预应力管桩的应用

预应力管桩的应用

（主题：管桩基础的设计）王离(教授级高工)广东省土木建筑学会(2009年4月青岛)内容提要一、管桩基础设计和施工的基本概念二、管桩基础的设计三、管桩基础施工的几个问题一、管桩基础设计和施工的基本概念1.1遵从的规范、标准和理念1.2管桩的规格和型号1.3管桩的接头1.4管桩的桩尖1.5管桩基础施工方法1.6管桩桩端持力层的选择1.7管桩不宜采用或慎用的地质条件1.8

管桩的选用原则（广东做法）1.9管桩基础的防腐蚀措施（广东做法）1.10管桩桩身竖向抗压承载力设计值

1.1遵从的规范、标准和理念

可遵从的规范和标准：预应力管桩的产品质量国家标准是：《先张法预应力混凝土管桩》GB13476－1999，2008年已作修订，新标准今年会发布实施，编号为GB13476－2009.管桩基础的设计规范有：国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002；行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94－2008；各省（市）地方标准《管桩基础技术规程》，其中浙江、福建、辽宁、云南、黑龙江、湖北、吉林、广西、广东等省（市）都陆续出台了有关规程；如：广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T15－22－2008；广东省标准《静压式预制混凝土桩基础技术规程》（在编）。基础设计的一些理念：工程地质各地千变万化，因此，基础工程也是要因地制宜。国家和行业标准是管全国的，当地的设计和施工经验是十分宝贵的，要尊重当地的经验。规范（规程）中的技术水平不是最先进的，是成熟技术、通用技术的总结，对初入行的工程技术人员起一个引导和规范的作用，“照样画葫芦”不会出大偏差。规范（规程）往往与采用新技术有矛盾。工程师要学会“将复杂问题简单化”的本领。有人说搞地基基础，“三分靠理论，七分靠经验”，这是对的，但我认为:“三分靠理论，五分靠经验，还有两分运气在里边！”1.2管桩规格和型号

按外径分为：300、400、500、600、以及700、800、1000、1200、1300、1400mm等规格。

常用管桩外径：300、400、500、600mm

按混凝土有效预压应力值和管桩的抗弯性能分为：

A、AB、B和C型

有效预压应力值分别为：

A型4.0MPaAB型6.0MPa

B型8.0MPaC型10.0MPa

常用PHC管桩的构造和承载力外径（mm）壁厚（mm）砼强度等级承载力特征值（kN)节长（m）适应楼层（层）Φ30070C80600-9005-113-9Φ40095C80900-17005-123-15Φ500100C801800-23005-1410-25125C802000-27005-1520-28Φ600110C802200-30006-1520-30130C802500-35006-1520-35根据国家标准《混凝土结构设计规范》、《工业建筑防腐蚀设计规范》的要求，新的国家管桩标准GB13476－2009对管桩的保护层厚度加大了许多，主要是提高管桩基础的耐久性，延长建（构）筑物的使用年限。新标准是这样规定的：

外经300mm管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于25mm，其余规格管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于40mm。

注：用于特殊要求环境下的管桩，保护层厚度应符合相关标准或规程的要求。管桩的保护层与预制混凝土实心方桩的保护层有些不同，实心方桩只有一个外保护层，管桩是空心的，因此，有个内外保护层问题，内外保护层的要求应是一样的。另外，保护层厚度从主筋的外边算起，还是从主筋外面的箍筋表面算起，从防腐蚀机理看，应从箍筋表面算起，国标《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046–2008是这样规定的：保护层厚度不应小于35mm。而管桩标准的保护层是按预应力钢筋表面算起，不应小于40mm，对于常用管桩来说，还是符合防腐要求的。

旧标准是以预应力钢筋外的混凝土厚度作为混凝土保护层厚度，规定不小于25mm，显然，新标准对保护层厚度有较大的变动。因φ300管桩壁厚只有70mm，预应力钢筋放在壁中间也达不到要求，所以还维持原样。因此φ300管桩只能用于次要工程。由于保护层厚度加大，相应的预应力钢筋的布置位置要内移，而管桩抗裂弯矩和极限弯矩值比原来略有提高，所以钢筋用量要适当增加。新标准中还列出了各种规格管桩的最小配筋面积，这是旧标准所没有的。目前主要是电焊接头电焊接头坡口示意图外径

d端头板板厚ts坡口（高×宽）

w×a300164×10400184.5×11500184.5×11550204.5×1160020（4.5~5）×（11~12）t1ts1.3管桩的接头电焊可分手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊。手工电弧焊一般由两个焊工对称焊接，焊接应逐层进行，层数不得少于两层，最好是两层三道，焊缝表面应呈连续鱼鳞状。当用二氧化碳气体保护焊焊接时，也不得少于两道，速度不要太快，焊缝应饱满。关于电焊工作时间问题：

