三段型土层中沉桩方式对预应力高强度砼管桩承载力特性的影响及沉桩控制.doc

三段型土层中沉桩方式对预应力高强度砼（PHC）管桩 承载力特性的影响及沉桩控制 王晓峰1、李强2、邱良佐2、楼应平3 （1：浙江钱江房地产开发实业有限公司 杭州 310053；2：浙江工业大学 杭州 310014 ；3：浙江省建工集团有限责任公司 杭州 310012） 摘要：通过工程实践，了解预应力高强度管桩的轴力传递特性，桩周土层组合类型及桩的施工方式对桩的承载力的影响，探索提高桩的承载力，减短桩长的有效途径。 关键词：预应力高强度砼管桩；轴向应力传递特征；施工方式； 1　概述： 预应力高强度砼（PHC）管桩是近20年来国内开发成功的桩基材料，在工业与民用建筑、道路桥梁、港口工程等方面得到广泛应用。主要特点是强度高，砼目前为C80，质量可靠、单桩承载力高；设计选用范围广、地质适用性强；经济合理、性价比高；施工技术先进、方便、安全性好；可依据环境条件选用不同施工方式和保护措施；此外成桩质量便于检测等突出优点，故1997年被列为建设部重点推广科技成果。 本文通过工程实践中积累的2700根以上工程桩资料、近30组静载荷试验资料以及所收集的相关资料论述了桩的轴向应力传递特征；桩周土层类型与桩的相关性,特别是B层土的特性及厚度对单桩承载力影响较大；不同施工方式对单桩承载力的影响；锤击桩的收锤标准与桩长控制等有关工程问题。 2　桩周土层组合类型与“PHC”管桩桩身轴力传递特性的相关性： 2.1三段型土层中桩身轴力传递特性及工程实例： 土层分层标高　　轴力传递分布曲线 土层分段 土层岩性 地质报告的侧阻力值（kPa））表1 1号楼23#试桩荷载及沉降量表　　　　　　　　　　　　　　 荷载kN 0 912 2280 3192 4104 4560 5472 5760 沉降量mm 0 2.38 8.31 14.04 21.17 25.37 36 40 表2 1号楼108#试桩荷载及沉降量表 荷载kN 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7150 沉降量mm 0 1.20 2.88 5.40 8.96 15.47 23.60 40 图3 静压与锤击成桩Q-S曲线对比图 扣除桩长对侧阻与端阻影响，相同桩长时锤击桩比静压桩承载力增大约15.3%，因此当环境条件允许时采用锤击桩比静压桩效果更好。依据概念为先、机理为本的原则，造成挤密效果差异的作用机理分析如下： 3.1　静压式成桩（一般粘土层为主） 静压式成桩可分为剪切及固结恢复两作用过程，如下图所示。 　　　　　　　　　①　剪切过程阶段注③　　　　　　　②　后期固结恢复过程 图4 静压式成桩及后期作用机理简图 ①　剪切阶段： 随轴力不断增大，桩周土发生剪切破坏，但不论是正常土或超固结土，在剪切达峰值后， 随位移继续增大，强度逐渐下降，最后达某一剩余值，如图4所示。 ②　固结恢复阶段： 剪切过程产生超孔隙水压力，围绕桩身滑移带向塑性区及外侧排水，在桩侧形成硬壳状 滑移带薄层，随后桩侧塑性区也逐渐恢复成桩过程中的强度损失。从滑移带向外，土的强度提高程度向外递减直至恢复原状土强度，一般粘土可提高桩侧阻15~30%，主要与土层组合、土质、持力层性质及埋深、桩距与施工顺序有关。注④ 3.2 锤击式成桩方式 锤击式成桩有较强激振力，有利于排出粉土及砂土中孔隙水，并沿孔壁上升排出或向施工区外围排出，甚至对粉质粘土也会造成劈裂缝隙而有利排水。因此，本工地在粉土、粉细砂土层为主的三段式土层中锤击成桩后，使地面以下30～65m的土层得到密实，地表也常伴随出现沉陷与裂缝。锤击成桩可比静压成桩提高单桩承载力15%左右。 4　收锤标准及桩长控制 4.1 收锤标准： 依据DB33/1016-2004技术规定：如持力层为硬塑粘土及中密以上粉土、粉砂、碎石土、风化岩等应以贯入度为主，对PHC管桩以最后1m不超过300击为限，并规定锤击总数2500?击。钱江南岸实际工程中锤击总数高达3304击，最后三阵高达282击/10cm、210击/10cm、487击/10cm，远远超越省规范要求，部分桩仍达不到送桩标高，作者认为收锤标准应与设计承载力相对应，考虑到土质深度、土质特性，桩身材料、强度与桩截面刚度及桩顶水平位移允许值等条件，持力层大多为硬塑粘土，粉土、砂层、砾石层及风化岩层，一般愈向下强度相对增大，故其他综合条件符合时，可采用最后三阵每阵≥25击/10cm即可收锤。以PHC壁厚110mm桩A型桩为例，锤击最大打桩力5950kN，极限承载力6299 kN。DB33/1016-2004中锤的控制贯入度为3-6cm/10击，折合为6-12cm/20击，因此收锤标准定为每阵25击/10cm是稳妥的。实际工程中击数过高，常造成断桩及桩身出现裂缝是十分不利的，同时也