浅谈预应力PHC管桩在长三角地区的适用性

【摘要】长三角地区，地下土质多呈现灰色淤泥质粘土/暗绿色粉质粘土，期间应还有灰色粘土，俗尘第三层土，本文依据嘉定南翔A13地块某工程出现多根PHC抗拔桩低应变试验判定Ⅲ类、Ⅳ类桩，借助类似土质情况项目出现的类似情况，浅谈预应力PHC管桩在长三角地区尤其是地下室结构中作为工程桩的适用性。

【关键词】PHC管桩；使用条件；

1 引 言

工民建工程中常采用的工程桩形式有：预应力PHC管桩，预应力方桩，钻孔灌注桩等。在住宅结构中，出于造价经济考虑，预应力PHC管桩应用尤为广泛，甚至用于地下室结构。近期，我国各地都在大量使用预应力砼管桩，但由于相应工程标准对管桩的适用条件尚未有明确的规定，设计、审图技术要求尚未统一，存在一些安全上的问题，尤其是上海某在建住宅楼倒塌等事故的发生，更应引起我们对预应力砼管桩设计、审图的重视。

2 工程概况

本住宅项目位于上海嘉定南翔镇，项目拟建场地较为开阔平坦，地面标高约+3.79～+4.80m，场地地层有如下特点：

第①1层填土，土质松软，主要有粘性土组成，含少量杂质，除暗浜外在场地内遍布。

第①2层浜填土，灰黑色，流塑，主要为淤泥，含有机质，分布于暗浜中，暗浜宽度约11~15m、浜底埋深2.2~3.6m。

第②层粉质粘土，滨海～河口相沉积物，褐黄～灰黄色，可～软塑，中高等压缩性，干强度、任性中等。

第③层土缺失。

第④层淤泥质粘土，滨海～河口相沉积，灰色，流塑，高等压缩性，含有机质，偶夹薄层粉性土，切面光滑、土质均匀，干强度、任性高等。

第⑤层粘土，滨海、沼泽相沉积，灰色，流～软塑，高等压缩性，切面光滑，土质均匀，含泥盖质结核及半腐植物，偶夹薄层粉性土，干强度，韧性高。

根据上述土质特性，结合拟建建筑物类型，工程桩设计如下：

2.1 高层住宅均采用预应力高强混凝土管桩，选用图集《先张法预应力混凝土管桩》（DBJT08-92-2000）中的PHC-AB500-100，以⑧2c层粉质粘土为桩端持力层，桩长约为41~43米，桩端进入持力层约为1.5米。单桩竖向承载力设计值暂定为2050KN，最终应通过竖向抗压静载试验确定单桩竖向承载力设计值。

2.2 一层地下车库均采用预应力高强混凝土管桩，选用图集《先张法预应力混凝土管桩》（DBJT08-92-2000）中的PHC-AB400-80，以⑦1或⑦2层砂质粉土为桩端持力层，桩长约为18~20米，桩端进入持力层约为1.5米。单桩竖向抗拔承载力设计值暂定为260KN，最终应通过竖向抗拔静载试验确定单桩竖向承载力设计值。

