1、预应力混凝土管桩应用与发展 混凝土管桩的历史与开展混凝土管桩的历史与开展 管桩施工工法介绍管桩施工工法介绍 管桩生产设计施工中存在的问题与解决思路管桩生产设计施工中存在的问题与解决思路 新型管桩的研发与应用展望新型管桩的研发与应用展望 结论与建议结论与建议1894年年 Hennebigue发明了预制混凝土桩，至今已百年历史。发明了预制混凝土桩，至今已百年历史。1920年澳大利亚人年澳大利亚人W.R.Hume 发明混凝土离心法生产工艺发明混凝土离心法生产工艺1925年日本引进该项技术，于年日本引进该项技术，于1934年研制离心砼桩（年研制离心砼桩（RC桩）桩）1962年日本开发了预应力混凝土管桩
2、（年日本开发了预应力混凝土管桩（PC桩）桩）19671970年日本开发出预应力高强混凝土管桩（年日本开发出预应力高强混凝土管桩（PHC桩）桩） 国外发展概况国外发展概况 日本、美国、加拿大、英国、荷兰、德国、俄罗斯等国是日本、美国、加拿大、英国、荷兰、德国、俄罗斯等国是研制、生产使用管桩较多的国家，国外混凝土管桩除广泛用于研制、生产使用管桩较多的国家，国外混凝土管桩除广泛用于工业与民用建筑外，还大量应用于铁路、公路、港口、桥梁、工业与民用建筑外，还大量应用于铁路、公路、港口、桥梁、水利工程等领域。日本是混凝土管桩应用最多、发展较快、使水利工程等领域。日本是混凝土管桩应用最多、发展较快、使用面最
3、大的西方发达国家。用面最大的西方发达国家。 为了提高管桩的承载力力，日本发明出了为了提高管桩的承载力力，日本发明出了“竹节高强度预竹节高强度预应力混凝土管桩（简称应力混凝土管桩（简称AG桩）桩）”，“扩底桩（扩底桩（Step Taper Piles简称简称ST桩）桩）”，类似于我国的现场灌注的，类似于我国的现场灌注的DX桩、扩底桩。桩、扩底桩。 （引自：王重）（引自：王重）日本钢管混凝土管桩日本钢管混凝土管桩ACCS 桩，桩水平承载力大为提高桩，桩水平承载力大为提高（引自：王重）（引自：王重） 日本研发出扩端预应力混凝土管桩，以提高桩端承载力日本研发出扩端预应力混凝土管桩，以提高桩端承载力（引
4、自：王重）（引自：王重） 日本研制的变节日本研制的变节AG桩，用于提高桩侧阻力桩，用于提高桩侧阻力 马来西亚近年开展很快，生产管桩最大规格直径为马来西亚近年开展很快，生产管桩最大规格直径为1200mm，单节长度达，单节长度达46m，正在研发，正在研发52m. 预制混凝土管桩因其生产技术先进、工业化程度高、质量预制混凝土管桩因其生产技术先进、工业化程度高、质量稳定、施工周期短等技术、经济优势，在国内得到较快的应用稳定、施工周期短等技术、经济优势，在国内得到较快的应用与发展，已成为基础工程的重要桩基形式。与发展，已成为基础工程的重要桩基形式。 国内管桩发展状况国内管桩发展状况我国我国1944年开始
5、生产钢筋砼离心管桩（年开始生产钢筋砼离心管桩（RC桩）；桩）；1969年丰台桥梁厂开发生产预应力混凝土管桩（年丰台桥梁厂开发生产预应力混凝土管桩（PC桩）；桩）；1981年香港由日本人设厂生产预应力高强管桩（大同桩）；年香港由日本人设厂生产预应力高强管桩（大同桩）；1984年广东建立第一家预应力管桩的生产厂；年广东建立第一家预应力管桩的生产厂；1988年原交通部三航局全套引进日本设备和技术生产年原交通部三航局全套引进日本设备和技术生产PHC桩；桩；1990年广东南方和鸿运管桩厂部分引进日本设备和技术生产年广东南方和鸿运管桩厂部分引进日本设备和技术生产PHC桩。桩。我国我国于于 1992年颁布国
6、家标准年颁布国家标准先张法预应力混凝土管先张法预应力混凝土管 桩桩GB13476-92； 1999年修订成年修订成GB13476-1999 2010年修订成年修订成GB13476-2009 于于 1994年编制出版年编制出版预应力管桩结构标准图集预应力管桩结构标准图集 2003年版年版标准图集标准图集预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩2010年修订版标准图集年修订版标准图集预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩 1998年广东省标准年广东省标准?预应力混凝土管桩根底技术规预应力混凝土管桩根底技术规程程?DBJ/T15-22-98 /2021修订版；编制完成广东省标准修订版；编制完成广东省标准?静压预制
