管桩抗拔方案

空心预应力混凝土管桩抗拔设计的阐述空心预应力管桩由于工艺简明，施工方便，适用性广，造价低廉，在工程中已经得到了较为广泛的应用，由于其既作为抗压桩又作为抗拔桩，达到了缩短工期和降低投资的效果，因此设置抗拔桩来满足结构抗浮要求是一个较为常用的方法，本文对抗拔桩的设计要点作了分析，便于广大设计人员在工程设计中合理正确应用。

标签地下工程；预应力管桩；抗拔桩设计；抗浮；静荷载试验1 工程概况该工程位于市区，其地下汽车库为全埋式地下汽车库，工程剖面见图1，结构采用钢筋混凝土梁板式楼盖体系。

地下室底板面标高-6.0m，顶板面标高-2.7m，覆土面标高-1.5m，覆土厚度为1.2m。

土层情况见表1。

场地浅层地下室为孔隙潜水，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0.5～1.0m 之间。

表1土层情况土层层厚(m) 其他性状①杂填土0.5～1.2 —②粘土 0.7～1.4 软塑，饱和③淤泥 18.2～28.4 流塑，饱和④粘土 3.2～4.7 可塑，饱和⑤粉质粘土15.2～18.7 可塑，中等压缩性，w0=30.1%，e0=0.9442 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：2.1.1 施工阶段车库顶板已施工完成，覆土尚未回填，要求在施工阶段采取可靠的降排水措施，设计不考虑施工阶段的浮力作用;2.1.2 使用阶段考虑常年稳定水位下地下水的浮力作用，以地表下0.5m作为抗浮计算水位，抗浮系数采用1.2;2.1.3 漫水工况考虑使用阶段短时水位超过室外地面，抗浮系数取1.1。

2.2 抗浮方案图1地下室剖面示意图图2管桩接桩示意图结合工程实际、当地供货情况、施工水平和甲方对工期的要求，设计时比较了钻孔灌注桩和先张法预应力混凝土管桩作为抗拔桩的方案，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qsia要比钻孔灌注桩高20%～30%;经济性好，根据桩基施工单位报价，当地φ500钻孔灌注桩造价为176元/m，而B600 110管桩为153元/m;由于管桩为预制桩，材料供货方便，施工速度快;正常使用极限状态下管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。

工程概况工程名称：富丰新城二期住宅8、9及16#~18座工程地点：佛山市南海区桂城南港路、石龙南路和旧佛平路交汇处建设单位：佛山市嘉丰置业有限公司设计单位：深圳市华阳国际工程设计有限公司勘察单位：广东佛山地质工程勘察院监理单位：佛山市南盛建设监理有限公司施工单位：裕达建工集团有限公司富丰新城二期住宅8、9及16#~18座均属框剪结构，5幢32层住宅楼，场地内设二层地下室，负二层为六级人防地下室，结构安全等级为二级，结构抗震等级为三级，（框支框架二级）抗震设防裂度为7度，地下室防水等级为二级，Ⅰ类高层住宅楼，建筑耐火等级为1级。

建筑面积为105000.00㎡,基础采用φ500（AB125）预应力管桩,总数为1708根桩长约8～20m，单桩竖向承载力特征值为2000kN，抗拔承载力特征值为250KN。

根据有关规范及文件要求，结合工地实际情况，初步确定检测内容如下：对PHC桩采用低应变及抗压静载及抗拔静载检测，本次试验按照中华人民共和国行业标准《建筑桩基检测技术规范》（106－2003）及粤建科[2000]137号文及穗建筑[2001]395号文等有关标准及规定，PHC桩低应变检测数量应符合下列要求：①三桩或三桩以下承台每承台不得少于1根，②设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根；其他基桩工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不应少于10根。

PHC桩单桩竖向抗压静载力检测数量在同一条件下不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。

单桩竖向抗压承载力检测数量不应少于抗拔桩总数的1%，且不少于3根。

现制定检测方案如下：见附表：富丰新城二期住宅8、9、16～18座桩基检测明细表施工单位：裕达建工集团有限公司：2012年10月11日。

浅谈预应力高强混凝土管桩抗拔设计单位：福建永福工程顾问有限公司姓名：张元振摘要:本文结合上海某工程PHC管桩抗拔设计应用实例的介绍,比较了PHC管桩在作为抗拔桩时桩身结构强度的计算方法,提出了焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头强度的验算方法，并探讨了管桩与承台的连接方式。

