静压预应力混凝土管桩在工程中的应用

石峰

（云南省玉溪建筑设计院，云南玉溪 653100）

静压预应力混凝土管桩在工程中的应用

石峰

（云南省玉溪建筑设计院，云南玉溪 653100）

随着建筑技术不断进步，预应力混凝土管桩在建筑工程中用量逐年增加，因比传统预制方桩、振动沉管灌注桩、人工挖孔桩有更多的优越性，工程中越来越多地被设计人员采用。管桩具有施工进度快，压桩可预判单桩承载力等优点，但在场地小、中密粉细砂、含卵石地层实用性较差。

静压预应力混凝土管桩 优越性 局限性 中密粉细砂层压桩注意的问题

1 预应力管桩用材及规格

中国建筑标准设计研究院《预应力混凝土管桩》标准图集（10G409），云南省《先张法预应力混凝土管桩》标准图集（DBJT 53-01-2007）等地方标准建立了管桩行业标准。预应力管桩采用先张法工艺工厂预制，按慢速、中速、高速三个阶段离心浇筑高强度混凝土，成型后采用常压蒸气养护。管桩分为预应力高强混凝土管桩（PHC）、预应力混凝土管桩（PC），适用于工业与民用建筑低承台桩基础8度及以下地区。

混凝土：PHC桩混凝土强度等级C80，PC桩C60。钢筋：采用预应力钢筋（SBPDL 1275/1420），直径φ7.1～12.6mm。桩规格：桩身直径300～600mm，PHC桩最大可达800mm，有多种壁厚及配筋量可选。

2 静压预应力管桩的优越性

（1）单桩承载力高，单位承载力价格便宜。例如：φ600壁厚110mm PHC-AB型管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Rp=4250KN，抗裂弯矩计算值Mcr=211KN-m，极限弯矩计算值Mu=305KN-m，可用作高层建筑的桩基础，单位承载力造价比预制混凝土方桩、沉管灌注桩低。

（2）杭弯性能好，桩身抗剪强度高。因为采用高强度、低松驰预应力主筋，桩身具有较高的预压应力，其抗弯性能良好。采用C60及以上混凝土强度等级，与同载面普通桩相比较，桩身水平抗剪强度高，适合于地震区使用。

（3）桩身质量稳定可靠。工厂预制生产，选材、模具、张拉、高强混凝土质量、离心浇筑、养护等整个生产过程可以严格控制，利用先进工艺、设备保证产品质量。材料利用率高，浪费少，减少成本支出，降低产品价格。

（4）适用的工程地质范围广，设计人员布桩更容易。桩身强度高，能穿过一般稍密，中密粗砂层，在地下水丰富及软硬土层结合部不会影响桩身质量，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强，桩长可根据持力层深度由工厂定做，接桩采用焊接施工方便。单桩承载力高，可减少桩数，布桩容易满足规范最小桩距要求。

（5）压桩对单桩承载力心中有数。桩施工时桩顶压力可以通过仪表换算出来，通过试桩，得出桩的荷载-沉降关系曲线，作为施工控制桩长参考数据，随压桩经验不断增加，在同类工程地质条件下，施工人员对单桩承载力心中有数。压桩预估承载力达不到要求，可以现场增加桩长，满足设计要求。

（6）施工速度快，工期短。管桩是工厂生产、生产周期较短，常用桩型会有现货，减少施工准备时间。软土地基中挤土效应小于方桩，工程中管内涌土1-5cm，压桩速度比方桩快成桩质量高，对于饱和软土地基大面积压桩情况，减小了基础超孔隙水压及土体隆起量。布桩数量多，桩距小时，宣设袋装砂井，消除部份超孔隙压，保证桩基础施工顺利施工。

