□王 文 □鄧世順 □張文剛（河南省豫北水利勘測設計院）

預應力管樁在基礎工程中的應用

□王 文 □鄧世順 □張文剛（河南省豫北水利勘測設計院）

隨著城市建設的高速發(fā)展，一些新型的建筑產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。預應力管樁因其具有高強度、抗彎性好、有較強的穿透力、施工機械化程度高、綜合經(jīng)濟效益好等一系列優(yōu)點，而被廣泛應用到設計中來。文章結(jié)合在實際工程中的應用實例，綜合介紹了管樁的設計要求，供廣大設計人員參考、使用。

預應力管樁；單樁承載力特征值；構(gòu)造要求

1.工程概況

安陽市洹上名門住宅小區(qū)位于彰德路北段，南臨機床廠北街，北臨金水花園住宅區(qū)，小區(qū)內(nèi)共有9棟18層（局部閣樓）住宅樓，建筑面積共計87592m2。其中4～6#樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)，1～3#東臨市區(qū)繁華路段彰德路，1～2層為商業(yè)用房，采用帶轉(zhuǎn)換層的部分落地剪力墻結(jié)構(gòu)，住宅部分建筑層高均為2.950m，商業(yè)部分層高為3.90m，閣樓層高3.70m為電梯機房；局部樓層地下室為2層，負一層層高2.80m，主要為儲藏間；負二層層高3.10m，主要為防空地下室。本工程抗震設防為丙類，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第一組，特征周期0.35s，剪力墻（及框架）抗震等級為二級，抗震構(gòu)造等級二級，轉(zhuǎn)換層部分抗震等級提高一級，為一級抗震。本工程基礎持力層位于第二層褐黃色粉土單元，承載力特征值為faK=100kPa，采用天然地基不能滿足設計要求，需要進行處理。且在場地中部有一古河道，使得場地地層在力學性質(zhì)方面有明顯差異，且地質(zhì)較軟，適合采用預應力管樁進行處理，因此基礎采用筏板+預應力管樁基礎。

2.工程地質(zhì)條件

根據(jù)安陽市恒泰巖土工程有限責任公司提供的《安陽市洹上名門住宅小區(qū)巖土工程勘察報告》-詳勘，地質(zhì)土層情況如下：第(1)層為雜填土單元，層厚0.60～4.70m，平均厚度1.97m；第(2)層～第(8)層為粉土單元，平均厚度3.30m，局部第(8)層上層為粗砂單元，厚度0.6～1.20m，平均0.92m；第(9)層為粉土單元，厚度0.3～3.60m，平均2.18m；第(10)層為圓礫，平均厚度0.89m；第(11)層～第(12)層為粉質(zhì)粘土單元，平均厚度3.90m；第(13)層為粉土單元，最大揭露厚度5.70m。

本場地土類型為中軟場地土，場地類別為II類，該場地為建筑抗震不利地段，采取有效措施后，受不利地段的影響不大，可不考慮地震液化影響。地下穩(wěn)定水位在22.1～23.9m之間，年變化幅度在1.0～2.0m；該區(qū)標準凍結(jié)深度為0.4m。

3.預應力管樁的設計

3.1 管樁簡介

管樁混凝土宜采用強度等級>42.5級的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥，加摻礦物摻和料、外加劑，進行科學配比，混凝土強度等級>C80。鋼材采用預應力混凝土用鋼棒，先張法預應力張拉工藝，有較高的抗裂彎矩與極限彎矩，管樁承載力高、抗彎性能好。預應力管樁適用于工業(yè)與民用建筑的承臺樁基礎，以及鐵路、公路與橋梁、港口、碼頭、水利、市政、構(gòu)筑物及大型設備等工程基礎，適用面較廣，且管樁運輸?shù)跹b方便，施工機械化程度較高，檢測方便，施工周期短、效率高。

3.2 單樁豎向承載力計算

3.2.1 單樁豎向極限承載力計算

根據(jù)樁基規(guī)范5.3.8條計算

式中：Quk：單樁豎向極限承載力標準值；Qsk：總極限側(cè)阻力標準值；Qrk：總極限阻力標準值；Qsi：樁周第i層土的極限側(cè)阻力；Aj：空心樁樁端凈面積 Aj=π（d2-d12）/4；λ：樁端土塞效應系數(shù)Ap1：空心樁敞口面積Ap1=πd12/4

樁截面面積：

將樁端、樁側(cè)阻力特征值帶入下式計算所得：

3.2.2 單樁豎向承載力特征值計算

Ra=1/K×Quk（注：K為安全系數(shù)，取 K=2）

3.3 布樁

根據(jù)PKPM結(jié)構(gòu)軟件計算結(jié)果，讀取基礎以上荷載總值、基礎筏板自重兩項荷載，求和后除以單樁承載力特征值得到管樁數(shù)量。管樁間距按照1.70m≤d≤2.70m進行布置，本工程采用靜壓摩擦敞口管樁，施工必須保證圖紙中要求的設計樁長(有效長度),采用預應力高強混凝土敞口管樁（PHC）A樁，樁身強度C80,樁徑d=500mm,樁壁厚100mm，設計單樁豎向承載力特征值為R=1700kN，樁長L=25m，樁最終豎向及水平承載力應通過靜載實驗確定。

3.4 構(gòu)造要求

所采用管樁必須符合《先張法預應力混凝土管樁》（GB13476-2009)要求,載力應能滿足吊裝、運輸和靜壓作用。樁身承樁頂采用插筋和承臺連接，6根三級鋼直徑為20的鋼筋，插入管樁內(nèi)>2m，填芯混凝土采用C35摻8%UEA膨脹混凝土填充密實，填充前應對管樁內(nèi)壁進行清理，插筋錨進承臺長度≥LaE，樁頂入承臺50mm,做法見圖1。

圖1 管樁承臺連接結(jié)構(gòu)圖

3.5 管樁檢測及施工要求

單樁豎向極限承載力標準值、極限側(cè)阻力標準值和極限端阻力標準值應通過單樁靜載試驗確定。單樁水平承載力應通過單樁水平靜載試驗確定，實測沉降，試驗法可按現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。本工程的試樁數(shù)不宜少于總樁數(shù)的1%，且>3根。施工完成后的所有管樁應進行樁身完整性檢測，樁位及樁頂標高偏差檢測，符合規(guī)范要求后方可進行上部結(jié)構(gòu)施工。

管樁工程基坑開挖嚴禁邊打樁邊開挖，應制定合理的施工方案和工序，注意保持基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。該工程管樁施工機械采用靜壓機械，根據(jù)樁的密集程度及樁基礎與周圍建筑物的關(guān)系、樁的入土深度、布樁的疏密程度確定壓樁順序，嚴格執(zhí)行管樁接樁的焊接方法，選擇合適的樁帽、送樁器和襯墊，控制好終壓時連續(xù)復壓的次數(shù)、穩(wěn)壓時間，管樁基礎施工參照《預應力混凝土管樁》（03SG409)進行，并注意施工安全。

4.結(jié)語

安陽市洹上名門小區(qū)于2010年4月完成設計，同年5月開始施工，于2011年11月竣工驗收，交付業(yè)主使用。從小區(qū)開始動工伊始至交付使用，專人負責記錄建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)，資料顯示建筑物沉降量滿足《建筑變形測量規(guī)程》的要求，說明該小區(qū)采用管樁進行基礎設計是符合該段場地地質(zhì)情況的，是合理的選擇。

王 文（1977-），女，工程師，國家二級注冊結(jié)構(gòu)師，主要從事工業(yè)與民用建筑規(guī)劃、設計。

2012-07-26