预应力管桩基础设计应注意的问题

 【提要】本文主要从岩土工程的观点来探讨预应力管桩的应用条件,提出管桩基础设计应注意的几个问题；①工程勘察问题；②单桩承载力问题；③收锤标准问题；④不宜应用管桩的工程地质条件问题。

　　经过十年来的推广应用，预应力混凝土管桩作为一种较新型的基桩已被广东土木界所接受。广东现有管桩厂四五十家，年生产量四百万米左右，占全国的三分之二以上。目前广东高层建筑桩基主要采用人工挖孔桩、冲钻孔灌注桩和预应力管桩。在10-40层楼房的基础工程中，原来采用人工挖孔桩和冲钻孔灌注桩的，有不少已被预应力管桩所替代，这是因为预应力管桩具有工程造价较便宜、质量较可靠、长度易调整、施工速度快、监理方便、检测时间短、现场简洁等优点。但是，若对管桩的应用条件认识不清，对使用方法掌握不当，也会发生工程质量问题。下面就设计预应力管桩基础应注意的问题谈一些看法。

一、管桩的应用条件

　　了解管桩的应用条件，对控制管桩基础的设计质量非常有益。　管桩的制作质量要求已有国家标准《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-92）。管桩按混凝土强度等级分为：预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩。前者代号为PC桩，其混凝土强度等级一般为 C60或C70；后者代号为PHC桩，混凝土强度等级为C80，一般要经过高压蒸养才能生产出来，从成型到使用权用的最短时间只需三四天。管桩按抗裂变距和极限变距的大小又可分为：A型、AB型、B型，有效预压应力值约3.5～6.0Mpa的有效预压应力，打桩时桩身混凝土就可能不会出现横向裂缝，所以，对于一般的建筑工程，采用A类或AB类型桩就行。目前，广东地区常用的管桩规格如表1。

    管桩的施工方法即沉桩方式有六七种之多。广东前几年主要采用打入法，过去用过自由落锤，目前几乎都采用柴油锤。柴油锤的极限贯入度厂家规定为20/10击，过小的贯入度作业会损坏柴油锤，减少其使用寿命。

　　管桩用柴油锤施打，震动大，噪音大。近年来，广东开发了一种静压沉桩工艺，即采用液压式静力压桩机将管桩压到设计持力层。前几年在广东应用的静压桩机，最大压桩力只有1600kN～2400 kN，现在，静压桩机的最大压桩力增大到5000 kN，可以将φ500 和φ550的预应力管桩压下去，单桩承载力可达2000～2500 kN，适用于15～30层的高层建筑，特别适用于市区施工。

　　管桩桩尖形式主要有三种：十字型、圆锥型和开口型。前两种属于封口型。穿越砂层时，开口型和圆锥型比十字型好。开口型桩尖一般用在入土深度为40m以上且桩径≥550的管桩工程中，成桩后桩身下部约有1/3-1/2桩长的内腔被土体塞住，从土体闭塞效果来看，单桩承载力不会降低，但挤土作用可以减少。封口桩尖成桩后，内腔可一目了然，对桩身质量及长度可用目测法检查，这是其他桩型所没有的。十字型桩尖加工容易，价钱便宜，破岩能力强，故广东省约90%以上的管桩采用十字型桩尖。桩尖规格不符合设计要求，也会造成工程质量事故。

　　管桩桩端持力层可选择为强风化岩层、坚硬的粘土层或密实的砂层，广东汕头、湛江及珠江三角洲某些地区，基岩埋藏太深，管桩桩尖一般座落在中密至密实的砂层上，桩长约30～40m，这是以桩侧摩阻力为主的端承摩擦桩。广东其他许多地区基岩埋藏较浅，约10～30m，且基岩风化严重，强风化岩层厚达几米、十几米，这样的工程地质条件，最适合预应力管桩的应用。预应力管桩一般可以打入强风化岩层1-3m，即可打入N=50～60的地层；管桩不可能打入中风化岩和微风化岩层。这是一个基本概念，弄不清这个概念就无法正确应用预应力管桩。

　　预应力管桩的应用，同基他任何桩型一样都有基局限性。有些工程地质条件就不宜用预应力管桩。主要有下列四种：（1）孤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。详见下节2.4条.