文章编号：１００９—９４４１（２０１２）０６—００３９—０３ 预应力混凝土管桩的应用研究 口口周俊颖 ，武志飞 （１．太原铁路房建集团公司，山西太原０３００１３；２．山西科汇工程质量检测 有限公司，山西太原０３００１３） 摘要：对某工程预应力混凝土管桩（ＰＨＣ）的试桩结果进行 （Ｑ ）：褐黄色，含有植物根、煤屑、灰色条纹，土层 了分析，认为该工程根据岩土工程勘察报告提供的桩基设计 中针状孔、虫孔发育，本层土具有湿陷性，稍湿，稍 参数估算的单桩竖向极限承载力偏于保守，为同类地质条件 密，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，高 的预应力混凝土管桩（ＰＨＣ）的优化设计提供了参考。 压缩性。实测标贯击数５～１０击，平均击数７．１击。 关键词：预应力混凝土管桩；试桩；单桩竖向极限承载力 层厚１．５～７．７ ＩＴＩ，层底埋深１．５～８．９ ｍ，层底标高 中图分类号：ＴＵ ４７３．１ 文献标识码：Ｂ ７２８．８２～７３７．７６ ｉｎ。③粉土（Ｑ ）：黄褐色一褐 引言 色，含有煤屑、氧化铁条纹，含有薄层粉粘，本层土不 具有湿陷性，稍湿，稍密，摇震反应中等，无光泽反 预应力｝昆凝土管桩（ＰＨＣ）具有施工速度快、质 应，干强度低，韧性低，中等压缩性。实测标贯击数 量稳定等诸多优点，在我国的应用越来越广泛。某 ７—１３击，平均击数９．３击。层厚２．３～８．４ ｍ，层底 焦化工程拟建设２组２ Ｘ ４６孔碳化室高６．２５ ｍ大 埋深４．７～１４．６ ｍ，层底标高７２３．１３—７３２．９６ ｍ。 型捣固焦炉，两座焦炉炉高１５ ｍ，为钢筋混凝土框 ④粉土夹砂（Ｑ ）：黄褐色一褐色，含有灰色条纹， 架结构，由于荷载较大，天然地基难以满足构筑物的 较多姜石，姜石粒径１ ｃｍ，含有粉粘透镜体，夹薄层 要求，需进行人工处理，拟采用预应力混凝土管桩 粉砂，稍湿，中密，摇震反应中等，无光泽反应，干强 （ＰＨＣ）。 度低，韧性低，中等压缩性；层中粉砂矿物组成为石 １工程地质情况 英，级配较好，圆形～亚圆形，细粒含量较少。实测 标贯击数８～１９击，平均击数１２．６击。层厚１．７— 拟建建（构）筑物场地地貌单元为河流冲积地 ９．８ ＩＴＩ，层底埋深７．９—２１．５ ｍ，层底标高７１７．７２— 貌，地质成因为河流冲积沉积作用。地层分布可分 ７２８．４３ ｍ。⑤粉土（Ｑ ）：黄褐色～褐灰色，含有煤 为９层，各土层岩性自上而下依次为：①黄土状粉土 屑、氧化铁条纹，含有薄层粉粘及粉砂透镜体，湿，中 （Ｑ ）：褐黄色，成分以粉土为主，含有植物根、煤 密，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低， 屑，土层中针状孔、虫孔发育，含有粉粘透镜体，本层 中等压缩性。实测标贯击数ｌ０—２ｌ击，平均击数 上部０．３～０．５ ｍ段为耕植土，本层土具有湿陷性， ｌ５．５击。层厚１．８～９．７ ｉｎ，层底埋深１１．５～２６．７ ＩＴＩ， 稍湿，稍密，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低， 层底标高７１５．２６～７２２．９６ ＩＴＩ。⑥含砂粉土（Ｑ ）： 韧性低，高压缩性。实测标贯击数４—６击，平均击 灰褐色～绿褐色，含有煤屑、氧化铁条纹、粉粘及砂 数５．６击。层厚０．３—３．６ ｍ，层底埋深０．３～３．６ ｉｎ， 卵石透镜体，夹有零星姜石，卵石粒径２～４ ｃｍ，岩 层底标高７３２．７２—７４１．６１ ｎｌ。②黄土状粉土 性为石灰岩，湿，中密，摇震反应中等，无光泽反应， 《加气混凝土砌块填充墙抹灰施工工法》企业标准， 作者简介：王峰涛（１９７７一），男，河南驻马店人，工程师， 为同类型工程的施工提供了成熟的经验。 １９９６年７月毕业于郑州工学院工民建专业，现从事工程管理 工作。 参考文献： 收稿日期：２０１２—０５—１４ ［１］ＧＢ ５０２０３－－２００２，砌体工程施工质量验收规范［Ｓ］ （编辑盛晋生） 建材技术与应用６／２０１２ ・３９・ 干强度低，韧性低，中等压缩性。实测标贯击数１４～ ２６击，平均击数２０．６击。层厚１．７—１３．０ ｍ，层底 埋深２１．３～３４．６ Ｉｎ，层底标高７０４．６１～７１８．１４ ｉｎ。 ⑦粉土（Ｑ。 ）：黄褐色～灰色，含有薄层粉粘及粉砂 透镜体，夹零星姜石，湿，密实，摇震反应中等，无光 泽反应，干强度低，韧性低，低压缩性。实测标贯击数 １８～３５击，平均击数２５．４击。层厚２．４～１２．４ ｍ，层 底埋深２９．４～３８．７ Ｉｎ，层底标高６９７．９７—７０５．