7、桩根底技术规程静压预制桩根底技术规程? 浙江、辽宁、吉林、广西、福建、湖北、云南、河南、四浙江、辽宁、吉林、广西、福建、湖北、云南、河南、四川、安徽、山东、陕西、天津、江苏等省也编制了相应规川、安徽、山东、陕西、天津、江苏等省也编制了相应规程范。程范。 河北省建筑科学研究院会同有关单位编制的河北省建筑科学研究院会同有关单位编制的?预应力混凝预应力混凝土管桩根底技术规程土管桩根底技术规程?DB13(J)/T1052021 自自2021年年4月日起施行。月日起施行。 近来，近来，我国管桩技术得到快速发展，其主要技术进步表现在我国管桩技术得到快速发展，其主要技术进步表现在以下几方面：以下几方面： 1
8、）产品与技术标准体系得到完善、生产设备、材料及配套）产品与技术标准体系得到完善、生产设备、材料及配套技术基本成熟技术基本成熟 2）磨细矿物掺和料在管桩得到较好应用）磨细矿物掺和料在管桩得到较好应用 这一技术的开发首先在广东地区，羊城管桩厂、原上海建这一技术的开发首先在广东地区，羊城管桩厂、原上海建材学院等单位做了大量工作。不仅可替代材学院等单位做了大量工作。不仅可替代30%左右的水泥，且左右的水泥，且改善了预拌混凝土的工作性和提高混凝土耐久性及后期强度。改善了预拌混凝土的工作性和提高混凝土耐久性及后期强度。在降低生产成本的同时对节约资源、保护环境有重要意义。在降低生产成本的同时对节约资源、保护
9、环境有重要意义。3）大直径管桩得到开发应用）大直径管桩得到开发应用 随着港口工程、船用构筑物、桥梁工程的发展需要，大直随着港口工程、船用构筑物、桥梁工程的发展需要，大直径、超长管桩的需要量日益突出。径、超长管桩的需要量日益突出。 交通部三航局对引进技术消化、吸收和进行攻关，交通部三航局对引进技术消化、吸收和进行攻关，1998年开发了直径年开发了直径1200 mm，单节长度最长为，单节长度最长为30m的长管桩，管的长管桩，管桩采用离心、振动和辊压三种复合工艺（桩采用离心、振动和辊压三种复合工艺（CENVIRO）成）成型，并经蒸养、水养后，拼接张拉、灌浆自锚的预应力混凝土型，并经蒸养、水养后，拼接
10、张拉、灌浆自锚的预应力混凝土管桩，其特点是高密度、低水灰比，高强度、低渗透性。管桩，其特点是高密度、低水灰比，高强度、低渗透性。 目前又开发了长目前又开发了长55m的的PHC桩，可满足一般水工工程对整桩，可满足一般水工工程对整节桩的需要。在钢模、离心设备设计、保证钢模起吊直线度、节桩的需要。在钢模、离心设备设计、保证钢模起吊直线度、防止蒸压釜变形及自动控制等关键技术方面均有自主创新。防止蒸压釜变形及自动控制等关键技术方面均有自主创新。大直径长管桩大直径长管桩4）钢纤维混凝土管桩得到研发利用）钢纤维混凝土管桩得到研发利用 管桩用的高强混凝土虽具有强度高、承载力大等特点，但同管桩用的高强混凝土虽具
11、有强度高、承载力大等特点，但同时存在混凝土脆性大、韧性延性差、抗拉强度低等问题，目前我时存在混凝土脆性大、韧性延性差、抗拉强度低等问题，目前我国沉桩方法主要为打入法沉桩（柴油锤击、液压锤击、自由落体国沉桩方法主要为打入法沉桩（柴油锤击、液压锤击、自由落体锤击）和静压法沉桩（顶压法、抱压法），这两种施工方法，会锤击）和静压法沉桩（顶压法、抱压法），这两种施工方法，会在沉桩过程中对桩身造成不同程度的损坏。锤击数过高会使桩身在沉桩过程中对桩身造成不同程度的损坏。锤击数过高会使桩身产生微细裂缝，降低桩基使用年限。采用钢纤维增强混凝土制作产生微细裂缝，降低桩基使用年限。采用钢纤维增强混凝土制作的管桩，能
12、有效地改善混凝土的上述力学性能，大大地提高的管桩，能有效地改善混凝土的上述力学性能，大大地提高PHC管桩的抗冲击能力。有关试验表明，钢纤维混凝土管桩的抗裂性管桩的抗冲击能力。有关试验表明，钢纤维混凝土管桩的抗裂性能和抗弯性能比一般能和抗弯性能比一般PHC管桩提高管桩提高30%以上。钢纤维混凝土不仅以上。钢纤维混凝土不仅能提高混凝土强度且能阻止混凝土裂缝及延展的时间，克服因应能提高混凝土强度且能阻止混凝土裂缝及延展的时间，克服因应力集中的过早开裂，可使桩身具有良好的韧性和延性。力集中的过早开裂，可使桩身具有良好的韧性和延性。5）新型管桩产品得到开发应用）新型管桩产品得到开发应用 随着日益扩大的建
