁基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁;輸電線路;基礎(chǔ)施工;經(jīng)濟(jì)性。

0 引言

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（簡稱PHC管樁）基礎(chǔ)是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝與離心成型方法制成的一種圓管形鋼筋混凝土預(yù)制樁，通過高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)而成，具有樁身強(qiáng)度高、生產(chǎn)速度快、應(yīng)用范圍廣、施工快捷、易保證成樁質(zhì)量等優(yōu)點，在國內(nèi)外工程中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，預(yù)制混凝土管樁主要應(yīng)用于橋梁、港口碼頭、水利工程等，近年來逐步在輸電線路工程中得到推廣使用，如江陰500kV高壓輸電線路長江大跨越[1]和淮南-南京-上海1000千伏交流特高壓線路工程淮河河漫灘地區(qū)。

1 PHC樁適用性

1.1? 地質(zhì)條件

PHC樁基礎(chǔ)適合于基巖埋藏深、軟弱土層或強(qiáng)風(fēng)化巖層、風(fēng)化殘積土層厚的地質(zhì)條件。因此在成樁深度范圍內(nèi)，土層應(yīng)以較好沉樁的人工填土、粘性土、粉土、粉砂、細(xì)砂等較軟弱土層為主。在軟弱土層，PHC樁主要作為摩擦樁;在有好的持力層，如強(qiáng)風(fēng)化及以上巖層，可以作為摩擦端承樁。

但在以下地層條件下，不宜采用PHC樁基礎(chǔ)[2]：

①土層中夾難以消除的孤石、障礙物;

②含有不適宜做持力層且管樁又難以貫穿的堅硬夾層;

③覆蓋層為淤泥等松軟土層，其下直接為中風(fēng)化巖層或微風(fēng)化巖層;或中風(fēng)化巖面上只有較薄的強(qiáng)風(fēng)化巖層;

④對管樁的混凝土、鋼筋及鋼構(gòu)件有中、強(qiáng)腐蝕作用的巖土層（含地下水）。

1.2? 構(gòu)造要求

由于PHC管樁單樁直徑較小，施工中為避免對樁體的破壞往往限制打樁荷載和基樁貫入深度，采用單根樁體用作鐵塔基礎(chǔ)時，施工工序較多，打樁機(jī)進(jìn)場周轉(zhuǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢不明顯。

工程中鐵塔和基礎(chǔ)主要采用地腳螺栓連接方式，PHC預(yù)制樁和鐵塔塔腿之間需要設(shè)置現(xiàn)澆混凝土承臺來設(shè)置地腳螺栓。因此一般將PHC管樁做為承臺樁基礎(chǔ)的基樁使用，即PHC樁使用在荷載較大、地質(zhì)條件較差的塔位中。在管樁基礎(chǔ)設(shè)計中，管樁接樁及與承臺連接部位為薄弱點，在設(shè)計中應(yīng)予以重視，管樁與承臺常用連接做法見下圖：

從理論計算及抗拔試驗表明，管樁的端板與預(yù)應(yīng)力鋼棒連接的強(qiáng)度、樁體之間的接頭是PHC管樁作為抗拔樁的薄弱點。因此可根據(jù)設(shè)計采用加強(qiáng)端板，另設(shè)樁端錨固筋等措施以加強(qiáng)薄弱部位;預(yù)制樁端頭連接需采取如機(jī)械齒合連接、機(jī)械連接卡等加強(qiáng)措施[3]。同時，在接頭位置應(yīng)注意采取防腐措施，避免長期使用過程中的腐蝕破壞，進(jìn)而影響PHC樁的承載力。

2 PHC樁的工程特性

根據(jù)目前PHC樁基礎(chǔ)的使用情況，該樁型具有下列的優(yōu)缺點：

（1）單樁承載力高。由于PHC 管樁樁身采用高強(qiáng)度混凝土，一般采用C60～C80，可打入密實的砂層和強(qiáng)風(fēng)化巖層，由于樁與土體的擠壓效應(yīng)，樁端承載力比原狀土質(zhì)提高 70%～80%，樁基側(cè)摩阻力提高 20%～40%。因此，PHC 管樁承載力設(shè)計值相比同直徑的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔樁有明顯提高。

（2）抗彎性能好。PHC 管樁選用高強(qiáng)度、低松馳的螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力主筋，使樁身具有較高的預(yù)壓應(yīng)力，其抗彎、抗裂性能良好。PHC 管樁有較好的貫入性能，能穿透密實的砂層，適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境與地理條件。

（3）質(zhì)量穩(wěn)定可靠。PHC 管樁是工廠化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量可靠。在抗壓、抗彎、抗拔性能上均易得到保證。管樁質(zhì)量監(jiān)測、運輸?shù)跹b方便，接樁快捷，機(jī)械化施工程度高，操作簡單。

