预应力混凝土管桩在软土地基中应用探讨

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摘要： 本文介绍了软土地基采用预应力混凝土管桩工程实例，分析预应力混凝土管桩桩顶水平位移异常的原因和处理措施，并总结设计和施工应注意的问题。

Abstract: Engineering example that soft soil foundation adopts prestressed concrete pipe pile was presented, and the cause of abnormal horizontal displacement in the top of prestressed concrete pipe pile and its treatment measures were analyzed, meanwhile, problems that should be paid attention to in the process of design and construction were summarized in this paper.

关键词： 预应力混凝土管桩；黏土；水平位移

Key words: prestressed concrete pipe pile；clay；horizontal displacement

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）24-0074-02

0引言

预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心体细长混凝土预制构件，预应力混凝土管桩具有单桩承载力高、施工速度快、质量稳定性优于灌注桩、施工时无噪音和震动等优点，在工程中得到了广泛的应用。但在实际施工中常常出现很多质量问题。现通过工程实例，就如何避免这些质量问题的出现进行论述。

1工程概况

某发电工程脱硫中心控制楼，建筑主体为钢筋混凝土框架结构，基础采用先张法预应力混凝土管桩，独立承台，承台之间设基础梁。桩型采用PHCAB50010015a，和PHCAB50010010a两种（桩直径Φ500，壁厚100mm，桩长15m、10m，桩尖形式AB型），桩长25m，由15m和10m桩接长，设计要求单桩竖向承载力特征值800kN。

场地地基土在50m范围内属于第四系全新统人工堆积层、陆相冲积层及海相沉积层和上更新统陆相冲积层及海相冲积层。按成因时代的不同可分为7大层，按力学性质及土质特征可分为17个亚层。其土质特征详见表1。

2试桩结果

桩设计前，在距离脱硫控制楼6m处进行了试桩，共打3根桩，采用竖向静载荷试验（堆载法）进行桩竖向承载力检测，试验共分10级加荷，每级加荷值为预估极限承载力的1/10，第一级按2倍分级荷载加荷。各桩的s-lgt曲线尾部已出现弯曲，最终沉降均已超过40mm，视其承载力均已达到极限，单桩竖向抗压静载试验结果见表2。

从单桩竖向抗压静载试验可知，三组桩的单桩竖向抗压承载力可取1600kN，单桩竖向抗压极限承载力特征值可取800kN，满足设计要求。

3基桩情况

3.1 桩位偏移情况基础埋深-1.8m，桩施工采用送桩法，顺序为梅花跳打，打桩完毕后未发现异常现象。待基坑开挖后，进行桩位检测，发现桩位偏移情况：①桩向东偏移70mm，向北偏移160mm，②桩向东偏移400mm，③桩向北偏移300mm，均超出《建筑桩基技术规范》（GJ94-2008）规定的要求。需对成桩质量进行检测，并分析桩偏移原因。

3.2 位置及荷载桩施工中，出现质量问题桩位于脱硫控制楼轴边柱，柱传至承台顶的竖向轴力1650kN，弯矩Mx=180kN・m，My=110kN・m，采用三角形布桩，两方向设拉梁。布置3根Φ500混凝土管桩，桩长25m，桩顶最大压力小于单桩竖向抗压承载力特征值。对控制楼进行变形沉降计算，均满足规范要求，基础及桩布置见图1。

3.3 高、低应变检测对桩顶水平位移不符合要求的桩进行测试，低应变检测结果见表3。

高应变检测：试验方法采用CASE法。野外数据收集及室内资料整理分析，结果见表4。

4原因分析及补救措施

4.1 原因分析①基坑开挖对成桩的影响。考虑基桩施工方便，采取先成桩后开挖基坑的施工顺序，由于基坑开挖不均衡，使得土体蠕变滑动将基桩推歪，形成桩顶水平位移。②由于场区水位为-0.5m，水位较高，送桩超过1.5m的桩复压难以进行。主要因为复压时钢桩送桩难以对准桩头，使桩头偏心受压，桩顶水平位移因检测后桩承载力均满足设计要求，故无须对已完成预制桩进行处理，仅采取构造措施对承台及基础进行了相应调整。

4.2 补救措施①满足桩外边缘到承台边缘距离不小于150mm，按照最终桩位，调整承台外形尺寸，并通过调大承台钢筋来满足承台偏心受压产生的附加弯矩。②由于桩位偏移，基础下基桩形心与框架柱中心不重合，存在偏心距e0=140mm，附加弯矩Mx=130kN・m，My=192kN・m，为抵抗由此产生的柱底弯矩，增大Y向地基梁截面及配筋，X向弯矩由柱两侧地基梁承担，核算X向地基梁截面及配筋，能够满足要求。

5结语

5.1 对于软土地基，由于地基土滑动蠕变较强，在桩施工时控制成桩速度，特别是地下水位较浅时，由于桩对土的挤压，在桩周的黏土层中产生超孔隙压力水，超孔隙压力水随着土体的隆起和侧移而慢慢消失。如果压桩速度过快，终压后复压过快完成，超孔隙压力水和土体变形未充分消散，此时的饱和黏性土表现为弹塑性变形特征，土体卸压恢复过程中桩身被抬起，桩尖脱离持力层，造成桩承载力降低和桩位偏移。基坑开挖时避免不均匀开挖，对桩顶产生水平推移；还要注意打桩顺序，避免桩周土挤压对周边桩产生推移。

5.2 在软土地基，由于桩周土有多层饱和软塑～可塑黏土层，且层厚大，层数多，摩擦力大，特别是先施打完成的桩由于土体重新固结，在桩机瞬时大压力加载下桩可能难于沉降，不能达到复压目的。在复压时，先采用极限承载力标准值60%～70%的压力进行瞬时短暂地反复施压，以破坏桩周土的固结效应。实践证明，这个方法是可行的，复压沉降量较大的桩都在施压6～8次之后就开始有明显下沉。

5.3 饱和黏土中采用开口桩尖可解决在黏土层中快速沉桩引起桩的卸压回弹问题。由于开口桩尖在沉桩时桩内孔可以进入部分土体，可减少超孔隙水压力和黏土挤土作用，降低桩身上浮的可能性。通过对其他工程情况调查，开口桩桩端承载力与闭口桩基本相同。

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