两个焊工对焊时，正常情况下：Ø300管桩接头焊接时间为8~10min；Ø400管桩接头焊接时间为12~15min；Ø500管桩接头焊接时间为15~22min；Ø600管桩接头焊接时间为22~28min。关于焊完后停歇时间的问题：国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002规定电焊结束后停歇时间＞1.0min，广东省原管桩规程DBG/T15－22－98规定自然冷却时间不宜少于8min。为防止焊缝附近桩身混凝土被烧伤或急速冷却使混凝土疏松，停歇时间不宜太短，广东新打桩规程规定：手工电弧焊的接头自然冷却时间不应少于5min，二氧化碳气体保护焊不应少于3min。

1.4管桩的桩尖常规桩尖：十字型、圆锥型、开口型特殊桩尖：锯齿型等桩尖的主要功能：导向；挤土；护桩；破岩；嵌岩；止水。广东打桩规程规定：直径不大于600mm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，成桩可用目测或灯光照射或孔内摄像对桩身质量进行检测，并可直接测量桩的入土深度。开口桩尖不等于不用桩尖，广东新打桩规程为此特别规定：不得采用未设桩尖的管桩基础。许多设计和施工人员往往认为开口桩尖就是不设桩尖，这是一个误区。管桩两头端板处的预应力钢筋的镦头是裸露的，若不设桩尖，管桩进入岩土内镦头也是裸露的，没有保护层，结构上是不允许的。1.5管桩基础施工方法1锤击法：柴油锤液压锤2静压法：抱压式液压压桩机顶压式液压压桩机3引孔打（压）法我国常用的管桩施工法为锤击法和静压法，两种不同施工法的管桩基础其设计方法也不同。1.6管桩桩端持力层的选择管桩基础特别是摩擦端承桩宜选择：强风化岩或坚硬粘性土、密实砂土等岩土层作为桩端持力层。当有效桩长大于25m时或端承摩擦桩，可选择：全风化岩、中密～密实砂土层、硬塑～坚硬粘性土等岩土层作为桩端持力层。成都以密实卵石层作持力层。广东地区自2004年后每年的应用管桩量均超过7000万延米，2007年产量高达9748万延米，至今共使用管桩5亿多延米，其中三分之二左右的管桩基础是以强风化岩层（N≥50）作为桩端持力层。广东地区的管桩有效长度：最短为4～5米，最长60米左右。预应力管桩对持力层起伏大的地质条件适应性强！根据我国二十年应用管桩的经验表明：锤击式预应力管桩桩端可打入N＝50～60的强风化岩层1～2m，不能打入中风化岩层；静压式预应力管桩最多可压至N＝50的强风化岩层的表面。

这是每个设计和施工人员首先要明确的基本概念！下面一份青岛鲁岳梦境江南小区的静载试验资料表明管桩桩端进入中风化花岗岩层，恐怕有误。根据广东应用管桩的长期经验，岩土工程勘察中较重视标准贯入试验。标贯试验好似模拟打桩，其测试验成果较适合锤击式预应力管桩的应用。管桩基础的岩土勘察强调标准贯入击数应采用修正后的标准贯入击数，以便能正确地确定桩端持力层埋深和桩的入土深度，便于合理配桩。国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021，若用标准贯入击数来划分岩土类别时，采用的是实测标准贯入击数N′，如N′≥50为强风化岩；50＞N′≥30为全风化岩；N′＜30为残积土，与我们打桩压桩时所指的强风化岩容易混淆。修正后的标准贯入击数N

可按下列公式计算：

N=αN′式中N——修正后的标准贯入击数；

N′——实测标准贯入击数；

α——触探杆长度校正系数，可按下表采用。杆长（m）≤36912151821校正系数α1.000.920.860.810.770.730.70杆长（m）242730333639

42校正系数α0.670.640.610.580.550.52

0.49许多行业和地方性《岩土工程勘察规范》包括国家标准，都认为当现场做标准贯入试验时，锤击数＞50时，可终止试验，并记录实际的贯入深度。但我们从上页可知，预应力管桩基础桩端可达N＝50～60的强风化岩层，这是经深度修正后的标准贯入击数，若桩长为40m，修正系数可达0.50，则实测标贯击数要达100击才能满足打桩要求。所以，广东的打桩规程是这样规定的：当锤击数已达100击而贯入深度不足30cm时，可终止试验，并应记录100击时的实际贯入深度。1.7管桩不宜采用或慎用的地质条件1桩端持力层以上的覆盖层中含有较多且难以清除又严重影响打桩的孤石、风化球或其他障碍物；2桩端持力层以上的覆盖层中含有不适宜作桩端持力层且管桩又难以贯穿的坚硬夹层；3基岩面上没有合适持力层的岩溶地层；4非岩溶地区基岩以上的覆盖层为淤泥等松软土层，其下直接为中风化岩或微风化岩层；或中风化岩面上只有较薄的强风化岩层(俗称上软下硬、软硬突变）；5桩端持力层为遇水易软化且埋藏较浅的风化岩层；