13、筑市场需要，管桩的生产设计不断更随着日益扩大的建筑市场需要，管桩的生产设计不断更新，涌现了大批新型产品，可适应不同类型基础的施工。针新，涌现了大批新型产品，可适应不同类型基础的施工。针对对PHC管桩弱点，开发了管桩弱点，开发了“先张法先张法”钢绞线预应力混凝土管钢绞线预应力混凝土管桩（桩（SPHC管桩），带肋管桩），带肋PHC桩等，他们的共同特点是保持原桩等，他们的共同特点是保持原有有PHC桩竖向承载力高的特点，通过改变管桩配筋及断面桩竖向承载力高的特点，通过改变管桩配筋及断面形状，改善管桩延性提高管桩截面抗弯承载力。形状，改善管桩延性提高管桩截面抗弯承载力。（引自：浙江大学宁波理工学院方鹏飞
14、）（引自：浙江大学宁波理工学院方鹏飞） 国内开发的国内开发的带横隔管桩，提高抗弯能力、延性带横隔管桩，提高抗弯能力、延性中交三航局宁波分公司研制的中交三航局宁波分公司研制的先张法钢绞线预应力混凝土管桩先张法钢绞线预应力混凝土管桩（简称（简称SPHC桩）桩） 锤击法：柴油锤、液压锤锤击法：柴油锤、液压锤静压法：抱压式液压压桩机、顶压式液压压桩机、静压法：抱压式液压压桩机、顶压式液压压桩机、 抱压顶压联合式液压压桩机、抱压顶压联合式液压压桩机、 抱压振动联合式液压压桩机抱压振动联合式液压压桩机 引孔打压法引孔打压法 钻孔植桩法钻孔植桩法 中掘法直径中掘法直径600600中交三航局宁波分公司研制的先
15、张法钢绞线预应力混凝土管桩（简称SPHC桩）锤击管桩施工应注意问题PRC-600桩1894年 Hennebigue发明了预制混凝土桩，至今已百年历史。4Ra 复压23次PRC- 600*1810.新型混合配筋预应力管桩试件设计PRC-600B1107型桩的荷载-挠度曲线图或者用二氧化碳保护焊自动焊接，也不得少于两道，速度不要太快，焊缝应饱满。混合配筋预应力管桩PRC桩与钻孔灌注桩在基坑支护上应用的经济性比照中掘法直径600PRC- 500*1410.PRC- 500*1610.8m L15m时， Pze=2.管桩打入或压入是挤土桩，桩侧阻力特征值要比钻(挖)孔桩、沉管灌注桩大一些，一般取标准中
16、的上限值，最高可达100KPa。PRC-500B1001990年广东南方和鸿运管桩厂部分引进日本设备和技术生产PHC桩。采用组合阻滑桩，以节约投资！交通部三航局对引进技术消化、吸收和进行攻关，1998年开发了直径1200 mm，单节长度最长为30m的长管桩，管桩采用离心、振动和辊压三种复合工艺（CENVIRO）成型，并经蒸养、水养后，拼接张拉、灌浆自锚的预应力混凝土管桩，其特点是高密度、低水灰比，高强度、低渗透性。交通部三航局对引进技术消化、吸收和进行攻关，1998年开发了直径1200 mm，单节长度最长为30m的长管桩，管桩采用离心、振动和辊压三种复合工艺（CENVIRO）成型，并经蒸养、水
17、养后，拼接张拉、灌浆自锚的预应力混凝土管桩，其特点是高密度、低水灰比，高强度、低渗透性。15m 23m时，时， Pze= 2.0Ra 复压复压12次次 15m L23m时，时，Pze=2.02.4Ra 复压复压23次次 8m 23m时，时， Pz=1.61.8Ra终压力值决定静压桩的实际承载力特别是当桩较短终压力值决定静压桩的实际承载力特别是当桩较短时时L8mL8m要到达常规设计承载力，通常的思路：要到达常规设计承载力，通常的思路： 一是提高终压力值；一是提高终压力值； 二是增加复压次数。二是增加复压次数。 关于提高终压力值的问题关于提高终压力值的问题 受桩身允许抱压压桩力的限制，终压力不能任
18、意提高。受桩身允许抱压压桩力的限制，终压力不能任意提高。用同样的压桩力压短桩时，达不到长桩所能到达的承载力，用同样的压桩力压短桩时，达不到长桩所能到达的承载力，因此，只有降低短桩的设计承载力。因此，只有降低短桩的设计承载力。 关于增加复压次数问题关于增加复压次数问题 大量的工程实践说明：复压次数太多，对管桩根底承载大量的工程实践说明：复压次数太多，对管桩根底承载力的提高并不太明显，但对压桩机和桩身损害太大，得不力的提高并不太明显，但对压桩机和桩身损害太大，得不偿失。所以不提倡屡次满载连续复压法，而是提倡超载施偿失。所以不提倡屡次满载连续复压法，而是提倡超载施压法，一般复压压法，一般复压1 13
19、 3次，个别短桩次，个别短桩3 35 5次。但超载施压的次。但超载施压的压桩力也不能大于桩身允许抱压力的压桩力也不能大于桩身允许抱压力的1.11.1倍。倍。 1电焊接头手工电焊、二氧化碳保护焊电焊接头手工电焊、二氧化碳保护焊优点：制作简单，价格廉价。优点：制作简单，价格廉价。缺点：桩身混凝土烧伤，风雨、寒冻天无法施工，焊接质缺点：桩身混凝土烧伤，风雨、寒冻天无法施工，焊接质量不易保证。量不易保证。2机械啮合快速接头机械啮合快速接头优点：施工速度快，施工不受天气限制。优点：施工速度快，施工不受天气限制。缺点：价格略高。缺点：价格略高。 电焊焊接层数两层三道，焊缝外表呈连续鱼鳞状。或者用二氧化碳电