工程桩施工完成15天后，在相应位置进行了基坑支护工程施工，土方开挖完成后，地下车库区域出现多根PHC- AB 400（80）低应变试验判定为Ⅲ类、Ⅳ类桩。

经过现场组织专家会审后得出下述结论：

2.1.1 桩基施工完成后，土体应力未能及时完全释放，因项目进度紧张，后期基坑围护桩施工会对桩身进行挤压，由此可能导致工程桩偏位，甚至断裂；

2.1.2 该区域处于古河道河床位置，桩基施工难度大，施工过程中可能造成桩身裂纹；

2.1.3 第③层土缺失，比较罕见，坑底位于第④层淤泥质粘土中，PS＜0.4，该土质软弱具流变特性，土方开挖时，易扰动坑下土体，造成土体深层滑移；

2.1.4 挖土期间，持续降大到暴雨，第④层土体含水量急增，土体流动导致边坡失稳、土体滑移，现场多处土方坍塌；

2.1.5 第④层土渗透率小，短期降水效果不好，项目工期紧，降水周期短，无法达到较好的降水效果；

2.1.6 基坑开挖深度5～6m，土体滑移使桩身受剪力最大位置位于坑底5～7m，对于采用6+12m的抗拔桩的接桩部位，土侧压力易导致其断裂；

针对这种情况现场采取了如下措施：

2.1.7 所有Ⅲ类桩采用灌芯处理，灌芯至裂缝下3～4m，锚固钢筋预留600mm锚入底板，灌芯采用级别C50的混凝土，内掺微膨胀剂，振捣密实，砼坍落度要进行控制；

2.1.8 所有Ⅲ、Ⅳ类桩加固完毕后，14天后选取Ⅳ类桩进行抗拔试验，测试一组3根；

2.1.9 Ⅳ类桩作为废桩处理，结构设计根据Ⅲ类桩测试数据，判定是否打折后作为工程桩使用；

3 管桩的适用性

根据该项目的施工情况结合近年来一些工程事故的发生，我们对预应力砼管桩适用性及起特性应有更全面了解，同时必须注意到预应力砼管桩的使用是有一定条件的。

3.1 管桩自身特点：管桩是一种竖向承载力和水平承载力相差较大的一种桩型，比如500直径桩竖向承载力可在2000KN以上，而水平承载力仅35KN左右，这是管桩的致命缺陷。管桩大量使用十多年来，人们一直是利用优点多，注意缺点少，其水平承载能力不足，一直不为设计人员所关注，造成众多隐患。特别是在流塑状态的软土中使用管桩前，必须先将软土处理固化，否则一旦软土层流动，必将推倒管桩。

3.2 场地土的特性：对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地，由于技术上无法对桩身进行防护，对这种场地不应采用预应力砼管桩；存在较厚中等或严重液化土层以上的场地，在地震的情况下，技术上采用的措施无法消除液化沉陷，因此不应采用400、500直径的预应力砼管桩。

3.3 建筑物的特征：对于无地下室(或半地下室)的建筑，结构超过一定的高度和有一层地下室，结构高度超过80m(25层以上)，基底剪力较大，由于预应力混凝土管桩抗压承载力远大于水平承载力，采用竖向承载力控制桩数的工程，无法满足抗剪要求，因此不应采用，除非经过抗剪承载力验算。

3.4 管桩受力情况：桩端持力层为中微风化岩、强风化岩、碎卵石层，且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层。承台底以下存在较厚的淤泥层，由于桩顶处没有硬壳层，对桩身上部的约束较差，容易产生偏斜、断桩，桩身受力尤如悬臂杆受压，受力性能差。有些工程会出现上部均为淤泥质土，淤泥等软弱土层，持力层为中微风化岩、强风化岩、,碎卵石层，桩端无法进入持力层一定深度。这种情况不应使用预应力混凝土管桩，在国外也有国家限制使用。

3.5 管桩布置情况：采用预应力砼管桩基础，当地梁线刚度不能达到底层结构柱的线刚度2倍以上时，不应采用单柱单桩和单柱两桩。

4 结与分析

可见，PHC管桩在类似地基中作为工程桩有风险，适当考虑采用方桩或者加大PHC管桩桩径、桩长及厚度，以防止桩被破坏，尤其是抗拔桩选取时，更应值得为设计与研究考虑。

参考文献：

[1]何剑.嵌岩灌注桩抗拔承载性状试验研究.岩石力学与工程学报，2004，23(2)：315-319

[2]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].

[3]史佩栋.桩基工程手册[M].北京：人民交通出版社，2008.

作者简介：

敬勇军出生年月(1981.7-) 男四川省绵阳市三台县现职称：助理工程师 学历：本科 研究方向：土木工程