6地下水或地基土对管桩的混凝土、钢筋及钢零部件有强腐蚀作用的岩土层。

关于持力层为强风化泥岩的问题。在广东地区，有这么一种情况出现：以强风化泥岩以及含泥量较多的强风化、全风化花岗岩层做持力层的管桩基础，收锤时发现不了什么问题，甚至做静载荷试验单桩竖向抗压承载力也能达到设计要求，但过了二三十天，若这根桩再做静载荷试验，发现单桩竖向抗压承载力降低，桩的沉降量加大；若进行复打，这些原先已收锤的桩，又可以打下去几十厘米甚至1～3米。究其原因，主要是桩尖附近进了水，强风化泥岩遇水就软化，含泥较多的强风化花岗岩体发生崩解，于是桩端土承载力大大降低。但又不全是这样，有的地区强风化泥岩为桩端持力层的管桩基础，不存在持力层软化而承载力减少的问题。青岛的同行们需要注意这一现象是否存在。广东新打桩规程对这种情况专门列了一条：当管桩基础的桩端持力层为强风化、全风化泥岩或其他遇水易软化或崩解的风化岩（土）层时，设计应注意下列问题：

1单桩承载力问题：此时的单桩承载力特征值应比常规情况下降低20%～30%，甚至更低；入土深度较短的桩，单桩承载力特征值宜通过试验桩确定。

2桩尖的密封性问题：应采用封口型桩尖，焊缝要连续饱满不渗水，且宜在施打过程中往桩孔底灌注高度为1.5～2.0m的C30细石混凝土。

3送桩深度问题：送桩深度不宜超过1.0m。以上主要指锤击式管桩基础，静压式管桩除了以上列出的六条外，还有两条不宜应用：现场地表土层松软承载力特征值≤100kPa且又未经处理因而容易发生陷机的地质条件；桩端持力层为中密～密实砂土层且其上覆土层几乎全是稍密～中密砂土层。1.8

管桩的选用原则（广东做法）1管桩（PHC桩、PC桩）适用于非抗震和抗震设防烈度6度、7度和8度的地区。

《建筑桩基技术规范》JGJ94–2008第3.3.2条抗震设防烈度为8度及以上地区，不宜采用预应力混凝土管桩（PC）和预应力混凝土空心方桩。2用于抗震设防烈度8度地区的管桩基础工程，宜选用AB型或B型、C型管桩，且所选桩型的各项力学指标应满足管桩基础的实际受力情况。3工程地质条件较复杂的管桩基础工程宜选用AB型或B型、C型管桩。4设计等级为甲级的管桩基础工程，宜选用AB型或B型、C型管桩，不得选用桩身合缝和端头有漏浆的管桩，不得选用φ300管桩。5在地下水或地基土对混凝土、钢筋和钢零部件有腐蚀的环境下应用的管桩基础工程，应选用AB型或B型、C型且桩身不得有漏浆的管桩，不得选用φ300管桩，同时应按有关规定根据不同的腐蚀性等级采用相应的抗腐蚀措施。6抗拔桩宜选用AB型或B型、C型管桩，不得选用φ300管桩，同时应按有关规定，选择合适的管桩接头型式以保证抗拔桩的工程质量。1用于弱腐蚀或中腐蚀环境下的管桩，其钢筋的内外保护层厚度均不应小于40mm（海港工程用管桩应按有关行业标准执行），所采用的预应力钢筋直径不应小于9.0mm；桩尖宜采用封口型。2在强腐蚀环境下，不宜采用管桩。当必须选用管桩时，应经试验论证，并采取可靠措施，确能满足防腐蚀要求时方可使用。3管桩基础应减少接头数量，宜采用单节管桩。若需接桩时，接头宜设置于微腐蚀性土中；位于中腐蚀土中的接头，接桩钢零部件应涂防腐蚀耐磨涂层或增加焊缝厚度，其腐蚀裕量不应少于2mm。1.9管桩基础的防腐蚀措施（广东做法）4在中腐蚀的环境下，管桩接头宜采用机械啮合接头，连接销、连接盒内应涂上或注入沥青涂料；焊缝坡口应焊满封闭；成桩孔底应灌注高为1.5～2.0m的C30细石混凝土。5在硫酸盐中腐蚀环境下应用的管桩，桩身混凝土应采用抗硫酸盐水泥，或应掺加矿物掺合料。在氯离子中腐蚀环境下应用的管桩，应掺加钢筋阻锈剂（但不得采用亚盐酸类的阻锈剂）和矿物掺合料。当有多类介质同时作用时，应分别满足各自的防护要求，但相同的防护措施不迭加。6桩承台的埋深不宜小于2.5m。当承台埋深小于2.5m时，桩身处于2.5m以上的部位宜加强防护，可在管桩表面涂刷防腐蚀涂层。关于管桩在强腐蚀环境下的应用问题广东标准：在强腐蚀环境下，不宜采用管桩。当必须选用管桩时，应经试验论证，并采取可靠措施，确能满足防腐蚀要求时方可使用。国标《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046–2008表4.9.5中和PH值为强腐蚀等级时不应采用预应力管桩。但在注6中提出：在强腐蚀环境下必须选用预应力混凝土管桩时，应经试验论证，并采取可靠措施，确能满足防腐蚀要求时方可使用。1.10管桩桩身竖向抗压承载力设计值

新广东打桩规程（5.2.6条）对Rp的规定：Rp＝ψc·fc

·A式中：Rp——管桩桩身竖向抗压承载力设计值（N）；

ψc——成桩工艺系数，PHC桩取ψc=0.7；

PC桩取ψc=0.75；

fc——管桩混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2），按国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010取值，

