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摘要：随着工业及民用建筑的发展．预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)在我国各地区的采用率不断地提高．尤其是在沿海城市。目前其采用率已达到70％以上．本文主要介绍了PHC管桩的特点在工程中的应用情况。
关键词：预应力高强混凝土管桩；单桩承载力
1 前言
随着工业及民用建筑的发展，预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)在我国各地区的采用率不断提高，尤其是在沿海城市，目前其采用率已达到70％以上。特别是近几年来，PHC管桩以其工业化生产程度高、桩身质量好、强度大、穿透力强、施工速度快、对环境影响小、造价低等优点，而被广泛应用于各类建筑基础中[1,2]。
2 PHC管桩的主要特点
(1)强度及承载力高：PHC管桩混凝土强度达到C80以上，采用科学的方法制造，具备了高强度的抗压承载力。
(2)桩身耐打，抗裂性好，穿透力强。
(3)密实性好，抗渗性和耐腐蚀性强。
(4)施工时可根据设计要求采用不同桩长和规格进行组合，单桩可接成任意长度，不受施
工条件的局限，很容易满足设计要求。施工快捷方便。
(5)综合造价低：单桩承载力高，可减少桩的数量，桩长、桩径和壁厚可根据设计承载力灵活选用，大大降低了基础造价。
(6)该管桩适用于各类型建筑及工业基础，用途极其广泛．
(7)施工方法灵活：管桩的施工方法有锤击法和静压法两种，根据具体情况选用。在市区或居民生活区采用静压法施工作业，可减少城市噪音。如环境许可，可以采用锤击法施工。
3 工程应用
3.1 工程基本概况
本工程为一个新建的住宅小区，层数在28~32层之间，均为剪力墙结构。底部层高为4．8m，其余为3m。该地区的抗震设防烈度为8度，地震加速度为0．39，设计特征周期为0．35s。该工程安全等级为二级，剪力墙抗震等级为二级。
3.2 地质条件
本场地原为耕地，地表分布有大量积水坑，现地面堆填平整，地形较平坦。建筑场地类别为二类。根据地质报告提供的钻孔资料，土层分布由上至下，基本情况如下：
(1)杂填土，该层分布整个场地，层厚为1．60～4．20m且不均匀，属软土。
(2)粉质粘土，呈浅褐黄色、褐灰色，可塑，层厚0.50-2．90m。
(3)淤泥粉质粘土，呈浅灰色，流塑，饱和，属软弱土，层厚0.50-2．80m。
(4)中砂，呈灰黄、灰红色，以灰黄色为主，松散至稍密，属中软土，层厚1．10～7．30m。
(5)细砂，呈粉红色，稍密至中密，饱和，属中软土，层厚1．20"-5．60m。
(6)中砂，呈灰黄、深黄色，稍密至中密，饱和，属中软土，层厚0．50～3．60m。
(7)粉质粘土，呈灰黄色、深灰色，可塑，局部硬塑，属中软土，物理力学性质较好，层厚6．90～12．40m。
(8)中砂，呈黄色，中密，饱和，属中硬土，层厚0.30-5.50m。
(9)往下土层不作持力层，忽略。
3.3 基础方案
通过对该场地地质条件及建筑物墙柱底部轴力大小的了解，不宜用天然基础，采用桩基既经济又合理；通过对比各种桩型，可以得出采用预应力高强混凝土管桩更经济、合理。管桩桩径采用Φ400mm，壁厚为95mm，桩端持力层为第(7)层粉质粘土，桩端进入该土层至少lm。桩顶嵌入承台内100mm，桩顶插入4Φ20长1.9m的钢筋，其中插入桩顶填芯混凝土长度为1.2m，并用C30混凝土封堵，桩顶钢筋锚人承台长度为700mm，即35倍钢筋直径。由于该工程在市区，为减少噪音，采用静压法进行施工。
(1)单桩承载力的确定
单桩极限承载力根据各土层承载力参数及《建筑桩基技术规范》JGJ94—94中的公式 ，计算来确定。式中u为桩的周长， 为桩周第i层土极限承载力侧阻力标准值；以为桩穿越第i层土的厚度， 为极限端阻力标准值；Ap为桩端面积。
根据以上公式对单桩承载力进行估算并考虑到布桩的方便、合理，单桩承载力R取值为800kN，单桩承载力最终通过静载试验确定。依据海南珠江管桩有限公司提供的《预应力高强混凝土管桩》资料，桩径Φ400mm、壁厚95mm的管桩，单桩竖向极限承载力容许值为3000kN，则其单桩最大承载力特征值为1500kN，大于本工程中单桩承载力800kN，所以桩身强度满足设计要求。
