【摘要】预应力管桩具有施工速度快、技术经济性能好、不污染环境等优点，文章通过工程实例介绍了这种预应力管桩支护体系的受力模型以及理正深基坑支护软件（F-PSW7.0）计算机计算结果，并提出设计和施工应注意的几点建议。
【关键词】预应力管桩、基坑支护
1、前言
高强预应力管桩由于其施工速度快、对周边环境影响小、施工现场干净整洁，又因其承载力较高、桩身强度大、质量可靠、工程造价较低、施工便利、无外排泥桩，有着明显的施工优点。在一些中小型基坑中利用预制桩替代型钢或混凝土灌注桩具有较好的经济性。
但由于该桩本身的抗弯、抗剪承载能力较差，在许多工程中较为少用。而且对它的受力研究也较少。本文通过一个工程实例分析其受力模型以及理正深基坑支护软件（F-PSW7.0）计算机计算结果，提出设计应注意的几点建议。
2、工程概况及地质条件
该工程位于化州市平定县，该基坑平面尺寸约为37mX70m，基坑深度为4.5m（如下图所示）。
场地地层自上而下分布为素填土、粉细砂、强风化岩、中风岩、微风化岩。地下水位常年在-4.9m标高。
基坑剖面图如下：
3、设计计算方法
（1）预应力管桩受力模型：
顶端支撑的围护结构，由于顶端有支撑而不致移动而形成一铰接的简支点。至于桩埋入土内部分，入土浅时为简支，深时为嵌固。设计时目前常采用的工作状态是，桩埋入土中的深度使墙前墙后都出现被动土压力，支护桩在土中处于嵌固状态，相当于上端简支下端嵌固的超静梁。出现正负二个方向的弯矩，其底端的嵌固弯矩M2的绝对值略小于跨间弯矩M1的数值，压力零点与弯矩零点约相吻合。一般使正弯矩为负弯矩的110%～115%作为设计依据[1]。
（2）预应力管桩单支点围护桩的手算计算方法：等值梁法
单支点围护桩的计算，即当一端弹性嵌固另一端简支的梁来研究。挡墙两侧作用着分布荷载，即主动土压力与被动土压力。单支撑挡墙下端为弹性嵌固时，出现正负二个方向的弯矩，若在得出弯矩图前已知弯矩零点位置，并于弯矩零点处将梁断开以简支计算，则不难看出所得该段的弯矩图将同整梁计算时一样，此断梁段即称为整梁该段的等值梁。这种简化计算法就称为等值梁法[1]。
（3）单支点围护桩的计算方法：理正深基坑（F-SPW 7.0版）软件计算[2]
软件采用两种模型进行对比计算：
___弹性法土压力模型：__经典法土压力模型：
计算结果如下：
①4m处素填土层底主动土压力为27.61（KN）。
②4.5m处基坑底主动土压力为26.58（KN）。
③主动土压力离坑顶的距离为1.72（m）
④内力包络图，红色线表示的是经典算法，蓝色是弹性算法。内支撑内力为22.92（KN）。
从软件中两种算法中可以看出，经典算法的弯矩和剪力都比弹性算法的大，说明经典的算法还偏于保守和安全的。本工程根据经验取用经典和弹性算法的中间值来考虑设计。采用Ф400管桩AB型，查看管桩的相关资料，抗裂弯矩为64（KN.M）已能满足设计要求。由于预应力高强混凝土管桩的混凝强度为C80，所以管桩的抗剪承载能力是比较强，一般都能满足设计要求。但应注意管桩与管桩之间的焊接位就很薄弱，所以管桩做基坑支护结构时，不可以采用接桩，否则应采取相应的加强措施。
4、预应力高强管桩作为基坑支护结构在设计和施工过程应注意如下几方面：
（1）设计计算时对于各层地质的岩土参数取值应合理。
（2）设计时应考虑是管桩的施打是否有足够的场地，有时基坑与已建建筑物靠得太近，桩机则无法靠近施压（打）。
（3）设计时应清楚了该工程的地质情况，因为管桩的使用受到很多不利地质条件的限制，比如孤石和障碍物多的地方；有坚硬夹层；石灰岩地层；还有就是密实粉细砂较厚时，如果采用静压桩，有可能很难压下管桩。
（4）因为管桩本身没法做成止水帷幕，如果地下水位较浅时，还应考虑基坑止水设计。
（5）设计时还应考虑桩长，不可过长而导致接桩的现象。
（6）施压（打）桩时应控制施质量，不可打断、打裂桩身，如果桩身结构受到损害将大大降低桩身的承载能力，影响基坑支护。
5、结束语
对于基坑较浅的基坑支护，预应力管桩由于它的施工较为简单，而且经济性好，只要满足管桩桩身的抗弯能力，，在不超过管桩能承受的允许弯矩值时，作为支护排桩是完全可行的。但由于管桩本身桩径较小，整体刚度不大，所以在较深的基坑支护一般难以满足要求。
对于管桩的基坑设计理论研究较少，还是延用普通灌注桩的设计方法。在各种工况作用下，土压力的取值是否准确合理，经典的土力学算法偏于保守，还需进一步深入的研究。而且管桩属于高强预应力桩，桩身的抗裂和变形能力较差，不充许产生过大的变形，这都是设计时应当注意的。
参考文献：
[1]《深基坑工程》（第2版） 陈忠汉 黄书秩 程丽萍 编著
[2]《理正深基坑操作说明》（北京理正）
[3]《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》（DBJ/T15-22-2008）
[4]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
[5]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）