预应力管桩基础抗拔设计实例

预应力混凝土管桩试桩案例分析发布时间：2021-05-13T13:57:37.173Z 来源：《建筑实践》2021年2月第4期作者：丁志洋[导读] 本文通过南通市某工程实例，根据桩基规范和地区经验计算预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力，丁志洋江苏省纺织工业设计研究院有限公司南通勘察分公司主要从事岩土工程勘察工作江苏省南通市邮编226001摘要本文通过南通市某工程实例，根据桩基规范和地区经验计算预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力，并将计算结果与试桩检测结果作了对比及误差原因分析，针对本地区地层沉积特征，提出了试桩设计和施工处理措施，以供参考。

关键词：预应力混凝土管桩；处理措施；设计试桩；软弱夹层1前言南通地处长江口地区，自白垩纪后，长期隆起剥蚀，直到中新世末，新构造运动使区内普遍下降，形成了新近纪——第四纪的松散沉积。

区内除南侧狼山附近出露泥盆纪砂岩外，其余均被第四纪沉积物覆盖，由于第四纪沉积物丰富，沉积作用较强，其厚度一般可达200~300m。

其中上层段埋深约45~67m，底部一般为灰色粉细砂或砂土，向上为灰褐色亚黏土与粉砂土互层，顶部为灰黄色亚黏土、亚砂土、局部为砂土。

目前南通地区城镇化进程加快，对荷载较大的建筑物优先考虑桩基础，其中预应力混凝土管桩运用较多，一般采用上层段中粉砂层作为桩端持力层，粉砂层中多半夹有薄层粉质黏土，桩基如何合理的设计和施工，充分发挥桩基承载力，减少桩数，节约工程造价，意义重大。

2工程概况某学校项目位于南通市崇川区，共两个单体，学生食堂公寓楼3～7层，学生创业基地9层，采用桩基础，上部为框架剪力墙结构，单柱最大荷载约7000kN。

3工程地质概况根据地勘资料，在钻孔深度30.0m内地基土根据土的成因和物理力学性质的差异，将本次勘探深度范围内的土层分成7个工程地质层，自上而下分述如下：层1素填土、层2黏质粉土夹粉质黏土、层3粉砂夹砂质粉土、层4砂质粉土夹粉砂、层5粉砂夹细砂、层6粉质黏土夹黏质粉土、层7粉砂夹砂质粉土。

某工程抗拔桩设计杨意德(福州市建筑设计院350001)〔提要〕本文介绍某工程抗拔桩设计，并对抗拔桩设计的若干问题作了探讨。

〔关键词〕抗拔桩，抗拔承载能力The Design of Uplift Piles for a BasementAbstract: In this paper, the design of uplift piles is introduced and several issues about design of uplift pile are commentedKey words : uplift pile , uplift bearing capacity1工程概况某工程位于福州湖东路东段，北临五四河、南朝湖东路，建筑面积65000m2，室内±0.00相当于罗零标高7.50m，室外地面标高为-0.15m。