20、焊焊接层数两层三道，焊缝外表呈连续鱼鳞状。或者用二氧化碳保护焊自动焊接，也不得少于两道，速度不要太快，焊缝应饱满。保护焊自动焊接，也不得少于两道，速度不要太快，焊缝应饱满。 电焊接头示意电焊接头示意 机械啮合接头机械啮合接头常用：十字型、圆锥型、开口型常用：十字型、圆锥型、开口型建议：直径不大于建议：直径不大于600的管桩一般情况下均应采用十字型桩尖。的管桩一般情况下均应采用十字型桩尖。理由：充分发挥管桩桩身空心的特色，成桩后，可用目测或灯理由：充分发挥管桩桩身空心的特色，成桩后，可用目测或灯光照射对桩身质量进展检测，并可直接测量桩的入土深度。光照射对桩身质量进展检测，并可直接测量桩的入土深度
21、。 标准十字型桩头标准十字型桩头 管桩桩身30ht30D301D301D平底十字型钢桩尖平底十字型钢桩尖 管桩桩身DthD1b1D尖底式十字型钢桩尖尖底式十字型钢桩尖管桩桩身DanCtan1Danb1D 锯齿十字型钢桩尖锯齿十字型钢桩尖管桩桩身Dtha28D1b方锥型钢桩尖方锥型钢桩尖管桩桩身thD侧板eD1六棱锥钢桩尖六棱锥钢桩尖管桩桩身D1thc2tb1DaaH H型钢桩尖型钢桩尖管桩桩身D管桩端板ahbtDt内bt开口型钢桩尖开口型钢桩尖 套筒式送桩器大样套筒式送桩器大样插销式送桩器插销式送桩器设计灵活，可用于桩基、也可用于复合地基、工程造价低；设计灵活，可用于桩基、也可用于复合地基、工
22、程造价低；桩身耐打穿透力强，对持力层起伏大的地质条件适应性强；桩身耐打穿透力强，对持力层起伏大的地质条件适应性强；吊装运输方便、接桩快捷可靠、施工速度快，工期短；吊装运输方便、接桩快捷可靠、施工速度快，工期短；施工现场整洁、文明；施工现场整洁、文明； 监理检测方便、成桩质量相对可靠；监理检测方便、成桩质量相对可靠；静压、中掘法施工的低振动、低噪音。静压、中掘法施工的低振动、低噪音。土（岩）的类别土（岩）的类别桩侧阻力修正系桩侧阻力修正系数值数值s s桩端阻力修正系桩端阻力修正系数值数值p p粘粘 性性 土土0.951.051.201.30粉土、粉砂粉土、粉砂0.951.051.151.30砾砂
23、、角砂、圆砂、碎砾砂、角砂、圆砂、碎石、卵石石、卵石0.901.000.901.00花岗岩残积土花岗岩残积土0.800.901.051.25强风化岩强风化岩1.001.101.101.35常用管桩的规格及桩身承载力一览表常用管桩的规格及桩身承载力一览表外径外径（mm）壁厚壁厚（mm）砼强度砼强度等等 级级承载力承载力特征值特征值kN节节 长长（m）30065-70C80600-9005-11 40090-95C80900-16005-12 500100C801800-23005-15125C802000-27005-15 550100C801800-25005-15120C802000-280
24、05-15 600105C802200-30006-15130C802500-35006-15 我国是全球生产应用管桩最多的国家，我国是全球生产应用管桩最多的国家，2009年产量达超过年产量达超过3亿米；产值可达亿米；产值可达400亿元，形成产业链产值到达亿元，形成产业链产值到达800亿元。但亿元。但由于我国管桩生产、施工技术相对落后，市场化不规范产生的由于我国管桩生产、施工技术相对落后，市场化不规范产生的无序竞争，造成我国管桩生产、施工与发达国家相比存在差距，无序竞争，造成我国管桩生产、施工与发达国家相比存在差距，具体表现在以下方面：具体表现在以下方面：管桩生产过程及使用中存在的问题管桩生产
25、过程及使用中存在的问题1、混凝土掺合料质量控制困难，产生、混凝土掺合料质量控制困难，产生HPC桩身强度回缩桩身强度回缩目前大多数管桩生产企业都采用用磨细石英砂代替水泥，目前大多数管桩生产企业都采用用磨细石英砂代替水泥，磨细石英砂代替水泥可以提高混凝土的标号，又可以增强混凝磨细石英砂代替水泥可以提高混凝土的标号，又可以增强混凝土的合易性有利用成型。但是磨细石英砂的质量控制要求严格，土的合易性有利用成型。但是磨细石英砂的质量控制要求严格，如果二氧化硅的含量达不到要求，或含泥量超标都达不到预期如果二氧化硅的含量达不到要求，或含泥量超标都达不到预期的效果，混凝土的强度达不到的效果，混凝土的强度达不到C
