预应力混凝土管桩在温州地区的应用

1、前言

预应力混凝土管桩，以其工业化生产程度高，桩身质量好，自身强度大，穿透能力强，耐打性好，施工周期短，对环境影响少，吨位承载力造价低等优点，应用于深厚软土，深埋持力层的二元结构地基显示了技术上和经济上的优越性，近两年来应用愈来愈广。

笔者结合自己具体工程经验，对该桩型的承载特性进行了分析，从中得出一些有参考价值的结论，并也提出了这种桩存在的一些不足之处。

2、工程实例及经验

温州鹿城仓储有限公司仓储区工程位于温金大道鹿城段以南，采用薄壁管桩，桩端焊以开口型钢桩靴，采用D2-25型打桩机，锤重25kN，桩重/锤重为4.场地典型断面的地质情况和静力触探参数。设计要求单桩极限承载力标准值为1500kN.桩基工程实施过程中，有以下几点是值得重视的。

（1）底桩对中调直：第一节管桩（底桩）的对中调直对成桩质量起关键作用。对中可保证桩位偏差不超出规范要求；调直可防止偏心锤击。因此要控制管桩垂直度偏差不得超过0.5%，尤其是严格控制底桩垂直度。

（2）锤击沉桩：据有关资料，锤击应力沿桩身大致呈漏斗状分布，上大下小。锤击拉应力呈橄榄形分布。从桩端反射的拉应力波，在桩周土阻尼作用下会逐渐减弱。桩周土越弱，桩身产生拉应力越大。此外，每击一次桩身就受到拉压交替作用，使混凝土产生疲劳，导致混凝土强度降低。故本工程实施中严格控制总击数不超过1500次。实测各桩累计锤击数为631―1251次，贯入度为10cm/5击―12cm/13击。

（3）接桩：采用钢端板焊接法，于桩段顶端距地面0.5m时停锤接桩。先在桩端板上加定位钢筋，然后将上段桩吊放在下段桩端板上，利用定位钢筋将上下段桩接直，接头处如有空隙，应采用锲形铁片全部填实焊牢，拼接处坡口槽电焊应分层对称进行，焊缝应连续饱满，其高度及深度均大于8mm.接桩时上下段桩的中心线偏差不得大于5mm，节点弯矢高不得大于桩段的0.1%.

3、静载试验成果分析

曾做了A1、A2、A3三根桩的静载试验，A1桩一直进行到破坏，A2、A3桩加载至设计要求的极限承载力标准值1500kN为止。试验发现A3桩与A2桩的Q-s和s-lgt，曲线相当接近，故此处只提供A1和A2桩的静载试验曲线如此所示。

从A1桩的桩顶沉降随时间的变化（s-lgt）特性曲线可见，取尾部明显向下曲折的前一级荷载为极限承载力，故A1桩的极限承载力取1800kN.从桩的卸荷曲线上分析，该桩的残余沉降量为26.4mm，与加载量为2000kN这级荷载作用下发生的桩顶沉降量相当，因此可以确定基桩发生的是“刺入型”破坏。A1桩在荷载为1800kN时实测桩顶沉降为26.35mm，如假定此Q-s曲线s-lgl曲线A1桩静载试验曲线时桩端轴力为0，桩身轴力p（z）呈单一斜率的线性分布，则桩身压缩量的理论计算值为21mm，实际桩身压缩量肯定比21mm更大一些。即使是如此保守的假定，21mm也已占26.35mm绝大部分，即管桩由于壁薄，其桩身压缩量占了桩顶沉降量的绝大部分，从而使桩周摩阻力占了单桩极限承载力的绝大部分。这是长管桩在二元结构地基中较为特别的性状，也是采用开口桩靴和闭口桩靴对单桩极限承载力不会产生明显影响的原因之一。随着时间的推移，桩周土粘弹塑性质会使侧摩阻力和端阻力产生重新分配，但侧摩阻力始终占主要部分。

A2桩在加载量为1500kN（设计要求的极限承载力标准值）作用下，后期沉降不大，稳定时间短，说明桩的承载性能尚好。从卸荷曲线上分析，回弹量很大，残余沉降仅0.7mm，说明桩周土仍处于弹塑性状态，尚具有良好的承载性能。认为1500kN可作为单桩极限承载力是没有问题的。

4、值得进一步研究的问题

（1）管桩进入现场，应进一步解决卸桩和堆桩问题，确保沉桩前的管桩质量。

（2）管桩沉桩未达到标高时，桩长调整比较困难，因此对地质报告的要求很高，尤其对持力层起伏变化一定要查得很清楚，否则将给工程造成被动。如本工程实施中就有三个桩因达不到标高而击得太多，以至将法兰头打碎。经动测认为两个桩身完好，不作补桩，一个桩的桩身破坏明显，只好补桩，影响了工期。

（3）挤土问题：开口管桩虽然能减少挤土效应，但据实测，管内进土约占1/3桩长，挤土作用仍较大，不容忽视。

（4）桩长规格偏少，还有相当数量的截桩。

（5）为了使管桩进入持力层更深，以达到大的承载力和好的经济效益，要求桩承受更大的锤击力和更多的击数，这就要求桩有更高的强度和刚度，以抵抗沉桩过程中锤击应力和疲劳破坏。薄壁管桩不能进入中等风化基岩，很难穿透中密砂砾石层，使应用受到限制。

5、结论

（1）长管桩适用于二元结构地基，尤其是薄壁长管桩，采用锤击施工（如环境许可），其市场前景看好。

（2）长管桩在二元结构地基中，其荷载-沉降性态表现为：加载至20―30mm，如沉降稳定，就可将此荷载作为单桩极限承载力标准值使用，继续加载，会产生突然的�刺入破坏�。

（3）薄壁长管桩在二元结构地基中，在极限承载力标准作用下，其桩顶沉降主要是由薄壁桩身的压缩引起的，其反力主要是由桩侧阻力提供的。