主楼分南、北两楼，南楼地下一层、地上二十九层，北楼地下二层、地上三十三层，南、北两楼地下室与四周大面积二层纯地下车库连成一体。

主楼基础采用Φ800冲孔灌注桩加桩底压桨。

北楼裙房地下室和室外二层地下车库部分由于没有足够的荷载重量，抗浮稳定不满足要求，需要设置抗拔桩。

经分析采用Φ600和Φ700两种桩径冲孔灌注桩作为抗拔桩，能解决地下室抗浮问题。

2地质概况和地下室抗浮设防水位确定根据钻探，场地土层自上而下分布详表1。

表1 场地土层分布地下水按埋藏条件可分为上层滞水和承压水两种。

上层滞水主要埋藏于杂填土中，受大气降水和地表水补给，并与五四河有水力联系。

勘探期间场地平均标高约6.0m（罗零，下同）,钻孔混合水稳定水位为4.25-5.18m，近几年地下水最高水位 5.7m。

下部承压水埋藏于⑹、⑻、⑾等层。

承压水虽和上层滞水有水力联系，但由于含水层埋藏深度超过20m，不直接影响地下室的上浮稳定。

地下室抗浮设防水位应是建筑物设计使用年限内可能产生的最高地下水位。

由于福州地区缺少长期地下水观测资料，要准确确定抗浮设防水位还比较困难，目前只能根据近期地下水调查资料和周围地下水补给、排泄条件预测可能出现的最高水位。

预应力管桩在抗拔桩中的应用实录朱陆明沈永根(1．浙江大学新宇集团浙江恒业房地产开发公司2．浙江有色建设工程有限公司)摘要针对四个预应力混凝土管桩作为抗拔桩应用的工程实例中出现质量问题，别离从管桩作为抗拔桩的设计计算、施工方式、管材强度、管桩连接及构造要求等方面加以深切剖析，找出出现质量问题的原因，得出管桩作为抗拔桩使历时须在管桩端板处加筋锚固，同时设计时对抗拔荷载取值应按最不利情况考虑，另外做永久性抗拔桩时，在管桩的端板连接处，要保证焊接质量，同时作必要的防锈处置。

关键词预应力管桩抗拔桩补筋锚固1 抗拔管桩的应用现状我国于1985年在广东省第一次施打应用PHC桩，至1994年全省大小管桩厂有5O多家，年产管桩达400万米，占建筑桩基用量的1／3。

1995年浙江省工业与民用建筑基础中开始大量采用管桩，2003年省内管桩年产达到4200万米。

管桩基础具有以下特点：一是适合浙江省海相沉积地域的地质条件；二是工期短、造价低。

大量管桩基础工程中管桩作为永久性承压桩，对管桩作为抗拔桩目前各设计单位观点不同，多数意见持慎用或不用的想法。

最近几年来已有一些工程在业主要求降低工程造价的压力推动下，将管桩作为临时抗拔桩或丙级建筑物的准永久性抗拔桩，其中所谓的临时抗拔桩是指建筑物含1～2层地下室，在建筑物施工完成大部份地下室结构浇筑后至建筑物结构全数施工完之间的较长一段时间内，因降雨等因素引发地下水位的突变，致使建筑物基桩经受较大的抗拔荷载，此期间的抗拔荷载与已完成的上部结构自重成反比，与地下水位的高低成正比。

此类工程主要为中、低、中高层管桩基础的民用建筑物。

所谓的准永久性抗拔桩是指建筑物施工完乃至未有利用荷载期间或利用中需要清理该建筑物时管桩基础仍经受较大抗拔荷载。

此类工程主要有大型地下车库、大型污水处置池。

目前象杭州市区用管桩作为临时抗拔桩的建筑物相当普遍，作为准永久抗拔桩的工程最近几年来明显增多。

实际应用中总有很多工程因某个环节疏忽致使地下室出现不同程度的质量事故。

预应力混凝土管桩抗拔承载力计算摘要：介绍了预应力混凝土管桩抗拔承载力的计算过程和需要考虑的方面。

关键词：预应力混凝土管桩；抗浮；抗拔Abstract: the article introduces the prestressed concrete pipe pile bearing capacity of the process and pull out of the need to consider.Keywords: prestressed concrete pipe pile; Anti-uplift; Resistance to pull1工程概况预应力管桩由于单桩承载力高、施工便捷、造价较低、桩身质量稳定而广泛用于基础工程。

将其用于抗拔桩使用时，在有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，抗裂性能好，从而提高了桩身的耐久性。

XX广场位于上海市浦东新区，川沙路东侧，庙港绿地南侧，浦东运河西侧。

总建筑面积52575.6平方米，地上建筑面积24407.7平方米，地下建筑面积28167.9平方米。

地下两层，地上3～5层。

基础采用桩基础。

根据岩土工程勘探报告，预制桩的设计参数如表1所示。

单桩承载力设计参数表1根据本工程的特点，通过对比后，最终确定抗拔桩采用PHC500AB100-27，参考图集为《预应力混凝土管桩》（图集号10G409）。

2PHC管桩抗拔设计2.1土体提供的竖向抗拔承载力计算根据表1，桩端持力层为⑦1层砂质粉土，可得出PHCAB500管桩单桩抗拔承载力设计值Rtd=680kN。

2.2桩身结构强度验算抗拔桩竖向承载力除了满足桩土相互作用的抗拔承载力外，还需满足PHC 管桩自身桩身结构强度要求。

根据国标图集《预应力混凝土管桩》（图集号10G409）式6.4.2，Ao=A+[（Es/Ec）-1]Ap=3.14X(5002-3002)/4+(2X105/3.8X104-1)X11X90=129820mm2 σce=6.59MPaNk=σceAo=855kN试桩时按不出现裂缝控制时Nk=(σce+ftk)Ao=(6.59+3.11)X129820=1259kN2.3接桩焊缝连接强度验算上下节管桩之间的接头连接做法一般分为机械快速接头和坡口对接围焊接头两种，上海地区常用做法是坡口对接围焊接头。

