预制混凝土劲性体PPRC在复合地基的应用

刘鸿权

(建华建材（河北）有限公司,河北邢台 054100)

预制混凝土劲性体PPRC在复合地基的应用

刘鸿权

(建华建材（河北）有限公司,河北邢台 054100)

阐述了预制混凝土劲性体PPRC的生产、产品性能及其应用领域。通过具体工程案例分析和设计计算，对产品优势的体现和在复合地基应用的技术特征、工程特性做了详细的介绍。

劲性体；复合地基；工程应用；技术特征

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.016

1　产品的生产、特点

在建筑工程的基础设计、施工领域中，复合地基的技术设计和处理占了很大的比例。为了拓宽设计复合地基的基础处理和预制混凝土构件的结合优化及其应用，更好地贯彻国家技术经济政策，做到安全适用、质量确保、技术先进、经济合理、绿色环保。针对目前广泛使用的刚性桩复合地基，多以水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）作为复合地基的竖向增强体，施工中容易产生堵管、窜孔、缩颈、夹泥等突出质量问题，检测和质量控制受到局限。经过多年研发试验及使用检测，预制混凝土劲性体PPRC作为刚性桩复合地基设计的竖向增强体，效果更佳，质量可控，很好地解决了CFG桩容易产生的质量问题，拓宽了建筑基础设计和基础处理的新领域[1]。

1.1产品的标识、规格

全名：预制混凝土劲性体

简称:PPRC（Precast Pipe-pile of Reinforced Concrete）

预制混凝土劲性体的常用规格按外径分为300mm、400mm、500mm、600mm4种规格。

1.2产品的生产

PPRC预制混凝土劲性体的生产工艺跟PHC管桩的生产工艺基本相同，同样采取科学配比的混凝土设计，但由于产品使用性质的不同和壁厚较薄，故在外加剂的使用和粗细骨料的配比、砂率等有明显的差异。根据现场施工机具的不同，也可以自由确定是否设置端头板和抱箍板等。目前，在建华建材集团的多家子公司有各地区专家、教授经过论证而起草编订的企业标准，以便用于更好地管理生产，并严格地指导生产。

1.3产品的特点

预制混凝土劲性体PPRC用做刚性桩复合地基设计的竖向增强体，与目前广泛使用的CFG比较，有以下显著的特点：

1）自动化工艺生产，规格齐全，对质量的控制和检验科学先进；

2）桩身混凝土强度高，有一定的抗裂性能；

3）单桩承载力高，更适合用作桩复合地基；

4）从生产、运输、施工和验收，时间紧凑，节省工期；

5）施工现场文明便捷，便于施工，便于管理；

6）按单平方承载力计算，造价更低，经济合理，绿色环保。

2　产品的应用

2.1工程应用概述

根据地基基础设计的概念不同，在此将PPRC（预制混凝土劲性体）的应用范畴归为以下3种工程应用形式。

第一种工程应用形式：

（1）用做刚性复合地基竖向增强体的建筑基础设计；

（2）用做一般建筑物及构筑物的地基基础处理、路基处理；

（3）插在散柔桩、散刚桩、柔刚桩及三元复合桩中，如旋喷桩、搅拌桩等，形成劲性桩复合地基。

第二种工程应用形式：

PPRC用做一般建筑物或构筑物的地基基础处理、路基处理，在河北省邯郸市曲周县城施工的《山西聚力科技环保园》项目，设计桩型PPRC40065，是属于典型的厂房基础和设备基础的基础处理应用案例。另外，唐山省道滨海公路曹妃甸新城汉沽段改造工程项目GL-2标段，在路基处理中设计桩型PPRC50065，是属于典型的PPRC在公路基础处理中的应用案例。还有诸多优秀工程案例，限于篇幅不一一列举了。

第三种工程应用形式：

具体的设计、施工和质量验收、检测，可以全面参照2014年2月颁布的行业标准《劲性复合桩技术规程》（JGJ/T327—2014）。此应用形式的工程案例较多，笔者不在此赘述。

以下仅对PPRC预制混凝土劲性体应用刚性复合地基竖向增强体的基础设计、验算和分析，通过不同的工程案例进行分析和论述。

2.2优秀工程案例分析

2.2.1案例一工程概况

拟建河北邯郸馆陶县某某住宅楼，该场地位于太行山东麓，华北冲积平原西部，场区内地形平坦。拟建的16#～18#住宅楼地上17层，地下2层，剪力墙结构，筏板基础，基础埋深6.5m，基底压力标准值250kPa。从第2层到第6层为粉土、粉质黏土，第7层细砂，中密～密实，均厚4.6m，由于天然地基不满足设计要求，根据规模和工程性质，要求基础处理。由于设计CFG复合地基，考虑到桩身范围内存在第4层粉土，成孔容易造成塌孔导致桩身夹泥和桩底沉渣过厚。多方面考虑经济造价、质量控制、工期对比，最终设计为预制混凝土劲性体PPRC复合地基。

2.2.2馆陶县某住宅16#楼设计复合地基CFG与PPRC劲性体经济对比分析

1）16#楼层高17层，地下2层。

2）剪力墙结构，筏板基础，基础埋深6.5m，基底持力层第4层粉土fak=120kPa。

3）以第7层细砂层做持力层，fspk要求250kPa。

4）设计桩长估算：24.17-6.5-0.8-1.0=15.87m有效桩长16m

5）地基设计参数（见表1）。

表1　地基设计参数

6）400CFG设计计算

(设计值取550kN)

置换率5.6%，桩间距1.5m，计算复合地基承载力特征值

7）400PPRC劲性体设计计算

结论：由以上设计复合地基的计算可知，根据不同置换率对应计算出的桩间距的不同，初步设计时按照以上公式估算得出，采用CFG和PPRC劲性体均满足复合地基承载力的设计要求。选择桩长时宜使桩端穿过压缩性较高的土层，进入压缩性相对较低的土层。