同时通过现场的静载荷试验验证了其可靠性，从中得出的一些结论供相关PHC管桩的抗拔设计作参考与借鉴。

关键词:PHC管桩抗拔设计1前言预应力高强混凝土管桩（以下简称PHC管桩）由于其桩身强度高、生产速度快、质量稳定、施工易控制等优势,在广东及长三角等沿海地区得到了广泛的应用.据不完全统计,仅2006年上海地区PHC管桩的使用量已超过2800万米，约占所有预制桩总量的80%。

随着上海地区PHC管桩应用的广泛与深入,越来越多的设计人员采用PHC 管桩作为抗拔桩来使用.PHC管桩作为抗拔桩使用有着其他桩型不可比拟的优势，尤其是在有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，对预应力钢筋保护较好，能较好的发挥桩身抗拉强度，提高桩身抗拔承载力。

相比较上海地区常规采用的抗拔桩桩型－混凝土预制方桩或钻孔灌注桩，PHC管桩由于无须考虑因严格的裂缝控制［1］而增加配筋来增强桩身抗拉能力，因此PHC管桩作为抗拔桩使用的经济性日益凸现.然而,由于各设计人员对PHC管桩作抗拔桩使用的认识不一，在PHC管桩的抗拔设计中产生了诸多问题。

一方面,对PHC管桩桩身抗拉强度取值过小，导致确定的单桩竖向抗拔承载力远远低于管桩所能提供的单桩抗拔承载力；另一方面在PHC管桩的抗拔设计中还忽视了对桩身连接构件强度的验算,一般只是进行简单的桩土相互作用的抗拔承载力计算，个别工程因此还发生了质量事故.这一定程度上阻碍了PHC管桩进一步地推广与使用，严重时更影响到了基础工程的安全.为此笔者在本文中想通过对上海某项目PHC管桩抗拔设计应用实例的介绍，比较了PHC管桩在作为抗拔桩时桩身结构强度的计算方法，提出了焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头强度的验算方法,并探讨了管桩与承台的连接方式。

预应力管桩基础抗拔设计与施工实例分析摘要：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，比较了PHC管桩在作为抗拔桩时桩身结构强度的计算方法，提出了焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头强度的验算方法，并探讨了管桩与承台的连接方式。

关键词：管桩、抗拔设计、桩头连接节点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，与人工挖孔桩、冲（钻）孔桩并列为天津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。

PHC管桩作为抗拔桩使用有着其他桩型不可比拟的优势，尤其是在有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，对预应力钢筋保护较好，能较好的发挥桩身抗拉强度，提高桩身抗拔承载力。

因此PHC管桩作为抗拔桩使用的经济性日益凸现。

本文结合天津铁路枢纽西南环线扩能改造工程之青凝侯特大桥的施工实例具体给予说明。

1 工程概况“天津铁路枢纽西南环线位于天津市西南部，线路经过天津市西青区，该地区地势低平，由西向东微倾。

线路所经地区为冲积、海积平原，地形平坦，地势开阔，大部分为坑塘、洼地，局部为农田及货场。

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。

表1 场地地层分布情况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，青凝侯特大桥的承台桩基基础采用管桩设计。

其中，根据工程的计算分析，选用管桩的截面为Φ400X95（PHC-AB）,桩身混凝土强度为C80，竖向抗压承载力特征值为1200KN，竖向抗拔承载力特征值为210KN。

综合施工工序等因素的考虑，经与建设单位沟通同意采用管桩作抗拔桩来处理抗浮问题。

以下简要介绍该工程的预应力管桩抗拔承载力计算及相关节点的处理。

2 预应力管桩的抗拔承载力计算2.1桩身承载力控制2.1.1截面为Φ400X95的管桩（PHC-AB）的预应力筋的配筋为7Ф10.7，预应力筋抗拉强度设计值fpy＝0.8×1420＝1136MPa，根据《混凝土结构设计规范》[1] 第6.2.22条公式可得管桩的轴向拉力设计值为：N＝fpyAp＝715KN2.1.2管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级取一级，并应符合以下规定：N≤ƠceA0（Ơce、A0---混凝土有效预压应力值、截面换算面积）根据《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》[4] 第3.0.12条经验公式计算，管桩的有效预压应力为：Ơce＝800n×Aa/A＝5.53MPa考虑到预应力筋的实际配筋不大，其所引出的截面换算面积亦不大，故仅考虑管桩桩身实际有效面积（A）作计算。