预应力管桩抗拔桩抗裂如何验算？浏览次数：53日期：2010年7月3日11:35摘要：以上海某工程为例说明。

对抗拔桩需进行裂缝核算。

以Rd´＝630kN为例，采用抗拔桩PHC B 400 80 30（9Ф10.7）（上海预应力管桩图集，即：桩径400mm，壁厚80mm，桩长30m）。

由于预应力主筋采用强度标准值为1420MPa的异型钢棒，张拉控制应力σcon＝0.7f Ptk＝0.7×1420＝994MPa，则抗拉力设计值N＝9×π×10.72/4×994/1000＝804kN＞630kN，满足要求。

抗裂验算分二级考虑。

按一级严格不出现裂缝考虑：混凝土有效预压应力σ＝7.15MPa，由于π×（4002－2402）/4×7.15/1000＝574.7kN＜630kN，则不能满足。

此时按二级一般要求不出现裂缝考虑：（1）不考虑预应力钢筋时对C80混凝土，f t＝2.2MPa（f tk＝3.11MPa），则（2.2＋7.15）×π×（4002－2402）/4/1000＝751.6kN＞630kN，能够满足要求；（2）试桩时要求达到极限承载力630×1.6＝1008kN。

根据变形协调条件：Δσc/E c＝Δσp/E p，有Δσp＝Δσc×E p/E c=（7.15＋3.11）×2×105/（3.8×104）＝54MPa，考虑预应力筋的存在，则f＝Δσp×A p＋Δσc×A c＝54（9×π×10.72/4）/1000＋（7.15＋3.11）[π×（4002－2402）/4－9×π×10.72/4]/1000＝860.1kN＜1008kN，则试桩将出现裂缝。

裂缝计算时σsk=（1008－7.15A te）/（A S+A P），计算得ωmax＝0.65mm，由于试桩是短期拉拔，短期裂缝ω＝ωmax/1.5＝0.43mm，基本满足要求0.4mm的规范要求。

预应力混凝土管桩在人防工程中的应用1工程概况本工程位于昆明市区，为单建式人防地下室, 该地下室平时为汽车库，战时为6级二等人员掩蔽工程，总建筑面积为2430m2，工程本工程结构采用钢筋混凝土梁板式楼盖体系。

地下室底板面标高为-4.2m，顶板面标高为-0.6m，覆土厚度为0.6m。

土层情况见表1。

q sik——管桩桩周极限侧阻力标准值q pk——管桩极限端阻力标准值场地浅层地下室为孔隙型潜水，补给源主要为大气降水，勘察期间测得钻孔稳定水位埋深在地下0.4~1.8m之间。

由于地下水为较高,结构本身自重不能抵抗地下水的浮力,所以该结构基础设计要进行抗浮计算。

2抗浮整体设计计算2.1抗浮工况结构进行抗浮分析计算时，考虑了三种工况：1)施工阶段：地下室正在施工中，要求在施工阶段采取可靠的降排水措施，所以设计不考虑施工阶段的浮力作用；2)施工完毕还未使用阶段: 顶板已施工完毕，覆土尚未回填,地面景观绿化还未开始施工这时侯就已经停止降排水, 估计届时最高地下水位为地表下1.8m，以此作为抗浮计算水位，抗浮安全系数取1.2；永久荷载分项系数取0.9;3)使用阶段：地面景观绿化已施工完毕正常使用阶段, 按地勘报告提供的最高地下水位来计算水浮力,以地表下0.4m作为抗浮计算水位，抗浮安全系数取1.2；永久荷载分项系数取0.9;经计算比较以第三种情况为最不利情况,选取第三种情况进行计算。

2.2抗浮桩型的选取预应力管桩方案具有以下优点：承载力高，根据岩土勘察报告，管桩q sik平均为50Kpa；经济性好，根据桩基施工单位报价，而PC-400（95）管桩为140元/m；由于管桩为预制桩,混凝土为压应力或零应力，工作状况合理，充分利用了管桩的预应力优势。

结合工程实际、当地供货情况、施工水平和工期的要求，确定预应力管桩为工程的抗拔桩。

3抗拔桩设计设计选用PC-B400（95）桩型，由于在枯水工况下桩须承受压力作用，故选用层⑧粉砂层作为桩端持力层，设计桩长为12m，在自然地坪施打，送桩至地下室底板下设计桩顶标高。

