摘要：如今，PHC管桩（预应力混凝土管桩）因其自身的优点与特性被越来越多的应用到了软土地基的处理之中。其工作原理是将桩顶之上的荷载作用通过桩身轴向传至桩端所处于的持力层或下卧层之中，以承载力较强、压缩性小的持力层或下卧层来承受上部结构的荷载作用，满足减少地基沉降的要求。本文通过介绍其优缺点与分类及其施工效应来详细阐述其应用与研究。
关键字：PHC管桩；施工效应；地基承载力
1 引言
近年来，随着我国经济的发展，全国范围内的交通事业蓬勃发展。现在的车道数量已不能满足交通量的增长。在路网密集的东部、东南部存在着大量的软土地区。特别是沿海诸省，海岸线多为淤泥质海岸，地基多为河相、海相或泻湖相沉积层地基，土体多为淤泥、淤泥质粘土和淤泥质亚粘土等，具有含水率高、孔隙比大、低密度、低强度、高压缩性、低渗透性等特点。软土地基因其承载力差而常需加固等处理手段。预应力混凝土管桩因其自身的优点与特性被越来越多的应用到了软土地基的处理之中。
2 PHC管桩的特点与分类
其优点主要有两点，施工方面：管桩多为预制，其规格标准比起其它地基处理技术能够严格控制能够较好的保证施工质量。打桩工艺简单，施工作业快，施工周期短，日成桩量大，能较好满足施工进度要求。效益方面:比起其它地基处理技术，管桩生产成本低，施工造价小，施工效果明显。适合大面积、大面积的展开。
管桩按照自身特性可分为：1.PHC管桩:即桩身混凝土等级在C80以上的预应力混凝土管桩，2.PC管桩：桩身混凝土等级为C60的预应力混凝土管桩，3.PRC管桩：预应力钢棒和普通钢筋组合布置的混合配筋管桩。管桩按照其与土的相互作用可分为：1.非挤土桩：在地基之上先成孔（方法有钻孔，冲孔等），再将管桩下沉或孔内浇筑混凝土。此类桩体在对周围土体扰动很小，基本可以认为未曾对周围土体产生挤压与变形的影响。2.挤土桩：桩体在直接下沉时对桩周土产生了剧烈的扰动从而造成了周围土体的变形与挤压使之较桩体发生了相对位移。此类桩体多包括实心或桩端封闭的预制混凝土管桩、钢管桩等。3.部分挤土桩：桩体在直接下沉时只对桩周土产生了部分扰动，只造成了部分桩周土的变形与挤压使之较桩体发生了相对位移。此类桩体多包括空心或桩端未封闭的预制混凝土管桩、钢管桩等。
管桩施工方法有锤击法、静压法、中掘法、植入法。而当前主要的施工方法多为锤击和静压两种。静压法是使用液压式或抱压式压桩机通过其自重及配以支反力将桩体压入土体的施工方法。其优点主要集中在没有噪音这一方面，符合现代化建设工程的环保要求。其缺点是在土体密实、固结度高或土体下有孤立岩石的状况下，打桩效果不佳，极易造成桩端的开裂或掉角；同时对桩周土会产生明显的挤压效果，新入土管桩容易造成已打管桩的上浮。锤击法是使用柴油锤或液压锤的打桩机通过落锤的重力势能与高度势能锤击桩端，将桩体打入土体的施工方法。其方法操作方便，日成桩量大，施工进度快。其缺点是标高和贯入度难以控制，落锤的落距一般固定而常因贯入度不易控制出现桩顶标高与地面标高不一致的情况，另在含有坚硬夹层的地基中可打性差，易出现断粧状况。
3 PHC管桩的施工效应
随着管桩在实际工程中的不断应用与推广，亦暴露出其存在的缺点，主要集中在以下几个方面：
1.桩体下沉时，桩侧土体受到的侧向挤压作用及桩端土体受到的竖直挤压作用会导致桩周围土体出现侧向位移和竖直隆起的情况，表现为“挤土效应”。进而对一定范围内的桩体挤压而出现桩身的倾斜、弯曲、断裂。不但对桩体本身的承载能力产生影响，亦会对附近建（构）筑物造成不利影响。
2.由于地下水位的存在，桩体下沉时势必会导致超孔隙水压力的激剧上升与土粒之间有效应力减小。
自超孔隙水压力消散与土体重新固结，桩侧土体可能会产生负摩阻力，会改变持力层的受力状态及降低桩体本身的承载能力。
3.桩体下沉是一个桩周土体的结构遭到扰动、原始性质得到改变、原有强度受到破坏、初始应力发生变化的复杂过程。土体的力学性质与物理指标被重塑都会对桩的承载力产生影响。
4.开口管桩在其下沉过程中，土体与管桩内壁的相互作用会使土体进入到管桩内壁形成具有一定高度的“柱状土”，表现为“土塞效应”。土塞的存在会弱化桩体下沉过程中所产生的挤土效应，但会因土体与管桩内壁的作用而增大侧摩阻力，从而回因沉桩阻力的增大导致桩体下沉困难或沉桩不到位。
其中“挤土效应”作为最主要、最明显的不利影响，其表现形式为：
1. 桩体开始下沉时，桩底与桩侧土体首先随桩身发生同一方向的位移------竖向位移，随着桩体的不断下沉，桩底与桩侧土体由竖向位移转化为挤压周围的土体，桩周土体由于受到向上的力并通过土粒间的应力传递直至土体表层，即表现为地表的向上隆起及先入土桩体的上浮。
2.由于桩周土体在桩身下沉时受到的挤压是三维方向的。因此,除了桩底与桩侧土体对桩周土体的竖向挤压外，同时还会水平的作用力，使得在下沉管桩的一定范围内的土体产生水平的位移，即表现为土体的水平位移先入土桩体的偏移、弯曲、折断。
4.PHC管桩的研究方向与方式
作为一种问世不久但发展迅猛的地基处理技术，研究其受力、传力机制与施工效应具有重要的理论与现实意义。对于不同沉桩方式下的“桩--土”相互作用机理的研究能够进一步地阐释管桩的受力、传力机制以及土体的承载机制。开展对地基与桩体的承载力、“挤土效应”与“超孔隙水压力的上升与消散”的影响因素、“土体位移”与“超孔隙水压力的上升与消散”的变化规律的研究。对类似的研究起到一定的参考作用，亦为类似的施工与设计起到一定的指导作用。
对于管桩挤土效应的认识和研究较早，越始于上世纪中叶。当时对其研究大多处于对于现场实测数据总结规律的基础阶段，主要是受限于当时的技术水平、认知能力与研究手段。后来的研究随着技术水平的提高、认知能力深入与研究手段的丰富多集中于这几个方面：1.理论研究：主要包括（1）承载力理论、（2）圆孔扩张理论、（3）应力-应变路径理论；2.试验研究，包括各种的现场试验与室内足尺、模拟试验；3.数值模拟，包括各种的数值模拟软件对其进行仿真模拟。
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