26、80。掺磨细石英砂必须与水泥。掺磨细石英砂必须与水泥匹配，磨细石英砂必须符合质量要求，二次压蒸养护的时间及匹配，磨细石英砂必须符合质量要求，二次压蒸养护的时间及温度也必须达到要求，磨细石英砂的掺量应该根据企业所用的温度也必须达到要求，磨细石英砂的掺量应该根据企业所用的胶凝材料及工艺情况，经大量的试验确定，才能达到预期的效胶凝材料及工艺情况，经大量的试验确定，才能达到预期的效果。果。2、施工技术与施工机具落后带来管桩施工过程中的缺陷与使用、施工技术与施工机具落后带来管桩施工过程中的缺陷与使用质量问题质量问题 我国目前的管桩施工，大多采用锤击与静压方法，这二种我国目前的管桩施工，大多采用锤击与静压
27、方法，这二种方法在施工过程中产生的爆桩、弯曲、疲劳等问题，均严重影方法在施工过程中产生的爆桩、弯曲、疲劳等问题，均严重影响桩的使用性能，特别是承载力与耐久性。响桩的使用性能，特别是承载力与耐久性。3、管桩设计技术水平落后、管桩设计技术水平落后 与灌注桩相比，由于认识原因、施工技术水平的限制、与灌注桩相比，由于认识原因、施工技术水平的限制、 设计研究水平的差异，我国管桩设计水平与应用技术水平亟设计研究水平的差异，我国管桩设计水平与应用技术水平亟待提高，上海倒楼事件便是这一状况的最好明证。待提高，上海倒楼事件便是这一状况的最好明证。 2008年年6月月27日凌晨，正在开挖地库基坑的上海莲花河畔日凌
28、晨，正在开挖地库基坑的上海莲花河畔景苑景苑7号楼发生整体倾覆倒塌，即著名的号楼发生整体倾覆倒塌，即著名的“6.27”莲花河畔景苑莲花河畔景苑7号楼倾倒事故。事故的发生、调查，及围绕事故原因进行的号楼倾倒事故。事故的发生、调查，及围绕事故原因进行的事故原因分析、辩论、争议，将管桩推向了风头浪尖。事故原因分析、辩论、争议，将管桩推向了风头浪尖。水平承载力问题认识不足水平承载力问题认识不足 -上海莲花河畔倒楼事故发生的原因上海莲花河畔倒楼事故发生的原因 上海倒楼事件发生后，全国专家纷纷对倒楼原因进行分析、上海倒楼事件发生后，全国专家纷纷对倒楼原因进行分析、探讨、发表看法，甚至公开发表文章加以讨论、论
29、证，一时间探讨、发表看法，甚至公开发表文章加以讨论、论证，一时间在全国各种会议场合议论纷纷，有的甚至进行了论战。总的观在全国各种会议场合议论纷纷，有的甚至进行了论战。总的观点形成二种意见，一是以上海多数专家为代表的所谓接近官方点形成二种意见，一是以上海多数专家为代表的所谓接近官方的意见，认为倒楼原因主要是施工因素造成；另一种意见是认的意见，认为倒楼原因主要是施工因素造成；另一种意见是认为桩基选型或管桩不可靠原因造成。将事故原因分析简单化、为桩基选型或管桩不可靠原因造成。将事故原因分析简单化、孤立化，因而不能从深层次、系统化角度客观分析事故原因，孤立化，因而不能从深层次、系统化角度客观分析事故原
30、因，避免事故的重复发生。避免事故的重复发生。1）基础埋深与桩基选型问题）基础埋深与桩基选型问题 高层建筑的基础埋深主要取决于地下空间资源开发利用、高层建筑的基础埋深主要取决于地下空间资源开发利用、建筑物稳定性与抗震设计要求，我国现行规范与技术标准大多建筑物稳定性与抗震设计要求，我国现行规范与技术标准大多规定了基础埋深与建筑物高度的关系，如采用天然地基时，埋规定了基础埋深与建筑物高度的关系，如采用天然地基时，埋深一般要求不小于建筑物高度的深一般要求不小于建筑物高度的1/15，采用桩基时基础埋深要，采用桩基时基础埋深要求不小于建筑物高度的求不小于建筑物高度的1/18，但这仅是一个最低要求，建筑物，
31、但这仅是一个最低要求，建筑物的埋深还受到建筑物稳定性的制约，建筑物有足够的基础埋深，的埋深还受到建筑物稳定性的制约，建筑物有足够的基础埋深，才能减少桩顶的水平荷载，而各种桩形及同一桩形不同尺寸、才能减少桩顶的水平荷载，而各种桩形及同一桩形不同尺寸、配筋、型号的桩，水平承载力不同，应根据基础埋深不同、地配筋、型号的桩，水平承载力不同，应根据基础埋深不同、地下室侧壁约束不同产生的阻尼不同，设计选择不同的桩基。下室侧壁约束不同产生的阻尼不同，设计选择不同的桩基。2）水平荷载验算与管桩选型问题）水平荷载验算与管桩选型问题 对软土地区，除了根据基础埋深选择桩形外，还应当充分对软土地区，除了根据基础埋深选
