预应力管桩抗拔(中级职称论文).doc

浅谈预应力高强混凝土管桩抗拔设计
单位：福建永福工程顾问有限公司
姓名：张元振
摘  要：本文结合上海某工程PHC管桩抗拔设计应用实例的介绍，比较了PHC管桩在作为抗拔桩时桩身结构强度的计算方法，提出了焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头强度的验算方法，并探讨了管桩与承台的连接方式。同时通过现场的静载荷试验验证了其可靠性，从中得出的一些结论供相关PHC管桩的抗拔设计作参考与借鉴。
关键词：PHC管桩    抗拔设计
1    前言
预应力高强混凝土管桩（以下简称PHC管桩）由于其桩身强度高、生产速度快、质量稳定、施工易控制等优势，在广东及长三角等沿海地区得到了广泛的应用。据不完全统计，仅2006年上海地区PHC管桩的使用量已超过2800万米，约占所有预制桩总量的80％。随着上海地区PHC管桩应用的广泛与深入，越来越多的设计人员采用PHC管桩作为抗拔桩来使用。
PHC管桩作为抗拔桩使用有着其他桩型不可比拟的优势，尤其是在有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，对预应力钢筋保护较好，能较好的发挥桩身抗拉强度，提高桩身抗拔承载力。相比较上海地区常规采用的抗拔桩桩型－混凝土预制方桩或钻孔灌注桩，PHC管桩由于无须考虑因严格的裂缝控制[1]而增加配筋来增强桩身抗拉能力，因此PHC管桩作为抗拔桩使用的经济性日益凸现。
然而，由于各设计人员对PHC管桩作抗拔桩使用的认识不一，在PHC管桩的抗拔设计中产生了诸多问题。一方面，对PHC管桩桩身抗拉强度取值过小，导致确定的单桩竖向抗拔承载力远远低于管桩所能提供的单桩抗拔承载力；另一方面在PHC管桩的抗拔设计中还忽视了对桩身连接构件强度的验算，一般只是进行简单的桩土相互作用的抗拔承载力计算，个别工程因此还发生了质量事故。这一定程度上阻碍了
PHC管桩进一步地推广与使用，严重时更影响到了基础工程的安全。
为此笔者在本文中想通过对上海某项目PHC管桩抗拔设计应用实例的介绍，比较了PHC管桩在作为抗拔桩时桩身结构强度的计算方法，提出了焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头强度的验算方法，并探讨了管桩与承台的连接方式。同时通过现场的静载荷试验验证了其可靠性，从中得出的一些结论供相关PHC管桩的抗拔设计作参考与借鉴。
2    工程概况
××广场工程位于上海市闸北区海宁路南侧、河南北路以西、塘沽路以北、拟建山西北路以东。总建筑面积为79930m2，地上建筑面积58836m2，地下建筑面积21094m2。四栋主楼建筑物为剪力墙、框筒或框架结构，均设2层地下室。基础采用桩基础，主楼桩型采用PHC600及PHC500管桩。根据岩土工程勘察报告，预制桩（PHC管桩）的设计参数如表1所示。，由于除主楼区域外均为2层纯地下室，故需设置抗拔桩以抵抗水浮力。根据地下室的抗浮计算以及柱下布桩的要求，需要选用单桩抗拔承载力较高的桩型作为本工程的抗拔桩。
结合本工程的特点，通过比选后，最终确定抗拔桩采用B型PHC 500管桩，即选用上海市建筑标准设计《先张法预应力混凝土管桩》PHC B500 100管桩。
抗拔工程桩送桩为地面下9m，有效桩长31m，桩端进入第⑦层粉砂层。
表1    地基液化判别综合试验工程概况一览表
层序
土层名称
层底一般埋深
（m）
平均比贯入阻力
Ps (MPa)
抗拔承载力
折减系数λ*
PHC桩
fi (kPa)
fp (kPa)
②-1
粉质粘土夹粘质粉土


 
15
 
②-3-1
砂质粉土
6


15
 
②-3-2
粘质粉土
18


25
 
⑤-1
粉质粘土



35
 
⑤-3
粉质粘土
36


50
 
⑤-4
粉质粘土
39


70
1500
⑦
粉砂
44


105
6500
⑧-1
粘土
59


55
1500
⑧-2
粉质粘土夹粉砂
76


65
2800
* 根据上海市工程建设标准《地基基础设计规范》抗拔承载力系数λ：粘性土、；。
3    PHC管桩的抗拔设计
    土体提供的竖向抗拔承载力计算
根据表1参数计算PHC B500管桩单桩抗拔承载力设计值Rd’ = 753kN。众多类似地质条件的试桩成果表明，实测单桩竖向抗拔承载力极限值都大大超过规范计算的估算值，故本工程建议通过静载荷试验最终确定单桩承载力设计值（设计时拟取Rd’ =850 kN）。