(2)试桩结果及分析
为了确保单桩承载力满足设计要求，保证工程的安全，打桩前应进行单桩竖向静载试验。
本工程每栋住宅楼桩基均做3根试桩，试验荷载为2R。，即1600kN。以四-1及四-2号楼(基础相连)的三个试桩(均为工程桩)为例，1号试桩加荷分级为8级，每级加荷载200kN，当试桩压至设计试验荷载1600kN时，Q-S曲线较平滑，各级加载下的S-lgt曲线平缓，后期沉降量小，试桩顶最大沉降量为12.61mm，达到稳定的时间短。这说明了试桩的承载能力很好。从卸载曲线上看，回弹量较大，残余沉降量仅为8．9ram。可见试桩周边土仍处于弹塑性状态，桩具有良好的承载能力。2号及3号试桩的Q—S曲线和S—lg￡曲线与1号试桩相当接近，其最大沉降量分别为12．90mm和13．48mm，均符合设计要求。
(3)桩基检测
为了保证基桩中桩身的完整性及混凝土质量，判定桩缺陷程度和位置，必须对工程桩进行抽检，检测方法采用低应变动力检测反射波进行。四一1和四一2号楼共有257根桩，共抽26根桩进行检测，占总桩数的10．1％。在检测的26根桩中，桩身完整性检测的实测信号曲线规律性较好，桩间反射波均无异常，且可观测到桩底反射波信号，这表明所检测的桩身均完整，未出现明显的桩身质量问题，动测推算的桩身混凝土平均抗压强度和单桩承载力均满足设计要求。
4 结语
通过以上对PHC管桩特点的阐述及设计实践，我们对该管桩有了进一步的了解。从试桩结果等的分析，我们可以得知：单桩承载力的取值，可以在地质参数计算所得的单桩承载力值的基础上进一步提高，最后通过试桩检验。工程桩的终压控制条件，应以设计桩长和2倍设计压力双指标控制，当现场施工中压力值未达到设计要求时，应增加桩长，直至压力值达到设计要求为止。
参考文献
[1]应力混凝土管桩基础技术规程(DBJ／T15—22—98)
[2]施峰.PHC管桩荷载传递的试验研究[J].岩土工程学报,2004,26(1)
作者简介
李鹏（1982.7-），湖北武汉人，湖北大学校园规划建设处助理工程师，助教。主要从事公用民用建筑结构以及建筑形态方面的研究。
关键词：预应力高强混凝土管桩；单桩承载力
1 前言
随着工业及民用建筑的发展，预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)在我国各地区的采用率不断提高，尤其是在沿海城市，目前其采用率已达到70％以上。特别是近几年来，PHC管桩以其工业化生产程度高、桩身质量好、强度大、穿透力强、施工速度快、对环境影响小、造价低等优点，而被广泛应用于各类建筑基础中[1,2]。
2 PHC管桩的主要特点
(1)强度及承载力高：PHC管桩混凝土强度达到C80以上，采用科学的方法制造，具备了高强度的抗压承载力。
(2)桩身耐打，抗裂性好，穿透力强。
(3)密实性好，抗渗性和耐腐蚀性强。
(4)施工时可根据设计要求采用不同桩长和规格进行组合，单桩可接成任意长度，不受施
工条件的局限，很容易满足设计要求。施工快捷方便。
(5)综合造价低：单桩承载力高，可减少桩的数量，桩长、桩径和壁厚可根据设计承载力灵活选用，大大降低了基础造价。
(6)该管桩适用于各类型建筑及工业基础，用途极其广泛．
(7)施工方法灵活：管桩的施工方法有锤击法和静压法两种，根据具体情况选用。在市区或居民生活区采用静压法施工作业，可减少城市噪音。如环境许可，可以采用锤击法施工。
3 工程应用
3.1 工程基本概况
本工程为一个新建的住宅小区，层数在28~32层之间，均为剪力墙结构。底部层高为4．8m，其余为3m。该地区的抗震设防烈度为8度，地震加速度为0．39，设计特征周期为0．35s。该工程安全等级为二级，剪力墙抗震等级为二级。
3.2 地质条件
本场地原为耕地，地表分布有大量积水坑，现地面堆填平整，地形较平坦。建筑场地类别为二类。根据地质报告提供的钻孔资料，土层分布由上至下，基本情况如下：
(1)杂填土，该层分布整个场地，层厚为1．60～4．20m且不均匀，属软土。