C80混凝土，取fc=35.9N/mm2

；

C60混凝土，取fc=27.5N/mm2

；

A——管桩截面面积（mm2）。

行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.3条规定：混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩的成桩工艺系数为ψc=0.85。

考虑到管桩经过重锤击打或强力抱压后桩身混凝土强度降低较多（最低达0.70）的特点，广东打桩规程将PHC桩ψc取0.7，PC桩ψc取0.75，比较符合实际，也是趋于安全的。

PHC桩的脆性要比PC桩大一些，故PC桩的ψc略高一些。

管桩桩身竖向抗压承载力设计值Rp与单桩竖向抗压承载力特征值是两个不同的概念，为了计算方便，常常将桩身竖向抗压承载力设计值Rp换算成相应的桩身竖向抗压承载力特征值Rpa：一般的做法是，Rpa＝Rp/1.35。按广东公式计算：

Φ500-100PHC桩：Rp＝3150kN

则：Rpa＝3150/1.35=2300kN

Φ500-125PHC桩：Rp＝3700kN

则：Rpa＝3700/1.35=2700kN

二、管桩基础的设计2.1管桩基础设计的主要内容2.2锤击管桩抗压承载力特征值计算2.3静压管桩抗压承载力特征值计算2.4锤击桩最小中心距的问题2.5单桩竖向抗拔承载力特征值2.6关于打桩收锤标准问题2.7管桩桩顶与承台之间的连接2.1管桩基础设计的主要内容1确定桩端持力层，预估基桩的有效长度；2确定单桩竖向承载力（特征值）；3布桩，但要遵从桩的最小中心距的限制；4选择沉桩设备，确定收锤（终压）标准；5必要时需计算桩的水平承载力或抗拔力；6必要时进行桩基础沉降或水平变位验算；7必要时进行桩基础抗震验算；8计算承台内力并验算其承载力；9确定构造要求和防腐蚀措施等。管桩基础设计的基本理念：1、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，一般取规范中较高的值作计算值（qsia）管桩的打入深度要比预制方桩更深，因此，它比预制方桩的桩端阻力特征值要高得多。下面请看两张试桩资料：其中预应力管桩桩端进入所谓的中风化岩层，而预制方桩只能进入所谓的强风化岩层，相差数米，可见预应力管桩桩端阻力特征值与预制方桩端阻力特征值是大不一样的。2.2锤击管桩抗压承载力特征值计算2、管桩耐打，桩尖可进入N＝50～60的强风化岩层或密实的卵石层、密实的砂土层，经过剧烈的挤压，桩尖附近强风化岩（卵石层、砂层）的桩端阻力特征值提高到qpa=5000～6000kPa，甚至更高，比一般规范提供的数据提高50～100%。广东标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003取qpa=4000～7000kPa。

3、广东省新打桩规程的管桩单桩竖向承载力特征值的计算公式原则上采用行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94–2008提供的桩侧摩阻力和桩端阻力极限值的二分之一乘以侧摩阻力修正系数和端阻力修正系数而成。

广东新打桩规程的经验计算公式

Ra=UpΣξsi·qsia·l

i+ξp·qpa·Ap

Ra——管桩单桩竖向承载力特征值；

ξsi

——管桩第i层土（岩）的侧摩阻力修正系数；

ξp——管桩的端阻力修正系数；

qsia——管桩第i层土（岩）的侧摩阻力特征值；

qpa——管桩的端阻力特征值；

Ap——桩尖水平投影面积；当为开口型桩尖时，仍按封口型桩尖的水平投影面积计算。锤击管桩侧摩阻力及端阻力修正系数注：1、本表数值仅适用于直径≤600mm的管桩基础；

2、选取ζsi和ζp时，应综合考虑桩长、土（岩）的标贯值N、持力层岩土的性质、桩端进入持力层深度、锤重及收锤标准等因素。

3、当桩长≥60d时，ζp宜取中低值；当桩长≤20d且桩端进入N＞50的非遇水易软化的强风化岩层，ζp可取高值，或通过试打桩试验确定。土（岩）的类别桩侧摩阻力修正系数值ζsi桩端阻力修正系数值ζp粘性土0.95～1.051.20～1.30粉土、粉砂0.95～1.051.15～1.30砂土（粉砂除外）0.95～1.051.00～1.15砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石1.00～1.101.00～1.20花岗岩残积土0.80～0.900.90～1.00全风化（强风化）岩（30≤N＜50）1.00～1.101.00～1.20强风化岩（N≥50）1.00～1.101.00～1.35