预应力管桩在抗拔桩中的应用实录
预应力管桩是一种在土工工程中广泛使用的桩基础形式。

正如其名称
所示，预应力管桩是通过将钢绞线或预应力钢筋插入钢管中，形成预应力
体系，在桩身内部形成预应力。

这种设计使得预应力管桩能够承受高强度
和高载荷，并且在抗拔方面表现非常出色。

下面是一些预应力管桩在抗拔
方面的应用实录。

1.桥梁抗拔基础：某高速公路上的一座桥梁建造过程中，使用了预应
力管桩作为抗拔基础。

预应力管桩的深度为35米，直径为800毫米，预
应力钢筋应力为1500MPa。

预应力管桩经过静载试验和动态荷载试验的验证，结果表明其承载能力和抗拔性能非常出色。

2.大型建筑抗拔基础：在某家电厂的建筑工程中，使用了预应力管桩
作为抗拔基础。

这些预应力管桩的深度为25米，直径为600毫米，预应
力钢筋应力为800MPa。

经过抗拔测试，结果表明其能够承受极高的载荷。

3.土壤稳定工程：在某个土壤稳定工程中，使用了预应力管桩来加强
沙土地基。

预应力管桩的深度为20米，直径为400毫米，预应力钢筋应
力为600MPa。

预应力管桩被用于支撑一个大面积的沙土地基，从而保证
地基的整体稳定性。

总的来说，预应力管桩在抗拔桩中的应用非常广泛，能够应对各种各
样的土工工程需求。

无论是建造大型桥梁、建筑、还是进行土壤稳定工程，预应力管桩都是一种非常可靠的抗拔基础形式。

预应力混凝土管桩作为抗拔桩的设计研究一、预应力混凝土管桩的结构特点其结构特点主要包括：1.桩身采用钢筋混凝土结构，具有较高的抗弯强度和抗压强度；2.管桩内的钢筋通过预压预应力技术进行承载，提高桩身整体的承载能力。

二、预应力混凝土管桩的抗拔原理具体来说，预应力混凝土管桩在施加预应力后，内部的钢筋将产生预应力，桩身受到外荷载作用时，钢筋受拉，部分预应力得以释放，依靠桩身内部的钢筋与混凝土形成的复合材料的协同作用，增加桩身的抗拔能力。

三、预应力混凝土管桩的设计要点1.确定预应力设计参数：包括桩身的几何形状、桩身内部的钢筋布置形式和预应力的大小。

2.确定荷载特性：根据工程实际情况确定预应力混凝土管桩受到的荷载特性，包括水平荷载、竖向荷载等。

3.确定荷载传递路径：预应力混凝土管桩在抗拔过程中，需要将荷载从桩身传递到土体中。

4.确定桩身的受力状态：根据设计要求和预应力参数，确定桩身在荷载作用下的受力状态，包括受压区和受拉区的位置以及受力大小。

5.确定抗拔设施：根据桩身的受力状态，采取相应的抗拔设施，包括端承、摩擦抗拔和锚固抗拔等。

四、预应力混凝土管桩的应用范围2.适用于地基较松散、土壤条件较差的地区，通过增加桩身的承载能力和抗拔能力，提高工程的稳定性和安全性。

3.适用于地下结构工程，预应力混凝土管桩可以提供较大的承载能力，减小地下结构的变形和沉降。

总之，预应力混凝土管桩作为抗拔桩具有结构简单、施工方便、承载能力较大等优点，广泛应用于各种工程中。

在设计过程中，要合理确定预应力参数，确定荷载特性和传递路径，并采取相应的抗拔设施。

同时，应根据工程实际情况选择合适的预应力混凝土管桩，以确保工程的稳定和安全。

预应力管桩的抗拔桩试验方案抗拔桩试验方案及施工方法如下：本工程抗拔试验桩共三棵，具体参数见下表：试桩表承载力检测前的休止时间，尚应遵守《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003第3.2.6条的规定，对本工程，休止时间为15天。

