預應力高強混凝土管樁應用探討

摘要：隨著工業及民用建筑的發展．預應力高強混凝土管樁(簡稱PHC管樁)在我國各地區的采用率不斷地提高．尤其是在沿海城市。目前其采用率已達到70％以上．本文主要介紹了PHC管樁的特點在工程中的應用情況。

關鍵詞：預應力高強混凝土管樁；單樁承載力

1 前言

隨著工業及民用建筑的發展，預應力高強混凝土管樁(簡稱PHC管樁)在我國各地區的采用率不斷提高，尤其是在沿海城市，目前其采用率已達到70％以上。特別是近幾年來，PHC管樁以其工業化生產程度高、樁身質量好、強度大、穿透力強、施工速度快、對環境影響小、造價低等優點，而被廣泛應用于各類建筑基礎中[1，2]。

2 PHC管樁的主要特點

(1)強度及承載力高：PHC管樁混凝土強度達到C80以上，采用科學的方法制造，具備了高強度的抗壓承載力。

(2)樁身耐打，抗裂性好，穿透力強。

(3)密實性好，抗滲性和耐腐蝕性強。

(4)施工時可根據設計要求采用不同樁長和規格進行組合，單樁可接成任意長度，不受施

工條件的局限，很容易滿足設計要求。施工快捷方便。

(5)綜合造價低：單樁承載力高，可減少樁的數量，樁長、樁徑和壁厚可根據設計承載力靈活選用，大大降低了基礎造價。

(6)該管樁適用于各類型建筑及工業基礎，用途極其廣泛．

(7)施工方法靈活：管樁的施工方法有錘擊法和靜壓法兩種，根據具體情況選用。在市區或居民生活區采用靜壓法施工作業，可減少城市噪音。如環境許可，可以采用錘擊法施工。

3 工程應用

3.1 工程基本概況

本工程為一個新建的住宅小區，層數在28~32層之間，均為剪力墻結構。底部層高為4．8m，其余為3m。該地區的抗震設防烈度為8度，地震加速度為0．39，設計特征周期為0．35s。該工程安全等級為二級，剪力墻抗震等級為二級。

3.2 地質條件

本場地原為耕地，地表分布有大量積水坑，現地面堆填平整，地形較平坦。建筑場地類別為二類。根據地質報告提供的鉆孔資料，土層分布由上至下，基本情況如下：

(1)雜填土，該層分布整個場地，層厚為1．60～4．20m且不均勻，屬軟土。

(2)粉質粘土，呈淺褐黃色、褐灰色，可塑，層厚0.50-2．90m。

(3)淤泥粉質粘土，呈淺灰色，流塑，飽和，屬軟弱土，層厚0.50-2．80m。

(4)中砂，呈灰黃、灰紅色，以灰黃色為主，松散至稍密，屬中軟土，層厚1．10～7．30m。

(5)細砂，呈粉紅色，稍密至中密，飽和，屬中軟土，層厚1．20\"-5．60m。

(6)中砂，呈灰黃、深黃色，稍密至中密，飽和，屬中軟土，層厚0．50～3．60m。

(7)粉質粘土，呈灰黃色、深灰色，可塑，局部硬塑，屬中軟土，物理力學性質較好，層厚6．90～12．40m。

(8)中砂，呈黃色，中密，飽和，屬中硬土，層厚0.30-5.50m。

(9)往下土層不作持力層，忽略。

3.3 基礎方案

通過對該場地地質條件及建筑物墻柱底部軸力大小的了解，不宜用天然基礎，采用樁基既經濟又合理；通過對比各種樁型，可以得出采用預應力高強混凝土管樁更經濟、合理。管樁樁徑采用Φ400mm，壁厚為95mm，樁端持力層為第(7)層粉質粘土，樁端進入該土層至少lm。樁頂嵌入承臺內100mm，樁頂插入4Φ20長1.9m的鋼筋，其中插入樁頂填芯混凝土長度為1.2m，并用C30混凝土封堵，樁頂鋼筋錨人承臺長度為700mm，即35倍鋼筋直徑。由于該工程在市區，為減少噪音，采用靜壓法進行施工。

(1)單樁承載力的確定

單樁極限承載力根據各土層承載力參數及《建筑樁基技術規范》JGJ94—94中的公式 ，計算來確定。式中u為樁的周長， 為樁周第i層土極限承載力側阻力標準值；以為樁穿越第i層土的厚度， 為極限端阻力標準值；Ap為樁端面積。

根據以上公式對單樁承載力進行估算并考慮到布樁的方便、合理，單樁承載力R取值為800kN，單樁承載力最終通過靜載試驗確定。依據海南珠江管樁有限公司提供的《預應力高強混凝土管樁》資料，樁徑Φ400mm、壁厚95mm的管樁，單樁豎向極限承載力容許值為3000kN，則其單樁最大承載力特征值為1500kN，大于本工程中單樁承載力800kN，所以樁身強度滿足設計要求。

(2)試樁結果及分析

為了確保單樁承載力滿足設計要求，保證工程的安全，打樁前應進行單樁豎向靜載試驗。

本工程每棟住宅樓樁基均做3根試樁，試驗荷載為2R。，即1600kN。以四-1及四-2號樓(基礎相連)的三個試樁(均為工程樁)為例，1號試樁加荷分級為8級，每級加荷載200kN，當試樁壓至設計試驗荷載1600kN時，Q-S曲線較平滑，各級加載下的S-lgt曲線平緩，后期沉降量小，試樁頂最大沉降量為12.61mm，達到穩定的時間短。這說明了試樁的承載能力很好。從卸載曲線上看，回彈量較大，殘余沉降量僅為8．9ram。可見試樁周邊土仍處于彈塑性狀態，樁具有良好的承載能力。2號及3號試樁的Q—S曲線和S—lg￡曲線與1號試樁相當接近，其最大沉降量分別為12．90mm和13．48mm，均符合設計要求。

(3)樁基檢測

為了保證基樁中樁身的完整性及混凝土質量，判定樁缺陷程度和位置，必須對工程樁進行抽檢，檢測方法采用低應變動力檢測反射波進行。四一1和四一2號樓共有257根樁，共抽26根樁進行檢測，占總樁數的10．1％。在檢測的26根樁中，樁身完整性檢測的實測信號曲線規律性較好，樁間反射波均無異常，且可觀測到樁底反射波信號，這表明所檢測的樁身均完整，未出現明顯的樁身質量問題，動測推算的樁身混凝土平均抗壓強度和單樁承載力均滿足設計要求。

4 結語

通過以上對PHC管樁特點的闡述及設計實踐，我們對該管樁有了進一步的了解。從試樁結果等的分析，我們可以得知：單樁承載力的取值，可以在地質參數計算所得的單樁承載力值的基礎上進一步提高，最后通過試樁檢驗。工程樁的終壓控制條件，應以設計樁長和2倍設計壓力雙指標控制，當現場施工中壓力值未達到設計要求時，應增加樁長，直至壓力值達到設計要求為止。

參考文獻

[1]應力混凝土管樁基礎技術規程(DBJ／T15—22—98)

[2]施峰.PHC管樁荷載傳遞的試驗研究[J].巖土工程學報，2004，26(1)

作者簡介

李鵬（1982.7-），湖北武漢人，湖北大學校園規劃建設處助理工程師，助教。主要從事公用民用建筑結構以及建筑形態方面的研究。