管桩侧摩阻力特征值的经验值qsia（kPa）

土（岩）的名称土（岩）的状态桩侧摩阻力特征值qsia填土11～15淤泥7～10淤泥质土11～15粘性土IL＞1（流塑）0.75＜IL≤1（软塑）0.50＜IL≤0.75（可塑）0.25＜IL≤0.5（硬可塑）0＜IL≤0.25（硬塑）IL≤0（坚硬）12～2020～2727～3535～4343～4949～52粉土稍密中密密实13～2323～3333～44粉、细砂稍密中密密实12～2424～3333～44中砂稍密中密密实16～2727～3737～47粗砂稍密中密密实21～3737～4747～58土（岩）的名称土（岩）的状态桩侧摩阻力特征值qsia砾砂中密、密实58～69圆砾、角砾中密、密实80～100碎石、卵石中密、密实100～150花岗岩残积土粘性土IL＞0.750.25＜IL≤0.75IL≤0.2515～2525～3535～40砂质粘性土IL＞0.750.25＜IL≤0.75IL≤0.2525～3030～4040～45砾质粘性土IL＞0.750.25＜IL≤0.75IL≤0.2535～4040～4545～50全风化（强风化）岩30≤N＜5050～100强风化岩N≥5080～150注：1、对于尚未完成自重固结的土类，不计算其侧摩阻力；

2、N为修正后的标准贯入击数；

3、软质岩可取中～低值，硬质岩可取中～高值。管桩端阻力特征值的经验值qpa（kPa）

4000～5500N≥50强风化岩3000～400030≤N＜50全风化（强风化）岩5200～65004000～5500中密、密实碎石、卵石4700～57003500～5000中密、密实角砾、圆砾4500～52003000～4700中密、密实砾砂

4800～55004200～50003700～42002800～3700中密、密实粗砂

3700～45003200～40002700～35002000～3000中密、密实中砂

2700～34002200～29001800～24001300～1900中密、密实细砂

1900～27001500～22001000～1500700～1100中密、密实粉砂

1300～22001000～1800800～1500500～1200中密、密实粉土

3000～34002700～30001900～27001300～1900IL≤0.25

1800～22001400～18001200～1600800～12000.25＜IL≤0.50粘性土h＞3016＜h≤309＜h≤16h≤9管桩端阻力特征值的经验值qpa桩入土深度土（岩）(m)的状态土（岩）名称注：1.N为修正后的标准贯入击数。N愈大，qpa取值愈大。

2.粘性土、砂土及碎石类土中桩的端阻力特征值取值，应综合考虑土的密实度、桩端进入持力层的深径比hb/d（hb为桩端进入持力层的深度，d为管桩外径），土愈密实、hb/d愈大，qpa取值愈高。

3.当桩长≤20d且桩端进入N＞50的非遇水易软化的强风化岩层,

qpa可取高值。管桩因为耐打，穿透力强，桩尖附近岩土的端阻力特征值有时可高达10000kPa，所以广东新打桩规程中单桩竖向抗压承载力特征值估算公式，虽然比传统公式提高了30～50％以上，但还是有人认为偏低，特别是桩长小于10m的短桩，有时确实承载力很高，因技术规程并不是反映最高水平的，加上有些勘察单位感性认识不够，桩端岩土特征值一般取值较低，故计算值与实际值还是有一定的差距，因此通过试打桩和静载荷试验来确定单桩承载力特征值是最好最基本的方法，特别是桩长小于15米的短桩，应多做静载荷试验。另外，希望各位多积累本地经验和试验数据，为以后建立当地的计算经验公式做准备。对承载力经验公式的总体评价：2.3静压管桩抗压承载力特征值计算原则上也用预制桩的常用公式：

Ra=UpΣqsia·

Li+qpa·AP但qsia和qpa可按行业标准《建筑桩基技术规程》JGJ94–2008提供的混凝土预制桩的设计参数的一半取值，不用设计参数修正系数进行提高。

静压桩与锤击桩主要区别：A静压桩：

1、只能穿透约2~3m密实砂层；

2、桩尖只能进入强风化岩表面；

3、静压桩比锤击桩约短1.5~4.0m。B锤击桩：

1、重型柴油锤可穿透5~6m厚的密实砂层；

2、桩尖可进入强风化岩层1~2m。

同样条件下静压管桩单桩竖向承载力特征值约为锤击桩的0.7~0.8倍(短桩)，0.8~0.9倍(中长桩)。2.4锤击桩最小中心距的问题

原广东省管桩规程注:1桩的中心距指两根桩横截面中心点之间的距离；

2

d为管桩外径。桩基情况桩的最小中心距独立承台内桩数超过30根，大面积群桩。4.0d独立承台内桩数超过9根，但不超过30根；条形承台内排数超过2排。3.5d其他情况3.0d新的广东省打桩规程:

相邻桩中心距的要求注:（1）相邻桩中心距指两根相邻桩截面中心点之间的距离；（2）d为管桩外径；（3）当采用减少挤土效应的措施时，相邻桩的中心距可适当减少，但不得小于3.0d。桩基情况相邻桩中心距要求独立承台内桩数超过30根；大面积群桩。不宜小于4.0d独立承台内桩数超过9根，但不超过30根；条形承台内排数超过3排。不宜小于3.5d其他情况不得小于3.0d《建筑桩基技术规范》JGJ94–2008对闭口预应力混凝土空心桩基桩的最小中心距的规定：土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基其他情况挤土桩非饱和土、饱和非粘性土4.0d3.5d饱和粘性土4.5d4.0d2.5单桩竖向抗拔承载力特征值

