预应力管桩基础设计相关问题

预应力管桩基础设计相关问题

摘要：预应力混凝土管桩基础是应用较为广范的基础形式，已被广泛应用于各类房屋建筑的基础工程中，预应力混凝土管桩是工厂化生产出来的产品，工艺成熟，质量合格，效率高，质量好，对环境污染少，噪声小，不扰民。

关键词：预应力管桩基础 管桩分类 管桩选用

本文在设计方面，通过大量的工程实践对采用预应力混凝土管桩进行基础设计时应注意的几个问题做如下探讨：

一、管桩的分类：

1. 管桩分为两类，分别为预应力混凝土管桩（PC ）和预应力高强混凝土管桩(PHC)，均采用先张法工艺制作的，适用于非抗震设计及抗震设防烈度小于等于8度地区的工业与民用建筑、构筑物等工程的低承台桩基础，抗震设防烈度为8度且建筑物场地类别Ⅲ、Ⅳ为类时慎用。铁路、公路与桥梁、港口、水里、市政等采用低承台桩基时可参照《预应力混凝土管桩》图集使用。

2. PHC 桩和PC 桩主要用于承压桩，当用于承受水平荷载或用作抗拔桩时，应根据工程实际情况加强桩与桩、桩与承台的连接构造。

3. 当基础的环境地质条件对管桩有中度及其以上侵蚀性时，可以参考《混凝土结构耐久性规范》及《工业防腐蚀规范》，采取适当的防腐措施，比如管桩接头处钢材表面均做耐腐蚀表面涂层和防腐蚀面层处理。

4. 常用的管桩规格主要有为外径300mm （壁厚70mm ）、400mm （壁厚95mm ）、500mm （壁厚100mm 和125mm ）、600mm （壁厚110mm 和130mm ）这几种管桩。

二、管桩的选用

1. 用于抗震设防烈度7度、8度地区的管桩基础工程，宜选用AB 型或B 型、C 型的管桩。

2. 工程地质条件复杂、桩基设计等级为甲级的管桩基础工程，宜选用AB 型或B 型、C 型的管桩。

3. 地下水或地基土对混凝土、钢筋和钢零部件有腐蚀作用时，宜选用AB 型或B 型、C 型的管桩，同时应按相关标准、规范的规定采取有效的防腐措施，不的选用外径300mm 管桩。

4. 受拉或抗拔桩主要承受水平荷载的管桩基础工程，宜选用AB 型或B 型、C 型的管桩，不的选用外径300mm 管桩。

5. 外径300mm 管桩适用于建筑环境类别二a 场地。6. 对于由多节管桩拼接的单根桩，采用最上面一节桩的型号或壁厚高于下节桩的配桩设计。

7. 用做受拉或抗拔桩。应根据工程情况，除设置端部锚固筋外，应选用加厚的端板、并增大端板的焊接坡口尺寸。

8. 以下几种地质条件不宜选用预应力管桩基础（1）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、管桩基础设计应注意的问题

1. 单桩承载力问题：

根据《桩基础技术规范》中的公式：Rk=u∑qsiLi+qPk(Aj+λpAPL)

来估算管桩的单桩承载力，施工时进行试桩，确定桩长及终压力，并利用载荷试验确定单桩承载力特征值，得出该结果，再重新复核计算调整，满足承载要求。

2. 基桩的布置：

预应力管桩基础属于挤土桩，为了减小挤土的负面效应，有效地发挥桩的承载力，在饱和粘性土和密实土层下，桩距应适当加大。最小桩距的规定，考虑了挤土效应，同时考虑桩的排列与数量等因素。一般桩距最小取4.0d ，有条件时取4.5d 。

3. 进入持力层的深度：

应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全部进入持力层的深度。对于粘性土、粉土不宜小于2d ，砂土不宜小于1.5d ，碎石土不宜小于1.0d 。当存在软弱下卧层时，桩端以下持力层厚度不宜小于3d 。

四、施工工艺的合理选择

预应力混凝土管桩主要施工工艺形式锤击入桩法和静压入桩法两种。 锤击法

（1）按锤击应力控制时，锤击压应力不得大于抗压强度设计值。

（2）按总锤击数控制时，任意单桩总锤击书：PHC 桩不宜超过2500、PC 桩不宜超过2000. 最后1m 锤击数：PHC 桩不宜超过300、PC 桩不宜超过250。

（3）桩帽和送桩器应做成圆形，并应有足够的强度、刚度和耐打性

（4）桩帽和送桩器与管桩周围的间隙应为5mm~10mm；桩锤与桩帽、桩帽与送桩器和桩顶之间应加设弹性衬垫，衬垫厚度应均匀，且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm ；并在打桩期间应经常检查，及时更换和补充。

静压法入桩：采用顶压式桩机时，帽与送桩器和桩顶之间应加设弹性衬垫，采用抱压式桩机时，夹具应避开桩身两侧的合缝位置，桩身允许抱压压桩力宜根据当地工程设计经验确定。

五、关于试桩应注意的问题

在试桩过程，设计人员应注意几个问题：

（1）对于静压桩施工，应检查其桩机压力表读数换算表是否有效可靠。要注意单缸液压与双缸液压的差异。

（2）对于锤击桩机，应检查其桩锤重量是否符合设计要求。

（3）对于试桩桩位，应尽量选择具有代表性的位置。例如，选取在尽量靠近地质勘察资料技术孔的位置，或是地质较薄弱的位置，或是承受上部结构受力重要位置。

（4）对应地质勘察资料，仔细观察桩的施工过程在进入各个相应土层的反应是否与地质勘察资料相符合。

（5）终压（打）控制参数的确定。即终止压（打）桩的现场施工控制值，应根据现场实际试桩终压值，考虑地质资料与现实施工情况的相符合程度，结合设计时的单桩承载力取值，做适当的调整后来确定。

预应力高强混凝土管桩基础已在我国越来越受设计者所采纳与应用，通过对上述在预应力高强混凝土管桩基础设计中常遇到的几个问题进行探讨，望能为结构设计者在进行预应力高强混凝土管桩基础设计时提供参考