32、择桩形外，还应当充分考虑在不同工程条件及地震条件下桩的水平承载力验算问题，考虑在不同工程条件及地震条件下桩的水平承载力验算问题，这同样关系到建筑地基稳定性问题。这同样关系到建筑地基稳定性问题。非筏板基础，管桩长细比较大，非筏板基础，管桩长细比较大，地基稳定性差，选型不合理。地基稳定性差，选型不合理。靠近基坑一侧产生弯剪破坏，外靠近基坑一侧产生弯剪破坏，外侧发生管桩拉断破坏或芯桩拔出侧发生管桩拉断破坏或芯桩拔出破坏，管桩型号过于节省！破坏，管桩型号过于节省！ 由照片可知，靠近基坑一侧管桩破坏应为由照片可知，靠近基坑一侧管桩破坏应为“弯曲破坏弯曲破坏”或或“弯剪破坏弯剪破坏”，外侧管桩多为拉拔破坏
33、（部分管桩为混凝土芯桩，外侧管桩多为拉拔破坏（部分管桩为混凝土芯桩拔出破坏），破坏模式为：基坑侧壁处管桩先发生破坏，南侧管拔出破坏），破坏模式为：基坑侧壁处管桩先发生破坏，南侧管桩丧失承载力后，桩丧失承载力后，7号楼随即发生向基坑方向（南侧）的整体倾号楼随即发生向基坑方向（南侧）的整体倾斜，导致外侧管桩发生拉拔破坏，最终形成斜，导致外侧管桩发生拉拔破坏，最终形成7号楼整体倾覆破坏。号楼整体倾覆破坏。由此可见，引发倒楼事故的内因是管桩选型问题，该工程处在上由此可见，引发倒楼事故的内因是管桩选型问题，该工程处在上海软土地区，选择海软土地区，选择PHC400A型桩，桩长型桩，桩长35m，这样设计建成
34、的，这样设计建成的建筑物也许根本不具备抵抗复杂工况及地震作用条件下的工程风建筑物也许根本不具备抵抗复杂工况及地震作用条件下的工程风险，网民称之为险，网民称之为“楼倒倒楼倒倒”“”“楼歪歪楼歪歪”就的确有道理了。就的确有道理了。 在竖向承载力方面，预应力管桩是一个极具竞争力的桩型，在竖向承载力方面，预应力管桩是一个极具竞争力的桩型，但不考虑其抗弯承载力较差的弱点，不考虑工程环境与地质条件，但不考虑其抗弯承载力较差的弱点，不考虑工程环境与地质条件，不考虑工程使用条件，过于追求经济效益，盲目选型，会给工程不考虑工程使用条件，过于追求经济效益，盲目选型，会给工程带来难以预测的的安全风险，不难理解上海倒
35、楼事故发生的深层带来难以预测的的安全风险，不难理解上海倒楼事故发生的深层次原因。次原因。 以上说明，采用管桩的高层建筑应该具有足够的基础埋深；以上说明，采用管桩的高层建筑应该具有足够的基础埋深；较厚软土工程采用管桩基础，应通过各种工况与地基工作条件较厚软土工程采用管桩基础，应通过各种工况与地基工作条件下的稳定性验算，选择合适的管桩型号。下的稳定性验算，选择合适的管桩型号。 侧壁土的标贯侧壁土的标贯地下室层数地下室层数N=4 N=20 125%70% 250%100% 375% 4100% 日本设计规定说明：日本设计规定说明：建筑物桩基需要一定的水平承载力，以承担建筑物桩基需要一定的水平承载力，
36、以承担建筑物水平荷载的作用；建筑物水平荷载的作用；在一定条件下，除桩基外，建筑物地下室侧在一定条件下，除桩基外，建筑物地下室侧壁土体也可以承担建筑物局部或全部的水壁土体也可以承担建筑物局部或全部的水平荷载。平荷载。 临近建筑物施工平安与设计责任问题临近建筑物施工平安与设计责任问题 较厚软土工程采用管桩根底，应通过各种工况与地基工较厚软土工程采用管桩根底，应通过各种工况与地基工作条件下的稳定性验算，选择适宜的管桩型号作条件下的稳定性验算，选择适宜的管桩型号 。 根底埋深、管桩桩长、型号选择根底埋深、管桩桩长、型号选择 管桩的抗震设计问题，必须考虑建筑物地下室的抗管桩的抗震设计问题，必须考虑建筑物
37、地下室的抗震作用应根据建筑物根底埋深、地下室侧壁土层或约震作用应根据建筑物根底埋深、地下室侧壁土层或约束条件，决定是否可以选择管桩。束条件，决定是否可以选择管桩。 条件容许时，应选择水平抗弯承载力较高的桩。条件容许时，应选择水平抗弯承载力较高的桩。 工程实践中存在地表测试与原位测试管桩承载工程实践中存在地表测试与原位测试管桩承载力的偏差影响工程验收的问题，主要原因系侧力的偏差影响工程验收的问题，主要原因系侧阻与端阻的相互影响原理。阻与端阻的相互影响原理。 解决方法：适当降低桩侧阻力或桩端阻力的解决方法：适当降低桩侧阻力或桩端阻力的取值。取值。地表测试与原位测试单桩承载力问题地表测试与原位测试单
38、桩承载力问题抗浮设计中管桩的裂缝是否允许存在、或裂缝宽度限制抗浮设计中管桩的裂缝是否允许存在、或裂缝宽度限制问题，影响到抗浮构件的耐久性。问题，影响到抗浮构件的耐久性。 解决方法：采用混合配筋预应力混凝土解决方法：采用混合配筋预应力混凝土PRC管桩。管桩。接桩与桩芯处理问题接桩与桩芯处理问题 抗浮设计、裂缝宽度限制与耐久性设计问题抗浮设计、裂缝宽度限制与耐久性设计问题 爆桩是管桩施工过程中的普遍现象，主要原因与施工方法不当、爆桩是管桩施工过程中的普遍现象，主要原因与施工方法不当、穿越土层分布及其厚度不均匀等有关。穿越土层分布及其厚度不均匀等有关。 解决方法：解决方法： 1、选择适宜的施工机具、