广东规程：Rta=UpΣλi·ζsi·qsia·li+0.9Gp

式中Rta——单桩竖向抗拔承载力特征值；

Up——管桩桩身外周长；

λi

——抗拔摩阻力折减系数，可按下表取值；

ζsi

——管桩第i层土（岩）的侧阻力修正系数值；

qsia

——管桩第i层土（岩）的侧阻力特征值；

li

——管桩穿越第i层土（岩）的厚度；

Gp

——管桩自重，对地下水位以下部分应扣除水的浮力。土（岩）的类别

λi

强风化岩、花岗岩残积土0.50～0.70砂土0.50～0.70粘性土、粉土0.70～0.80注：桩长与桩径比小于20时，λi取较小值。抗拔摩阻力折减系数λi

管桩基础的单桩竖向抗拔承载力除应符合上述规定外，尚应符合下列规定：

Qt≤бpc

·A

式中Qt——相应于荷载效应基本组合时单桩竖向拔力设计值；

бpc——管桩混凝土有效预压应力值；

A——管桩横截面面积。2.6关于打桩收锤标准问题1收锤标准*收锤标准应包括最后贯入度、桩入土深度、总锤击数、每米锤击数及最后一米锤击数等；*主要控制指标：桩端持力层、最后贯入度或最后一米锤击数等；*桩端持力层作为定性控制；最后贯入度作为定量控制；*最后贯入度不宜太小也不宜太大，一般控制在每击2～4mm。

2每根桩的总锤击数及最后一米锤击数广东有以下规定：（1）PC桩总锤击数不宜超过2000，最后一米锤击数不宜超过250；（2）PHC桩总锤击数不宜超过2500，最后一米锤击数不宜超过300；目的：为了保护桩身和柴油锤。设计失误所造成的事故

某地一工程，φ500-100管桩基础，单桩设计竖向承载力标准值（特征值）Ra=1800kN，地质情况：0～25m，软土层；25～26m强风化砂岩，再下面就是中风化岩，管桩怎么也打不下。用D50柴油锤施打。设计要求的收锤标准：15mm/10击（略小一些），总锤击数不得少于1000击。试打桩情况：0～25m，总锤击数不超过100击；按设计要求，最后1m就要900击才行，结果不是桩头击碎，就是桩身下面2/3处击断。

后来，施工方提出意见，设计方减至总锤击数不得少于700击，结果还是打烂。

我的意见：在这种地质条件下，总锤击数不是控制因素，最后1m锤击数才是控制因素。最后1m锤击数达到250～300击就不要再打了。这样，桩身、桩头就不会击碎。静载荷试验结果，承载力达到设计要求。广东打桩规程对管桩桩头与承台的连接作了较大的变动，不采用预应力钢筋直接锚固在承台内的方法，而是采用锯桩头后，用桩顶填芯混凝土中埋设连接钢筋的连接方法。采用插筋连接方法的优点：施工方便；解决桩顶20-30cm混凝土易开裂的问题。2.7管桩桩顶与承台之间的连接

管桩顶部与承台之间的连接采用桩顶填芯混凝土中埋设连接钢筋的联结方式，应符合下列规定：1桩顶嵌入承台内的长度不应小于50mm且不应大于100mm。2填芯混凝土应是无收缩混凝土，其强度等级不得低于C30。填芯混凝土深度：承压桩不得小于2d且不得小于1.2m；抗拔桩应按有关规定计算确定，且不得小于2.0m。3连接钢筋数量不宜少于4根，埋入填芯混凝土部分的箍筋应为φ6@200（4根连接钢筋）或φ8@200（多于4根连接钢筋）。4埋入桩顶填芯混凝土中的连接钢筋长度应与桩顶填芯混凝土深度相同。5承压桩的连接钢筋数量和规格，可按下列规定采用：4φ14（φ300桩）、4φ16（φ400桩）、4φ20（φ500桩）和4φ25（φ600桩）。6连接钢筋锚入承台内的长度：承压桩不宜小于30倍钢筋直径；抗拔桩不得小于40倍钢筋直径。抗拔桩的桩顶填芯混凝土长度和连接钢筋总公称横截面积可按下列公式计算：

式中：

La——桩顶填芯混凝土长度，不应小于2.0m；As——管桩内孔受拉钢筋总公称横截面积（mm2）；Qt——相应于荷载效应基本组合时单桩竖向拔力设计值；fn——填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度设计值，宜由现场试验确定。当缺乏试验资料时，C30的掺微膨胀剂的填芯混凝土fn可取0.30～0.35MPa；

Upn——管桩内孔圆周长（m）；

fy

——钢筋的抗拉强度设计值。三、管桩基础施工的几个问题

3.1锤击管桩施工流程图3.2关于打桩锤的选择问题3.3关于桩帽和桩垫的问题3.4锤击管桩的施工要点3.5关于静压桩机的选择3.6关于桩身允许抱压压桩力3.7静压桩单桩极限承载力与终压力的关系3.8终压控制条件3.9静压桩设计施工总体思路3.10成桩桩身完整性和单桩承载力的检测3.1锤击管桩施工流程图3.2关于打桩锤的选择问题