试验方法1）抗拔试验采用地基土提供试验反力，具体做法如下：在试验桩范围内人工开挖两处1.5×6×0.3m的试验基槽,后在槽内回填4：6厚级配砂石300mm，级配砂石上面铺15mm厚竹胶板，竹胶板上面满铺15mm厚钢板与24槽钢的成品垫板（检测单位提供），再在上面铺18根25工字钢，25工字钢上铺20mm厚钢板（1×1.5m）,钢板中心放置千斤顶。

具体详见图1、图2。

图1 抗拔试验布置图图2 1-1剖面图2）桩与实验梁连接方法如下：将8根直径28（二级钢）的钢筋插入管桩内，在浇灌桩顶填芯混凝土前，应清除桩顶内壁浮浆。

采用内壁涂刷水泥净浆或采用微膨胀混凝土等措施，以提高填芯混凝土与桩桩身混凝土的整体性。

填芯混凝土应浇灌饱满，采用C30细石混凝土（掺入水泥用量9%的UEA型膨胀剂）。

因本工程抗拔承载力特征值较大，为满足桩与实验梁连接强度，再在桩顶两侧增加8根直径28（二级钢）钢筋，具体做法为：在预应力管桩桩顶钢端板上焊接两块20mm厚200高钢板，然后将钢筋采用双面焊焊接在钢板上（具体相见图3、图4）。

图3 桩与试验梁连接做法示意图图4 桩与试验梁连接做法1-1剖面图在实验梁上固定16根直径28（二级钢）钢筋，与预应力管桩引出的钢筋采用双面焊焊接牢固。

3）单桩竖向抗拔静载试验目的及过程单桩抗压静载试验按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106－2003）有关规定进行。

试验加载方式：单桩竖向抗拔静载试验宜采用慢速维持荷载法。

需要时，也可采用多循环加、卸载方法。

慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准同单桩竖向抗拔承载力检测，并仔细观察桩身混凝土开裂情况。

对抗拔桩以及抗拔工程桩如何进行裂缝控制及配筋。

1.按相关规范的公式计算的裂缝为近似值。

2.如果裂缝控制计算配筋量太大或桩截面内钢筋间距无法满足要求，则可虑如下方法设计：1）施加预应力首选考虑4根非预应力钢筋，做成骨架，然后采用无粘结预应力钢绞线，根据抗拔力进行计算，根据抗拔力计算大小考虑预应力，做法如图所示。

钢绞线锚固方式分为两种：一、在桩顶锁定。

二、在承台顶锁定，比较方便，但应考虑防水问题。

优点：（1）由于钢绞线强度较高，钢筋用量较少，比较经济。

（2）由于预应力的作用，桩体侧向微膨胀，摩阻力增大。

缺点：（1）工艺较复杂。

2）钢绞线外套钢管。

3）增加配筋量。

3.其它1）非腐蚀性环境中的抗拔桩，当桩身裂缝宽度满足设计要求，为提高其耐久性，可将桩身竖向主筋直径增加3mm，作为防腐蚀余量；2)预应力混凝土管桩因增加钢筋直径有困难，考虑其钢筋直径较小，耐久性差，所以裂缝控制等级应为二级，即混凝土拉应力不应超过混凝土抗拉强度设计值。

桩身不允许出现裂缝，抗拔钢筋增加防腐蚀余量的目的在于保证建筑物足够长的使用寿命，而不仅是保证设计使用年限中的安全。

3)腐蚀性环境中，考虑桩身钢筋耐久性，预应力混凝土管桩出现了数起桩身抗拔破坏的事故，主要表现在主筋墩头与端板连接处拉脱，同时管桩的接头焊缝耐久性也有问题，因此，在抗拔构件中应慎用预应力混凝土管桩。

必须使用时应考虑以下几点：（1）预应力筋必须锚入承台；（2）截桩后应考虑预应力损失，在预应力损失段的桩外围应包裹钢筋混凝土；（3）宜采用单节管桩；（4）多节管桩可考虑通常灌芯，另行设置通长的抗拔钢筋，或将抗拔承载力留有余地，防止墩头拔出。

4)承受拔力的桩基，应同时验算群桩基础的抗拔承载力。

经计算，圆形截面桩正方形布桩16桩以下承台及承台梁下单排、双排桩，当桩中心距为3.5d时，群桩实体周边的边长大于各基桩周边长度之和，即不存在群桩抗拔控制计算的情况。

下表列出正方形布桩不同承台桩数时群桩实体周边边长与各基桩周边长度之和相等时的n值（n为桩中心距与桩径的比值）。