（4）施工速度快、工期短。PHC 管樁為工廠預(yù)制樁，沉樁流程簡單，相比灌注樁基礎(chǔ)減少了樁基養(yǎng)護(hù)時間，打樁后即可澆注承臺。由于該基礎(chǔ)施工前期準(zhǔn)備時間短，一般預(yù)制工廠能及時供樁，基礎(chǔ)工程部分能縮短約1個月時間。

（5）施工現(xiàn)場文明。PHC樁的施工機(jī)械化程度高，現(xiàn)場堆放整潔，施工現(xiàn)場無砂石、水泥，無泥漿污染。

根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗，PHC樁基礎(chǔ)在使用中有部分限制因素：由于施工機(jī)械較大，施工時對進(jìn)場道路和場地要求比較高;錘擊打樁噪聲以及振動較大，不適于建筑密集地區(qū)施工;單節(jié)樁長受運輸條件和施工條件限制，每根樁的接頭數(shù)量不宜超過 3 個，基樁總長度有限;樁體的擠土效應(yīng)較大，施工需合理安排打樁順序，必要時適當(dāng)加大樁間距。

3 應(yīng)用中的相關(guān)建議

管樁在輸電線路中做為抗拔樁使用，抗裂性好，生產(chǎn)效率高，沉樁速度快，樁身質(zhì)量可靠性高。只要設(shè)計合理，施工可靠，管樁作為抗拔樁使用有較大的優(yōu)勢。但在實際工程應(yīng)用中仍需要注意一下問題：

（1）由于PHC樁截面積較小，為避免其施打過程中樁身混凝土被錘擊破壞，往往需要限制其錘擊力。

（2）管樁樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的確定建議主要由有效預(yù)應(yīng)力控制，構(gòu)件正截面的受力裂縫控制等級為一級，構(gòu)件邊緣混凝土不產(chǎn)生拉應(yīng)力。

（3）樁頂與承臺的連接處承受的抗拔力最大，應(yīng)根據(jù)計算確定樁頂錨固鋼筋、樁芯插筋及混凝土填芯高度。填芯混凝土應(yīng)選用具有微膨脹性能的混凝土澆筑，外加劑摻量可根據(jù)抗拔承載力和施工經(jīng)驗及試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，來達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)和工期效果。

（4）PHC管樁的施工工藝對地基土性質(zhì)和樁體受力特性有很大的影響。建議在設(shè)計中適當(dāng)降低樁身整體的抗拔承載力強(qiáng)度，以保證總體安全度[4]。必要時可通過靜載荷試驗最終確定單樁承載力設(shè)計值。

4 經(jīng)濟(jì)性

在輸電線路工程中使用的PHC樁通常需要設(shè)置成群樁基礎(chǔ)才能滿足荷載要求，這就需要設(shè)置承臺，樁數(shù)較多的情況下，承臺混凝土方量較大，占據(jù)很大比例的基礎(chǔ)混凝土材料用量，因此對于可以設(shè)計成單灌注樁基礎(chǔ)的塔位，采用PHC樁基礎(chǔ)就沒有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，通?？傮w費用反而增加10%～15%。

其次PHC樁的送樁機(jī)械無論是體積還是重量都大于灌注樁成樁機(jī)械，因此其對于進(jìn)場道路的要求要大于灌注樁基礎(chǔ)，這樣對于需要修路進(jìn)場的塔位，PHC樁就體現(xiàn)不出優(yōu)勢。

因此，只有在滿足以下兩個條件下的塔位，采用PHC樁才能具有經(jīng)濟(jì)性：（1）采用灌注樁基礎(chǔ)需設(shè)置成群樁基礎(chǔ)的塔位;（2）距離交通主路較近，無需太多修路費用的塔位。

5 結(jié)論

在適宜的場地條件（具備機(jī)械化施工、沉樁條件）情況，較大基礎(chǔ)作用力的輸電線路鐵塔基礎(chǔ)采用PHC管樁具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，相比鉆孔灌注樁具有一定的優(yōu)勢。PHC管樁在其他行業(yè)已經(jīng)有了成功使用的經(jīng)驗，在輸電線路塔位交通狀況較好，軟弱土、粉土、粉質(zhì)粘土等平原地區(qū)，根據(jù)鐵塔基礎(chǔ)作用條件可逐步推廣使用PHC樁基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]高倚山，張劍鋒等. 高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁 （PHC樁）在電力工程中的應(yīng)用 [J].電力勘測，2001，2（7）：5～10.

[2]鄧友生，孫寶俊，鄔忠強(qiáng). 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用研究及發(fā)展前景[J].建筑技術(shù)，2003，34（4），263-366

[3]付建明. PHC 管樁在輸電線路應(yīng)用中的抗拔分析及改進(jìn)[J].黑龍江電力，2015，37（2）：168～171.

[4] 徐醒華，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁設(shè)計和施工中的若干技術(shù)問題[J] 廣東土木與建筑，2004，1（1），12～14。

[5] DL/T 5219-2005. 架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].