柴油锤的种类及型号：导杆式——活塞不动，汽缸上下冲动。筒式——汽缸不动，活塞上下冲动。我国90%以上用筒式柴油打桩锤打桩锤的种类有：柴油锤和液压锤导杆式柴油锤的主要生产厂家：江苏东达工程机械股份有限公司筒式柴油锤的主要生产厂家：上海工程机械厂有限公司、广东力源液压机械有限公司等柴油锤的代号筒式柴油锤国产锤的代号：如D46、D36……

D表示筒式柴油锤，数字表示冲击体重量（kN）；主要产品有：D36、D46、D62、D80和D100。还有特大型的筒式柴油锤：D128、D138、D160、D180和D220。筒式柴油锤外国锤的代号：如D62、K45、MH72……

字母表示厂家名第一个字母，数字表示冲击体重量（kN）；D62表示德国德尔麦克厂的产品（DELMAG）K45表示日本神户制钢所产品（KOBELCO）MH72表示日本三菱重工株式会社产品（MITSUBISHI）导杆式柴油锤的代号：如DD40、DD63……主要产品有：DD25、DD32、DD40、DD62和DD80。

柴油锤的选择：可参照《建筑桩基技术规范》JGJ94–2008附录H：《锤击沉桩锤重的选用表》选用。广东的经验是：Ø300的管桩：D25~D36柴油锤Ø400的管桩：D36~D50柴油锤Ø500的管桩：D50~D62柴油锤Ø600的管桩：D62~D80柴油锤利用试打桩配合高应变动测法来选择打桩锤和验证打桩锤。本人选择柴油锤的经验方法：1、先从保证单桩承载力能达到设计要求来初选柴油锤：D＞

0.01Qu或D＞0.02Ra（注：Qu、Ra的单位是kN）如Ra=2200kN，则D＞0.02Ra=44kN，那么柴油锤最少应该是D46锤。2、再考虑桩的长度即桩重来调整锤的选择：一般按D≥（0.5~0.4）WP来估算.WP整根桩的重量如果桩比较短用D46锤，如果桩较长则选用D623、还得根据施工单位的现有设备来综合考虑。衡量选锤合理性的主要标志：1能保证桩的承载力达到设计要求；2在开2-3挡油门下能顺利将桩打入设计深度；3打桩的破损率能控制在1%左右；4满足设计要求的最后贯入度为20-40mm/10击；5每根桩总锤击数宜在2000击以内，最后一米沉桩锤击数不宜超过250击。B液压锤液压打桩锤将逐步替代柴油锤。目前我国应用管桩的地区除市区外大多采用柴油锤打桩。柴油锤有其优越的一面，但也存在油烟及噪音污染等缺点。日本在二十年前就淘汰了柴油锤，使用液压打桩锤。液压打桩锤无油烟污染，其锤击噪音要比柴油锤降低30分贝左右，而且锤击能量大小选择余地大，从7t～35t都有，落距从20cm～150cm可自动无级调节，不过其价格比柴油锤贵。随着社会文明的进步和经济的发展，用液压锤替代柴油锤势在必行，这也是国家工业水平和文明程度的象征，所以，现在提出“逐步淘汰柴油锤”的口号应是该提的时候了。3.3关于桩帽和桩垫的问题柴油锤的桩帽对桩帽和桩垫的要求：A桩帽形状和尺寸应按规定制作；B桩帽大小和管桩直径要匹配，一个桩帽配一种直径的桩，不能戴“博士帽”，不能“一锤打天下”；C桩垫层厚度经锤击压实后应为120～150mm，且应在打桩期间经常检查，及时更换或补充。3.4锤击管桩的施工要点1合理选锤、重锤低击；2合理组织打桩顺序；3正确适宜地确定打桩收锤标准；4桩帽大小要适宜，垫层软硬要适度，厚度要保证；5桩身要直，防止偏打；6接头焊接质量要保证；7在较厚粘性土层中宜连续一次性成桩；8开挖基坑时应小心谨慎，防止桩身倾斜。

3.5关于静压桩机的选择抱压式液压压桩机压桩机的选择：广东省标准《静压式预制混凝土桩基础技术规程》（征求意见稿）附录5：“选择静力压桩机参考表”可供参考。简易的选择方法：压桩机总重量为1.1倍桩身允许抱压压桩力再加40tf。

下面解释桩身允许抱压压桩力选择静力压桩机参考表压桩机型号项目160～180240～280300～360400～460500～600最大压桩力（kN）1600~18002400~28003000~46004000~46005000~6000适用管桩最小桩径300300400400500最大桩径400500500550600适用方桩最小边长300350400400450最大边长400450450500550单桩极限承载力（kN）1000~20001700~30002100~38002800~46003500~5500桩端持力层中密~密实砂层、硬塑~坚硬粘土层，残积土层密实砂层、坚硬粘土层，全风化岩层密实砂层、坚硬粘土层，全风化岩层密实砂层、坚硬粘土层，全风化岩层强风化岩层密实砂层、坚硬粘土层，全风化岩层强风化岩层桩端持力层标惯值N20~2520~3530~4030~5040~50穿透中密~密实砂层厚度m约22~33~44~55~63.6关于桩身允许抱压压桩力广东省《静压桩规程》（征求意见稿）提出的计算公式如下，目的是为了保护桩身，减少损坏：方桩：Pjmax≤1.1fcAPC管桩：Pjmax≤0.50（fce-σPC）APHC管桩：Pjmax≤0.45（fce-σPC）A