(2)粉质粘土，呈浅褐黄色、褐灰色，可塑，层厚0.50-2．90m。
(3)淤泥粉质粘土，呈浅灰色，流塑，饱和，属软弱土，层厚0.50-2．80m。
(4)中砂，呈灰黄、灰红色，以灰黄色为主，松散至稍密，属中软土，层厚1．10～7．30m。
(5)细砂，呈粉红色，稍密至中密，饱和，属中软土，层厚1．20"-5．60m。
(6)中砂，呈灰黄、深黄色，稍密至中密，饱和，属中软土，层厚0．50～3．60m。
(7)粉质粘土，呈灰黄色、深灰色，可塑，局部硬塑，属中软土，物理力学性质较好，层厚6．90～12．40m。
(8)中砂，呈黄色，中密，饱和，属中硬土，层厚0.30-5.50m。
(9)往下土层不作持力层，忽略。
3.3 基础方案
通过对该场地地质条件及建筑物墙柱底部轴力大小的了解，不宜用天然基础，采用桩基既经济又合理；通过对比各种桩型，可以得出采用预应力高强混凝土管桩更经济、合理。管桩桩径采用Φ400mm，壁厚为95mm，桩端持力层为第(7)层粉质粘土，桩端进入该土层至少lm。桩顶嵌入承台内100mm，桩顶插入4Φ20长1.9m的钢筋，其中插入桩顶填芯混凝土长度为1.2m，并用C30混凝土封堵，桩顶钢筋锚人承台长度为700mm，即35倍钢筋直径。由于该工程在市区，为减少噪音，采用静压法进行施工。
(1)单桩承载力的确定
单桩极限承载力根据各土层承载力参数及《建筑桩基技术规范》JGJ94—94中的公式 ，计算来确定。式中u为桩的周长， 为桩周第i层土极限承载力侧阻力标准值；以为桩穿越第i层土的厚度， 为极限端阻力标准值；Ap为桩端面积。
根据以上公式对单桩承载力进行估算并考虑到布桩的方便、合理，单桩承载力R取值为800kN，单桩承载力最终通过静载试验确定。依据海南珠江管桩有限公司提供的《预应力高强混凝土管桩》资料，桩径Φ400mm、壁厚95mm的管桩，单桩竖向极限承载力容许值为3000kN，则其单桩最大承载力特征值为1500kN，大于本工程中单桩承载力800kN，所以桩身强度满足设计要求。
(2)试桩结果及分析
为了确保单桩承载力满足设计要求，保证工程的安全，打桩前应进行单桩竖向静载试验。
本工程每栋住宅楼桩基均做3根试桩，试验荷载为2R。，即1600kN。以四-1及四-2号楼(基础相连)的三个试桩(均为工程桩)为例，1号试桩加荷分级为8级，每级加荷载200kN，当试桩压至设计试验荷载1600kN时，Q-S曲线较平滑，各级加载下的S-lgt曲线平缓，后期沉降量小，试桩顶最大沉降量为12.61mm，达到稳定的时间短。这说明了试桩的承载能力很好。从卸载曲线上看，回弹量较大，残余沉降量仅为8．9ram。可见试桩周边土仍处于弹塑性状态，桩具有良好的承载能力。2号及3号试桩的Q—S曲线和S—lg￡曲线与1号试桩相当接近，其最大沉降量分别为12．90mm和13．48mm，均符合设计要求。
(3)桩基检测
为了保证基桩中桩身的完整性及混凝土质量，判定桩缺陷程度和位置，必须对工程桩进行抽检，检测方法采用低应变动力检测反射波进行。四一1和四一2号楼共有257根桩，共抽26根桩进行检测，占总桩数的10．1％。在检测的26根桩中，桩身完整性检测的实测信号曲线规律性较好，桩间反射波均无异常，且可观测到桩底反射波信号，这表明所检测的桩身均完整，未出现明显的桩身质量问题，动测推算的桩身混凝土平均抗压强度和单桩承载力均满足设计要求。
4 结语
通过以上对PHC管桩特点的阐述及设计实践，我们对该管桩有了进一步的了解。从试桩结果等的分析，我们可以得知：单桩承载力的取值，可以在地质参数计算所得的单桩承载力值的基础上进一步提高，最后通过试桩检验。工程桩的终压控制条件，应以设计桩长和2倍设计压力双指标控制，当现场施工中压力值未达到设计要求时，应增加桩长，直至压力值达到设计要求为止。
参考文献
[1]应力混凝土管桩基础技术规程(DBJ／T15—22—98)
[2]施峰.PHC管桩荷载传递的试验研究[J].岩土工程学报,2004,26(1)
作者简介
李鹏（1982.7-），湖北武汉人，湖北大学校园规划建设处助理工程师，助教。主要从事公用民用建筑结构以及建筑形态方面的研究。