2.2.3案例二工程概况

以邯郸金域蓝湾16#楼为例，每层占地面积为1012.5m2，楼高17层，地下室2层，总建筑面积为19m1012.5m= 19237.5m2。预估荷载250kPa。

1)基础造价对比分析（见表2）

表2　桩基造价对比

2)工期对比分析（见表3）

表3　工期对比

3）其他费用对比分析（见表4）

表4　其他费用对比

结论：通过计算，不难发现，此项目设计PPRC400劲性体复合地基与CFG400复合地基造价节约10%～15%。在估算复合地基承载力满足要求的前提下，调整置换率（即根据施工和现场具体情况而定），节省总造价也有所不同。笔者参与优化基础设计方案的工程项目中，相比CFG复合地基的造价最大可以节省到25%。况且，PPRC劲性体质量控制优势明显，很好地避免了CFG缩颈、夹泥等质量问题的存在。

3　在应用中的几点思考

3.1劲性体PPRC复合地基应用的技术特征

劲性体PPRC复合地基是刚性复合地基中的一种，是由刚度较大的预制混凝土劲性体和桩间土共同分担上部荷载，PPRC劲性体复合地基适用于处理黏性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等地基，具有承载力高、调整幅度大、沉降变形小、沉降稳定较快等特点。在上部荷载作用下，大部分荷载由PPRC劲性体承受。本身属于挤土桩，桩周摩阻力能得到充分发挥，端阻力随着荷载作用的时间及桩侧阻力发挥的程度而逐渐增高。同时，桩顶褥垫层发挥调节作用，是桩间土与桩身进入共同工作状态，逐渐形成复合地基[2]。

3.2劲性体PPRC复合地基的工程特性

1)劲性体PPRC复合地基承载力提高较大，且可调性强。桩长可以从几米到20多m，可全桩发挥桩的侧阻力。桩承担的荷载占建筑总荷载一般在40%～70%之间，这样使得复合地基承载力具有很大的可调性。进行设计时，可选择桩径规格，改变桩长、桩间距来达到不同的复合地基承载力。

2）劲性体PPRC复合地基提高了桩间土承载力的利用效率。PPRC劲性体作为复合地基的竖向增强体，沉降一般为10～20mm，桩间土承载力可以得到充分发挥。

3）劲性体PPRC复合地基的沉降较小，一般可控制在20mm以内。劲性体可全桩长发挥侧阻力，落在压缩性较小的土层上自然明显地提高了桩的端承作用。

3.3劲性体PPRC施工完毕桩孔的封堵

劲性体PPRC作为刚性复合地基竖向增强体，属于半挤土桩，由于要加设褥垫层，桩孔需要封堵。在工程项目中常见的桩孔封堵形式有以下几种：

1）桩孔插筋填芯法

特点：施工方便快捷，直接注浆插筋填芯，插筋下焊接小托板即可，填芯深度不小于3D(D为孔径)。此方法造价成本相对低廉，主要适用于PPRC劲性体用于复合地基的多层、高层及民用住宅建筑和各种厂房等构筑物基础处理中。大部分混凝土管桩桩基础也是采用这种形式。

2）支模现浇桩帽法

特点：支模施工相对复杂，可桩帽跟桩头浇筑于一体，桩头承载面积大大提高，优势明显。充分利用劲性体竖向承载力大的特点，提高复合地基的置换率。主要适用于PPRC劲性体用于复合地基的公路、铁路、桥梁等一般厂房构筑物基础处理中。

3）预制混凝土桩帽法

特点：混凝土桩帽需要提前预制，配套使用。起桩孔封堵和增加桩头承载面积双重作用，优势明显。主要适用于PPRC劲性体用于复合地基的公路、铁路、桥梁和民宅高层建筑物和厂房构筑物基础处理中。缺点：此方法因为桩帽跟桩体不完全固定，在现场施工褥垫层机具设备的作业容易使桩头发生破坏。

4　结语

建筑上遇到的复杂地质情况使基础工程的设计越来越重要，其工程造价占整个工程总投资的比例越来越大。PRC混合配筋支护桩在深基坑支护中的应用，PHC高强预应力管桩、PHS高强预应力空心方桩等在桩基础中的应用也是非常普遍。目前,广泛应用的钻孔灌注桩、CFG桩在施工中因存在固有的缺陷，如：堵管、窜孔、夹泥、缩颈、断桩等，还表现在施工速度慢，场地污染严重，成桩质量难以保证，材料浪费大，容易出现各种弊病。而PPRC预制混凝土劲性体表现出较大的优势，无论单桩还是复合地基均承载力高，施工方便，节省投资，是一种较为理想的地基处理技术，具有显著的经济效益和广泛的推广前景。

【1】GB/T50783—2012复合地基技术规范[S].

【2】刘明辉.管桩复合地基应用[J].建筑知识,2012():146-147

Application of Precast Concrete Stiffness PPRC int he Composite Foundation

LIU Hong-quan
(JHF Building Materials(Hebei)Co.Ltd.,Xingtai 054100,China)

Article expounds the precast concrete strength of the production,product performance and application of body PPRC areas；Through specific engineering case analysis,the design and calculation,The embodiment of the advantage of product and the technical features of the application of composite foundation and engineering properties is introduced in detail.

strong body;composite foundation;the engineering application;the technical features

TU473.1+3

B

1007-9467（2016）05-0067-04

刘鸿权（1972～），男，甘肃武威人，高级工程师，从事建筑建材与建筑工程基础设计与研究，（电子信箱）65688289@qq.com。

2015-11-27