１３ Ｉｎ。 ２试桩设计 试桩按国家建筑标准设计图集（１０Ｇ４０９）《预应 力混凝土管桩》选定ＰＨＣ５００ＡＢ１２５—３５，桩尖采用 锥型钢桩尖ｃ。布置３根试桩。根据试桩区岩土工 程勘察报告提供的桩基设计参数，按ＪＧＪ ９４—２ｏ０８ 《建筑桩基技术规范》中的公式５．３．５估算试桩的 单桩竖向极限承载力标准值为： Ｑ ＝Ｍ∑ｑ Ｚ ＋ｑ Ａ ＝１．５７（２．２×２０＋ ４．３×２４＋４．９×３０＋４．６×５０＋７．５×４６＋５．５×５０＋ ⑧粉粘（Ｑ ）：黄褐色一灰绿色，含有粉砂透镜体， 夹零星姜石、砾石，湿，硬塑，无摇震反应，稍有光泽， 干强度中等，韧性中等，低压缩性。实测标贯击数 ２０～３９击，平均击数２７．９击。层厚５．３～１１．０ Ｉｎ，层 ６×７０）＋１ ７００×０．２５＝２ ８８０（ｋＮ） 根据计算结果，设计提供的试桩参数见表２。 表２试桩参数 桩径／ｒ单桩竖向抗压 ｌｌｌｎ 桩长／ｍ 桩顶标高／ｍ 极限承载力／ｋＮ 持力层 ５ｏｏ ３５．Ｏ ７３９．００ ２ ８ｏ０ ⑦粉土 底埋深４２．３—４６．８ ＩＴＩ，层底标高６８７．３１～６９５．８０ ｍ。 ⑨粉粘（Ｑ ）：黄褐色～灰黄色，含有粉砂、粉土透 镜体，夹零星姜石、砾石，湿，硬塑，无摇震反应，稍有 光泽，干强度中等，韧性中等，低压缩性。实测标贯 击数３４～４６击，平均击数３９．１击。 场地设防烈度为７度，设计地震基本加速度值 为０．１５ｇ，设计地震分组为第二组，场地类别为 Ⅲ类。场地湿陷性综合评定为非自重湿陷性场地，湿 陷性等级为Ｉ级（轻微）。 采用预应力管桩进行相应处理，桩基设计参数 建议值见表１。 表１预应力管桩桩基设计参数建议值 土层 ①黄土状粉土 ②黄土状粉土 ③粉土 ④粉土夹砂 ⑤粉土 ⑥含砂粉土 ⑦粉土 承载力力特征 桩极限侧摩力 桩极限端阻力 值／ｋＰａ 标准值ｑｓｉｋ／ｋＰａ 标准值 ／ｋＰａ ９５ １０５ １１０ １５０ １３０ １８０ ２３Ｏ ２０ ２４ ３０ ５０ ４６ ５０ ７０ １ ５ｏｏ １ ７００ ３ 施工情况 试桩由山西建华美景管桩有限公司提供。试桩 沉桩采用筒式柴油锤打人法施工工艺，桩尖采用锥 型钢桩尖ｃ，试桩接头采用焊接。沉桩以控制桩顶 标高为准，当沉桩至设计标高时，记录贯入度及打桩 锤落距。每１ＴＩ沉桩锤击数与入土深度的关系见图１， 试桩沉桩参数见表３。 童∞ 爨５０ 誊 。 ３。 ２Ｏ １０ Ｏ １ ３ ５ ７ ９ ｌ１ Ｉ３１５ｌ７ ｌ９ ２１ ２３ ２５ ２７ ２９ ３ｌ ３３ ３５ 人土深度，ｍ 图１ 每ｍ沉桩锤击数与入土深度的关系 表３试桩沉桩参数 桩号 ＳＺｌ 桩顶标高 ／ｍ ７３９．００ 人土深度 ／ｍ ３５．０ 桩底标高 ／ｍ ７０４．０ｏ 进入⑦层 ／ｍ ５．８４ 总锤击数 最后贯人度 最后１０击平均 最后１Ｏ击平均 ／击 ／（ｃｍ／１０击） 回弹量／ｍｍ 落锤高度／ｍ ９１６ １３ ２０ ２．５ 锤重 ／ｔ ６．Ｏ Ｓｚ２ ＳＺ３ ７３９．ｏｏ ７３９．ｏｏ ３５．Ｏ ３５．０ ７０４．００ ７０４．００ ５．８４ ５．８４ ７７１ ８４４ ２０ １４ １０ ２０ ２．５ ２．５ ６．０ ６．Ｏ ４ 单桩竖向抗压静载试验方案 设计估算的单桩竖向极限承载力标准值为２ ８００ ｋＮ，按国家建筑标准设计图集（１０Ｇ４０９）《预 ・Ｃ５００ＡＢ１２为￣ＰＨ ３ ７。ｋＮ，试桩最５荽 耋 ４ ５００ ｋＮ。本次共完成单桩竖向抗压静载试验桩 ３根，试验结果见表４和图２。 Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ４０・ 表４单桩竖向抗压静载试验结果 直接影响到工程造价，为实现技术先进和经济合理 桩型 ＰＨＣ５００ＡＢ型 的设计原则，对ＰＨＣ管桩还需进行深入的研究。 试桩编号 ＳＺｌ Ｓ７２ Ｓｚ３ 参考文献： 设计单桩极限承载力／ｋＮ ４ ５０ｏ ４ ５ｏｏ ４ ５０ｏ 实际最大试验荷载／ｋＮ ４ ５００ ４ ５ｏｏ ４ ５ｏｏ ［１］ＪＧＪ １０６－－２００３，建筑基桩检测技术规范［Ｓ］． ［２］ＪＧＪ ９４—２００８，建筑桩基技术规范［Ｓ］． 最大沉降量／ｒａｍ ２４．４６ ２６．７６ ２４．７４ ［３］党昱敬，张若筠．预应力高强混凝土管桩在湿陷性黄土 极限承载力／ｋＮ ４ ５００ ４ ５００ ４ ５００ 地基中的应用设计研究［Ｊ］．工程勘察，２０１２（５）：１９— 极限承载力试桩顶相应沉降量／ｍｍ ２４．４６ ２６．７６ ２４．７４ ２３． 桩顶残余沉降量／ｍｍ ５．３５ ４．３９ ７．