39、掌握施工技巧积累施工经历。、选择适宜的施工机具、掌握施工技巧积累施工经历。 2、采用引孔技术。、采用引孔技术。 3、提高桩身抗弯能力、抗击打能力选用混合配筋、提高桩身抗弯能力、抗击打能力选用混合配筋PRC桩。桩。 4、采用中掘工法或植入后注浆法。、采用中掘工法或植入后注浆法。爆桩、桩身承载力不足问题爆桩、桩身承载力不足问题 挤土效应及其产生的孔隙水压力升降，带来土体强挤土效应及其产生的孔隙水压力升降，带来土体强度的变化，可能造成严重的环境问题。对于软土地度的变化，可能造成严重的环境问题。对于软土地区的桩基工程、基坑工程，必须考虑其对环境及基区的桩基工程、基坑工程，必须考虑其对环境及基坑工程平安
40、的影响。坑工程平安的影响。 解决方法：加强研究、重视施工监测、强调技术解决方法：加强研究、重视施工监测、强调技术措施。措施。 解决工程的施工力学问题，成为工程前沿及今解决工程的施工力学问题，成为工程前沿及今后研究的重点。后研究的重点。软土地区施工对周围建筑物及环境影响问题软土地区施工对周围建筑物及环境影响问题 较浅层有持力层情况时桩长的认定与持力层选择较浅层有持力层情况时桩长的认定与持力层选择 1小于小于*m的桩不算的桩不算“桩桩 2桩长确实定取决于桩与根底承担的水平荷载桩长确实定取决于桩与根底承担的水平荷载 3桩端持力层的选择应充分考虑单桩水平与竖向承载桩端持力层的选择应充分考虑单桩水平与竖
41、向承载力、建筑物沉降控制要求，下卧层情况等。同时应考虑可力、建筑物沉降控制要求，下卧层情况等。同时应考虑可能的施工机具、施工方法、施工经历。能的施工机具、施工方法、施工经历。 管桩复合地基管桩复合地基 1新修编的新修编的?建筑地基处理技术标准建筑地基处理技术标准?JGJ79-2021已将包含预应力管桩在内的各种刚性桩复合已将包含预应力管桩在内的各种刚性桩复合地基，规定按地基，规定按CFG桩复合地基方法设计。桩复合地基方法设计。 2实际工程中常作为解决管桩施工桩长较短时，实际工程中常作为解决管桩施工桩长较短时，修改地基方案的技术手段。如：改桩筏根底为预应修改地基方案的技术手段。如：改桩筏根底为预
42、应力管桩复合地基片筏根底；改力管桩复合地基片筏根底；改“桩桩-承台根底为管承台根底为管桩复合地基独立根底。桩复合地基独立根底。 3因较短的管桩单位本钱提供的单桩承载力较大，因较短的管桩单位本钱提供的单桩承载力较大，管桩复合地基方案具有较强的造价竞争力。管桩复合地基方案具有较强的造价竞争力。混合配筋预应力管桩-PRC桩概念的提出 在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋，在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋，形成一种新型混合配筋预应力管桩形成一种新型混合配筋预应力管桩PRCPRC桩。其中，非预桩。其中，非预应力钢筋采用全截面对称配筋和扇形截面对称配筋。应力钢筋采用全截面对称配筋和
43、扇形截面对称配筋。 试验所用试件共试验所用试件共1212根，根，D=500mmD=500mm和和D=600mmD=600mm两种直径。非预应力钢筋采用扇形轴对称配置。两种直径。非预应力钢筋采用扇形轴对称配置。 ttPRC桩配筋混合配筋钢筋笼成品混合配筋钢筋笼成品新型混合配筋预应力管桩试件设计规格型号样品钢筋PRC- 500*1210.7（1）10.7*12+12*8PRC- 500*1210.7（2）10.7*12+12*8PRC- 500*1410.7（1）10.7*14+12*8PRC- 500*1410.7（2）10.7*14+12*8PRC- 500*1610.7（1）10.7*16+
44、12*8PRC- 500*1610.7（2）10.7*16+12*8PRC- 600*1610.7（1）10.7*16+12*8PRC- 600*1610.7（2）10.7*16+12*8PRC- 600*1810.7（1）10.7*18+12*10PRC- 600*1810.7（2）10.7*18+12*10PC 600*1610.710.7*16PC 500*1610.710.7*16试件型号与配筋表新型混合配筋预应力管桩试件设计 与传统预应力管桩相比，与传统预应力管桩相比，PRC桩桩水平承载力有水平承载力有所提高，变形性能得到改善，适用于一般工业与所提高，变形性能得到改善，适用于一般工业
