预应力管桩基础设计应注意问题

预应力管桩基础设计应注意的问题

预应力管桩基础设计应注意的问题

本文主要从岩土工程的观点来探讨预应力管桩的应用条件,提出管桩基础设计应注意的几个问题；①工程勘察问题；②单桩承载力问题；③收锤标准问题；

④不宜应用管桩的工程地质条件问题。

一、管桩的应用条件：管桩的制作质量要求已有国家标准《预应力混凝土管桩》(03SG409)；预应力混凝土管桩（PC）和预应力高强混凝土管桩(PHC)。

常用管桩(PHC)规格表

二、管桩基础设计应注意的问题

1．工程勘察问题

勘察点布置较稀，土层分布情况不够准确，标贯试验次数少，标贯值不准。这样会给设计和施工带来许多困难，如不利于桩型的选择、配桩及打桩收锤。2．单桩承载力问题

⑴ 根据下面公式估算管桩单桩竖向承载力特征值。

Rk=u∑qsiLi+qPk(Aj+λpAPL)

式中Rk——管桩竖向承载力特征值；

Aj ——桩端净面积；

APl——桩端敞口面积；

λp——桩端土塞效应系数；

Li——各土层划分的各段桩长；

qsi——桩周土的摩擦力特征值

qsi——桩端土承载力特征值

⑵ 以估算单桩竖向承载力特征值并结合地质勘探报告，选择最不利点进行试桩，并提出桩长及桩承载力特征值要求。

⑶ 桩的布置：桩的最小中心距是为了减少桩周应力重迭,也是为了减少打桩对邻桩的影响，如引起的土体上涌（挤土效应）；新的<建筑桩基技术规范>规定挤土预桩排数超过三排(含三排)且桩数超过9根(含9根)的摩擦型桩基，桩的最小中心距为4.0d（非饱和土）及4.5d（饱和粘性土）其他情况分别为3.5d及4.0d。因此建议高层建筑主楼的管桩基础，最小桩间距为4.0,有条件时采用4.5，这样挤土影响可大大减少，对保证管桩的设计承载力很有帮助。

3．收锤标准问题

收锤标准即停止施打的控制条件与管桩的承载力之间的关系相当密切，尤其是最后贯入度，常常被作为收锤时的重要条件，建议从以下几个方面考虑：

①不同柴油锤贯入度就不同

重锤与轻锤打同一根桩，贯入度要求不一样。

②不同桩长贯入度要求不同

同一个锤打长桩和打短桩，贯入度要求不一样。根据动量原理，冲击能相同，质量大（长桩）的位移小即贯入度小，反之贯入度大。所以，承载力相同的管桩，短桩的贯入度要求可大一些，长桩的贯入度应该小一些。

③收锤时间不同贯入不一样

在粘土层中打管桩，刚打好就立即测贯入度，贯入度可能比较大，由于粘土的重塑固结作用，过几小时或几天再测试，贯入度就小得多了，在一些风化残积土很厚的地区打桩，初时测出的贯入度比较大，只要停一二个小时再复打，贯入度就锐减，有的甚至变为零。而在砂层中打桩，刚收锤时贯入度很小，由于砂粒的松驰时效影响，过一段时间再复打，贯入度可能会变大。

根据以上几个方面分析，桩终止锤击的控制原则如下：

a. 桩端（全段面）位于一般土层，以控制桩端设计标高为主，贯入度为辅。

b. 桩端达到坚硬、硬塑的粘土、中密以上粉土、砂土、碎石类土及风岩时，贯入度为主，桩端设计标高为辅。

c. 贯入度已达到设计要求，而桩端设计标高未达到，应继续锤击3阵，并按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值确认。

4. 不宜应用管桩的工程地质条件问题

预应力管桩有些工程地质条件就不宜用。主要有下列四种：（1）孤石和障碍物多的地层不宜应用；（2）有坚硬夹层时不宜应用或慎用；（3）石灰岩地区不宜应用；（4）从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用。

三、工程建设中所遇问题的处理

1. 桩端嵌入遇水易软化的强风化、全风化岩和非饱和土时，经过一段时间，桩端土有可能发生软化，试桩时发生较大位移，因此成桩后，.桩端2m以上灌注微膨胀砼填芯。

2.采用静压桩时，如遇难以穿越具有软弱下卧层的硬夹层，可采用螺旋钻孔机引孔，孔径宜小于桩径50—100mm，终压后宜连续复压3—5次。

3.桩长相差悬殊，对短桩范围内应进行补勘，查明.桩端以下5m范围内是否存在软弱层，并针对性做静载试验。

4．桩偏位、上浮、断裂原因分析：

①偏位：遇到孤石或坚硬障碍物；接桩时上下节桩不在同一直线上，大片密集群桩中，打（压）桩时土体挤压邻桩，在软土地区施工，送桩器太大且送桩太深也会引起桩顶偏位或桩身倾斜；基坑开挖不当引起了大批桩身倾斜或折断；钻孔植桩法施工时导孔倾斜。

②上浮：由于持力层是基岩，桩端下部的水土混合体对周围的岩土均匀施压，岩石和硬质结构土体的强度大，不易挤碎，而此时新压入的相邻桩的桩侧摩擦力没有完全恢复，水土混合体顶起管桩，造成相邻桩上浮。

③断裂：桩尖沿硬岩面滑移而将桩身蹩断；桩身弯曲过大，偏心锤击；桩尖进入硬土层后倾斜过大，误用移动桩架等强行扳回的方法纠偏易将桩身折断；桩身自由段长细比过大，且桩尖已进入硬土层时，易将桩身打裂；收锤贯入度要求过小，

总锤击数太多；开挖基坑不当易引起桩身倾斜而被折断；接头质量差，打桩时易断裂；挤土严重时，接头易拉脱。