预应力管桩基础抗拔设计实例分析The Structure design and analy of one prestressed pipe pile foundation杨明（广州市城市规划勘测设计研究院，510060）（Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute,510060）摘要：在根据中国移动南方基地项目的地质实际情况而整体采用预应力管桩基础的前提下，部分建筑的局部位置需采取基础抗拔处理，基于工程进度需要等方面的原因，虽预应力管桩的抗拔承载力不高，仍将其应用到本工程中。

本文对预应力管桩的抗拔设计原理作了介绍，并对桩头连接等结构节点的处理进行了阐述。

关键词：管桩、抗拔设计、桩头连接节点Keywords：Pipe pile Design of the uplift Pile head connection node经过约二十年来的推广，预应力管桩由于其具有造价低廉、工艺成熟、施工便捷、质量可靠等优点，在广东地区得到广泛的应用，与人工挖孔桩、冲（钻）孔桩并列为广东地区的三大常用桩型，特别是在表层土质差、岩层埋深较大的多层、小高层建筑中被当作首选桩基础型式。

由于预应力管桩具备有效单位面积承压强度大的特点，通常都是用来作抗压桩设计，较少拿来作抗拔桩设计。

在“中国移动南方基地项目”基础设计中，因项目特除需要而局部采用预应力管桩作抗拔桩来处理地下室抗浮问题，并对预应力桩的抗拔性能进行分析及计算。

1 工程概况“中国移动南方基地项目”位于广州市天河科技园高唐基地内，为基地IT产业组团的一个组成部分，属于研发产业及其配套建筑项目，共有二十多幢多层建筑，总建筑面积：265760m2。

根据《岩土工程勘察报告》显示，场地属丘陵缓坡地段，起伏较大，土层自上而下分别描述见下表1。

在综合考虑场地特点、基础方案的安全可靠、经济适用及施工工期等情况后，地块所有建筑整体采用静压预应力管桩基础。

预应力高强度混凝土管桩抗拔设计摘要：预应力高强度混凝土管桩作为新时期的一种基桩，具有诸多的优点，目前在城市建筑工程施工中得到广泛的应用。

本文对预应力高强度混凝土管桩的强度和裂缝的公式进行了分析，并结合工程实例探讨了预应力高强度混凝土管桩的抗拔设计，为工程应用提供参考。

关键词：预应力高强度混凝土管桩；公式分析；力学性质；抗拔设计1管桩应用预应力高强度混凝土管桩内的钢筋不像预制方桩由计算需要配置的，而是为了桩在运输和吊装就位时不易破裂及满足相应规范构造要求而配置的。

预应力高强度混凝土管桩按桩身混凝土有效预应力值或其抗弯性能分为a型、ab型、b型和c型四种，其力学性能和构造详图在图集中明确规定。

2公式分析在抗拔桩的设计过程中，抗拔桩的竖向抗拔承载力除了要满足桩土相互作用的抗拔承载力要求外，还需满足桩身结构承载力的要求。

各个地区结合当地的工程实际情况，各自规定了预应力高强度混凝土管桩的抗拔计算公式。

不少学者结合试验和理论模型对phc 作为抗拔桩承载性能的机理进行了广泛的探讨。

以下结合沿海地区进行其公式介绍。

（1）预应力高强度混凝土管桩的桩身受拉承载力设计值验算：n≤fpyap式中：ap为预应力筋的面积；fpy为预应力筋的抗拉强度设计值。

预应力高强度混凝土管桩的剖面详见图1。

图1 管桩结构配筋图（2）对预应力高强度混凝土管桩的各个参数进行初步推导：预应力筋控制张拉应力：σcon=0.7σptk，其中σptk为预应力筋抗拉强度标准值。

预应力高强度混凝土管桩的预应力钢筋（sbpdl1275/1420）的抗拉强度标准值低限为1420mpa。

则钢筋控制张拉应力至少为：σcon=0.7×1420=994mpa；phc桩的预应力筋初始预应力为：σps=ecacσcon/（ecac+epap）；预应力高强度混凝土管桩混凝土初始预应力为：σcs=σpsap/ac。

混凝土徐变和收缩后的预应力损失值：σlc=[σpsepσ+epεsecσps]/[ecσps+epσcs（1+/2）]其中：为预应力高强度混凝土管桩混凝土徐变系数，取为φ=2；εs=1.5×10-4为phc桩混凝土收缩系数。