45、与民用建筑的低承台桩基础，也可用于民用建筑的低承台桩基础，也可用于基坑、边坡、基坑、边坡、堤岸、及软土地区的桩基、堤岸、及软土地区的桩基、刚性桩复合地基工程。刚性桩复合地基工程。 L0.3L0.3L0.2L0.2L500500百分表应变片P管桩抗弯试验加载示意图管桩抗弯试验加载示意图PRC桩试验管桩试验过程及现象分析开裂荷载与挠度试验结果比较开裂荷载与挠度试验结果比较 试件编号开裂荷载（kN） 极限荷载（kN）最大挠度值(mm)PRCPRC- 500 500* *1210.71210.7（1 1） 185.6353.941.5PRCPRC- 500 500* *1210.71210.7（2 2
46、） 185.6392.542.0PRCPRC- 500 500* *1410.71410.7（1 1） 233.1421.234.1PRCPRC- 500 500* *1410.71410.7（2 2） 233.1430.832.0PRCPRC- 500 500* *1610.71610.7（1 1） 233.1430.832.0PRCPRC- 500 500* *1610.71610.7（2 2） 223.5517.834.0PRCPRC- 600 600* *1610.71610.7（1 1）322.9609.137.5PRCPRC- 600 600* *1610.71610.7（2 2）
47、322.9609.139.5PRCPRC- 600 600* *1810.71810.7（1 1） 341.1580.0 30.0PRCPRC- 600 600* *1810.71810.7（2 2）330.4660.442.7PC 500*1610.7227.4367.432.6PC 600*1610.7307.8529.134.4 PC600桩 PRC-600桩 PRC-600桩荷载荷载-挠度挠度曲线比较曲线比较管桩编号管桩编号理论计算公式理论计算公式1理论计算公式理论计算公式2公式公式1/公式公式2PRC-I 400B95164.3167.1 0.98PRC-I 400D95179.91
48、83.1 0.98PRC-I 500AB100242.3236.6 1.02PRC-I 500B100248.5242.8 1.02PRC-I 500C100254.7248.9 1.02PRC-I 500D100266.6260.8 1.02PRC-I 600AB110327.4313.9 1.04PRC-I 600B110333.6320.0 1.04PRC-I 600C110339.8326.0 1.04PRC-I 600D110357.6343.4 1.04PRC-I 700AB110420.2392.9 1.07PRC-I 700B110433.1405.3 1.07PRC-I 70
49、0C110445.3417.1 1.07PRC-I 700D110478.9449.4 1.06PRC-I 800B110506.9466.8 1.08PRC-I 800C110518.1477.5 1.08抗剪承载力理论计算结果比较抗剪承载力理论计算结果比较抗剪性能理论研究管桩挠度理论计算、有限元计算和试验结果比较管桩挠度理论计算、有限元计算和试验结果比较PRC-500*1210.7型桩的荷载-挠度曲线图 PRC- 600*1610.7型桩的荷载-挠度曲线图 PRC- 600*1810.7型桩的荷载-挠度曲线图 PRC- 700*1810.7型桩的荷载-挠度曲线图 抗裂弯矩比较抗裂弯矩比较
50、与与?先张法预应力混凝土管桩先张法预应力混凝土管桩?GB13476-相比提高相比提高5% 10%。 弯矩设计值比较弯矩设计值比较 与与?先张法预应力混凝土管桩先张法预应力混凝土管桩?GB13476-相比平均提高了相比平均提高了28%。 桩身强度提供的竖向抗压承载力比较桩身强度提供的竖向抗压承载力比较 与与?先张法预应力混凝土管桩先张法预应力混凝土管桩?GB13476-相比，提高了相比，提高了1020%。 标准试验条件下延性比较标准试验条件下延性比较 比传统比传统PCPC桩增加桩增加8%8%30%30%。管桩编号管桩编号挠度（挠度（mm） 荷载（荷载（kN）试验值）试验值开裂挠度开裂挠度开裂荷载