２７ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅ－－Ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐｉｐｅ 卸载后 桩顶沉降回弹量／ｍｍ ｌ９．１１ ２２．３７ ｌ７．４７ Ｐｉｌｅ 桩顶沉降回弹－＇ｇ／￣ ７８．１ ８３．６ ７０．６ ＺＨＯＵ Ｊｕｎ—ｙｉｎｇ ．ＷＵ Ｚｈｉ—ｆｅｉ Ｑ／ｋＮ （１．Ｔａｉｙｕａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｈｏｕｓｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｍｐａｎｙ， （１ ９００ １ ８００ ２７００ ３６００ ４５００ Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ，０３００１３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｕｉｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ，０３００１３， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅｓｉｓ ａｎａｌｙｚｅｓ ｐｉｌｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａ ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ（ＰＨＣ）ａｎｄ ａｓｓｕｍｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅｓ ｏｆ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂｙ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙ ｒｅｐｏｒｔ ｔｅｎｄｓ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ 图２单桩竖向抗压静载试验曲线 ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｒｅ——ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ３根试桩加荷至４ ５００ ｋＮ时，沉降均达到相对 ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ（ＰＨＣ）ｗｉｔｈ ｓｉｍｉｌａｒ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ 稳定，相应的总沉降量为２４．４６ ｒｎｍ、２６．７６ ｍｍ和 ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． ２４．７４ ｍｍ，其Ｑ～５曲线呈缓变形，Ｓ～ｌｇ 曲线尾部 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ；ｔｅｓｔ 未出现明显向下弯曲，未出现极限破坏状态；根据 ｐｉｌｅ；ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅ ＪＧＪ １０６－－２００３《建筑基桩检测技术规范》的确定， ３根试桩的竖向抗压极限承载力取最大试验荷载值 作者简介：周俊颖（１９７２一），男，山西太原人，工程师，１９９５年 ４ ５００ ｋＮ。 ７月毕业于兰州铁道学院，现从事工程技术与管理工作。 收稿日期：２０１２—０３—１６ 试桩的单桩竖向抗压极限承载力统计值为 （编辑盛晋生） ４ ５００ ｋＮ，较估算值２ ２８０ ｋＮ提高５６．２５％，根据规 范中的公式估算的竖向抗压极限承载力偏于保守， 主要是对ＰＨＣ管桩的试验研究资料较少，岩土工程 勘察报告提供的桩基设计参数是参照其他类型的桩 基获得，未能考虑ＰＨＣ管桩在施工过程中对土的侧 向挤密和竖向挤压作用。 ５结语 经试桩的静载试验结果判定，试桩的单桩竖向抗 压极限承载力统计值为４ ５００ ｋＮ，较估算值２ ２８０ ｋＮ 提高５６．２５％，说明该工程采用桩基设计参数偏于 保守。试桩结果可供同类地质条件的预应力混凝土 管桩（ＰＨＣ）的优化设计参考。由于预应力混凝土 管桩（ＰＨＣ）单桩竖向抗压极限承载力的估算精度 建材技术与应用６／２０１ ２ ・４１・