（7）文明施工。静压桩施工现场无振动、无噪声、无砂石、无泥浆、无污染，工作时只有液压设备发出很小声音，是末来桩机的发展方向。

3 静压预应力管桩的局限性

（1）设备体积大、自重大。压桩的反力由设备自重提供，设备自重400吨-1000吨（含配重），场地狭小的地方，设备进出困难、搬迁费用较高。

（2）有相邻建筑，边桩与相邻建筑最小距离约为1.6m（采用偏心压桩，设备压力减少很多），此距离因设备不同有所变化。

（3）单桩承载力高，四～五层框架结构的边柱轴力可能比单桩承载力小，有的项目用一柱一桩，本人认为不宜采用。因为压桩时不能保证桩中心与柱中心重合，存在偏心距，产生偏心弯距，对桩、柱都不利。

（4）无法穿越硬的风化土层、卵石层、密实粉细砂、砂层，难穿越较厚中密粉细砂、砂层，遇到这种情况可考虑采用取土或高频振动静压桩机压桩。

（5）用于抗拔桩时，图集中桩与承台连接处填芯混凝土中所配主筋较少，应对其主筋受拉及锚固进行验算。

4 工程实例

某六层框架住宅采用静压预应力管桩（PC），场地为第四系冲积层和强风化层，主要地层为①层耕土，②层淤泥质土，厚度0.4～4.5米，住宅平面北半段深，南半段浅，厚度变化较大，fk=70kpa，不能用作地基持力层。③层粉细砂、细砂层，浅灰白、浅黄色，湿，稍密～中密，局部含砾或强风化砂岩碎块，厚度5.1～8.6米，桩极限端阻力qpk=2500kPa。④层强风化砂岩，泥岩，浅灰、浅黄、稍湿、强风化，为前震旦系昆阳群浅变质岩，未钻穿，所见最大厚度12.9米，桩极限端阻力qpk=5000kPa。地下水来源主要靠大气降雨及地表水补给，勘察期间地下水深度为地表下1.8米。

工程桩采用PC（C60）管桩直径300mm、400mm，设计桩长7.0米。北半段压桩顺利，施工速度快，成桩质量较好（因为②层厚，进入③粉细砂层深度在 3米以内）。南半段压桩较困难，③粉细砂层在地表下0.4米，桩压入3米左右就很困难，超压出现断桩，施工单位工求设计缩短桩长。考虑到桩长过短，形不成桩土共同工作的机理，不满足设计要求，后经多方研究同意将这部份桩长改为5.0米部分取土，压桩较困难。15天后施工方请检测部门对桩进行试测，静载试验结果出人意料，单桩承载力比压桩时小了许多，达不到设计要求。经分析主要原因是桩长不足，压桩速度较快，中密粉细砂层中存在一定的超孔隙水压，压桩中因桩对中密粉细砂层挤密作用，在桩周边粉细砂层中产生局部应力迅速增大现象，形成“硬壳”层，阻力很大难以压入；随着时间增加，桩周围局部增大应力逐渐消散，“硬壳”层消失，承载力就大大降低。工程中对出现问题的桩进行接桩送桩，将入土桩长全部控制在不小于5.0米，承载力不足的进行补桩，增加静载检测桩数量，直到合格后才进行下道工序施工。

5 结语

在工程中要不断总结经验，遇到特殊地质情况没有经验时，应进行试压管桩施工，出现问题逐个分析解决。如：可以部份取土，选用壁厚较大管桩，减慢压桩速度或间歇压桩等。压桩时桩顶压力应小于桩身结构竖向承载力设计值Rp，否则桩身混凝土会被压坏。静压预应力管桩有许多优越性，也在存在一个适用范围，随着广大工程技术人员在工程中使用总结、技术提高及压桩设备逐渐改进，适用范围会更加广泛。

［l］先张法预应力混凝土管桩（图集号 DBJT 53-01-2007）.

［2］预应力混凝土管桩（图集号 10G409）.

［3］预应力混凝土管桩基础技术规程（DGJ32/TJ 109-2010）.

［4］建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）.