式中：Pjmax——桩身允许抱压压桩力；

fc——方桩桩身砼轴心抗压强度设计值；

fce——管桩离心砼抗压强度；

σPC——管桩砼有效预应力；

A——桩身横截面面积。注：顶压式压桩机的最大施压力或抱压式压桩机送桩时的施压力可比桩身允许抱压压桩力大10%。行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94－2006（报批稿）第7.5.4条与广东规程一致：

方桩：Pjmax≤1.1fcA（7.5.4-1）PC管桩：Pjmax≤0.50（fce-σPC）A（7.5.4-2）PHC管桩：Pjmax≤0.45（fce-σPC）A（7.5.4-3）

式中：Pjmax——桩身允许抱压压桩力；

fc——方桩桩身砼轴心抗压强度设计值；

fce——管桩离心砼抗压强度；

σPC——管桩砼有效预应力；

A——桩身横截面面积。注：顶压式压桩机的最大施压力或抱压式压桩机送桩时的施压力可比桩身允许抱压压桩力大10%。行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94－2008将原报批稿中的第7.5.4条文取消，但留下了其他一些手尾和痕迹：第7.5.8条3款：抱压力不应大于桩身允许侧向压力的1.1倍。第7.5.13条5款：送桩的最大压桩力不宜超过桩身允许抱压压桩力的1.1倍。这叫设计人员“丈二和尚摸不着头脑”！广东最新的桩身允许抱压压桩力公式方桩：

PJmax

≤1.05fcA

PC桩：

PJmax

≤

1.00fcA

PHC桩：PJmax

≤0.95fcA

顶压或送桩时的终压力可比PJmax大10%

砼强度

PJmax

等级

桩规格(mm)

C30

C35

C60

(PC)

C70

(PC)

C80

(PHC)

300×300

1350

1580

——

——

——

350×350

1840

2150

——

——

——

400×400

2400

2810

——

——

——

Φ300－70

——

——

1390

1610

1720

Φ400－90

——

——

2410

2790

2990

Φ400－95

——

——

2500

2890

3100

Φ500－100

——

——

3450

3990

4280

Φ500－125

——

——

4050

4680

5020

Φ550－100

——

——

3890

4490

4820

Φ550－120

——

——

4460

5150

5530

Φ600－110

——

——

4560

5380

5770

Φ600－130

——

——

5280

6100

6540

3.7静压桩单桩极限承载力与终压力的关系

静压桩的单桩极限承载力与施工的终压力不能等同起来，有人以为静压桩施工时压多少力就能得到多少承载力，或者认为静压桩的单桩承载力（特征值）就是施工终压力的一半。这是一个认识上的误区，外行人讲的话。两者是两个不同性质的力，但又有一定的联系，应加强对两者关系的研究。极限承载力与终压力经验关系

（广东地区经验公式）

当6m≤L≤8m时，Qu＝2Ra＝（0.60～0.80）Pze

8m<L≤15m时，Qu＝2Ra＝（0.70～1.00）Pze

15m<L≤23m时，Qu＝2Ra＝（0.85～1.05）Pze

L>23m时，Qu＝2Ra＝（1.00～1.15）Pze

式中：

L——静压桩的入土深度；

Qu

——入土部分的静压桩竖向极限承载力；

Pze

——终压力值；

Ra——单桩竖向承载力特征值。

注解：本公式适宜于端承摩擦桩或摩擦端承桩，不适用于摩擦桩或端承桩。举例：当L=6m的超短桩时，取Qu

=0.6Pze

则Ra=Qu/2=0.3Pze

=Pze/3.3若Pze

=3300kN，则Ra=1000kN如果按2倍的关系计算：则Ra=3300/2=1650kN设计师若按Ra=1650kN来设计的话，怎么施工都达不到这个要求，如果任意提高压桩力，那么管桩桩身就破损。本公式的用途：1已知终压力、桩的入土深度及桩周土质情况，可以很快估算出该桩的单桩竖向承载力特征值。

L=6m，Qu=0.6Pze

Ra=Qu/2=0.3Pze=Pze/3.3

若Ø=500的管桩Pze=5500kN，则Ra≤1660kN

若Ø=400的管桩Pze=3300kN，则Ra≤1000kN2已知单桩竖向承载力特征值、土质情况及根据工程地质资料判断桩的入土深度，可很快求得需要的终压力值。若：Ra＝1200kN，L＝8m则：Qu＝2Ra＝0.8Pze＝1200kN×2＝2400kNPze＝2400kN/0.8＝3000kN≤Pjmax

3.8终压控制条件1对于摩擦桩，按设计桩长控制。2对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，可按终压力控制：L>23m时，

Pze=2.0Ra

复压1～2次

15m<L≤23m时，Pze=（2.0～2.4）Ra

复压2～3次

8m<L≤15m时，Pze=（2.2～3.0）Ra