预应力高强度混凝土管桩在复合地基处理中的应用

预应力高强度混凝土管桩在复合地基处理中的应用
发表时间：
2013-03-28T13:58:13.793Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年12月供稿 作者： 罗明高
[导读] 综上所述，预应力高强度混凝土管桩具有其它管桩不具备的优点，在高层建筑地基加固处理中得到广泛应用。

罗明高
广东省鹤山市建筑设计院有限公司
广东 鹤山 529700
摘
要:预应力高强度混凝土管桩是在预应力技术的基础上发展起来的一种新型基桩，目前在高层建筑施工中得到广泛应用。本文结合工程
实例，介绍了建筑工程的地质情况，对预应力高强度混凝土管桩在工程地基加固处理的应用进行了分析，供类似工程参考与借鉴。
关键词
:预应力混凝土管桩；地基处理；地质；承载力；

预应力高强度混凝土管桩能够有效改善地基土受力状态，提高地基承载力。因此，本文对预应力高强度混凝土管桩在地基加固处理中
应用进行分析，复合地基荷载试验结果表明，处理后的地基满足设计要求，取得较好的效果。
1
工程概况

该工程由9栋16层以上、高度49.70～92.5m的高层建筑群组成，其中1#～3#楼为地下1层，地上28层，高86.5m的一类高层住宅楼，
框剪体系，抗震设防烈度
7度。但在检测1#～3#楼时,发现地基卵石含量与勘察结果有偏差,，夹层分布不均匀，特别是3#楼地质条件较差，
地基承载力不能满足设计要求，需采取处理措施。由于基坑土方开挖已完成，采用补桩方式又受到场地条件的限制，考虑到对临近在建建
筑物的影响，不宜采用该方法。同时，考虑到地质的复杂性和工程造价，继续下挖至好土层的方案不一定最合理；排桩支护
+灌浆地基处理
的方案由于工期长、费用高，同样难以实施。经多方讨论，决定先对地质情况进行补勘，采用圆锥动力触探试验和载荷板试验，弄清夹层
分布情况和地基承载力，在此基础上确定合适的地基处理方案。
1.1
工程地质情况

根据岩土工程勘察报告，该工程场地地基土层自上而下分为:①杂填土:灰黑、灰黄色，稍密，稍湿，厚度0.2～0.5m。②粉砂:灰黄色，
松散～稍密，湿，厚度
1.6～6.2m。③中砂:灰黄、灰褐色，饱和，松散～稍密，厚度0～4.3m。④砾砂:灰黄、灰褐色，饱和，松散～稍
密，厚度
0～1.2m。⑤卵石:灰黄、灰褐色，饱和，稍密，厚度0～5.5m。⑥残积砾质黏性土:褐黄、紫红色，饱和，硬塑，厚度0～3.8m。
⑦砂土状强分化粉砂岩
:紫红色，厚度1.1～19.4m。⑧碎块状强风化粉砂岩:紫红色，厚度0～43.6m。
1.2
静载试验参数选取及结果

根据相关规范要求，共取7个测点进行静载荷试验，其中1#楼为5号、6号测点，2#楼为3号、4号测点，3#楼为1号、2号、7号测点。
荷载板尺寸均为
0.707m×0.707m，测试土层为第5层卵石，除1#楼的5号测点委托最大测试荷载为675kN/m2外，其余测点委托最大测试荷
载均为
600kN/m2。

采用压重平台反力装置分级加载，1号、3号和6号测点的每级荷载增量均为75kN/m2，最大测试荷载均加至600kN/m2；5号测点的每
级荷载增量均为
75kN/m2，最大测试荷载增加至675kN/m2，上述测点未出现异常，没有明显沉降增大现象，测试均为达到极限承载状态。

2
号测点的每级荷载增量均为75kN/m2，当荷载均增加至525kN/m2时，累计沉降量超过载荷板宽度的6%，根据规范要求停止加载。4号测
点的每级荷载增量均为
75kN/m2，当荷载均增加至600kN/m2时，累计沉降量超过载荷板宽度的6%，根据规范要求停止加载；7号测点的每
级荷载增量均为
75kN/m2，当荷载均增加至450kN/m2时，累计沉降量超过载荷板宽度的6%，根据规范要求停止加载。

由表1可知，1号、3号和6号测点的地基极限承载力可取为600kN/m2；5号测点的地基极限承载力可取为675kN/m2；2号、4号和7号
测点的地基极限承载力分别取为
450kN/m2、425kN/m2和375kN/m2。可见地基承载力明显分布不均，且同一场地相近荷载下地基的变形差
异量较大，
4号测点在600kN/m2荷载下的最大沉降量为49.04mm，而5号测点在675kN/m2荷载下的最大变形仅为13mm，前者约为后者的
3.8
倍，该场地工程地质条件的复杂性、不均匀性由此可见一斑。
1.3
圆锥动力触探试验结果
1#
～3#楼圆锥动力触探试验共布置41个孔，卵石密实度根据相关规定划分，经试验，得出如下结论和建议:
1)1#
、2#楼松散卵石层分布面积较小，工程地质性能一般；3#楼松散卵石层分布广且厚度大，工程地质性能差。
2)
除下部密实卵石层外，1#、2#楼多数试验呈稍中密状态，可采用地质勘察报告中提出的承载力特征值fak=300kPa进行设计，但局部
地段试验呈松散状态，需要进行地基处理后方可满足设计要求；除下部密实卵石层外，
3#楼多数试验为松散状态，不可采用地质勘察报告
中提出的承载力特征值
fak=300kPa进行设计，根据该地段圆锥动力触探试验结果和现场载荷板试验结果，换算后卵石层的地基承载力特征
值
fak=210kPa，需要进行地基处理后方可满足设计要求。
3)
由于拟建建筑物为高层，荷载大，为防止该场地地基的不均匀沉降，影响拟建建筑物的安全使用，建议对场地进行地基处理，方案
可采用地基灌浆处理后用片筏基础，或预制柱复合地基；且处理后地基承载力应以现场载荷板试验结果为准，确保地基的均匀性和承载力
满足设计要求。
2
预应力高强度混凝土管桩复合地基处理

根据地基承载力试验结果及建议，采用PHC300－70－A预应力管桩进行地基处理，桩身混凝土强度等级C80，总桩数576根。桩径
300mm
，壁厚70mm，十字型桩尖，桩距分别为1200mm和900mm，如图1所示。设计桩长为6m，对应的设计单桩承载力特征值为450kN
和
600

kN
，单桩极限承载力标准值为900kN和1200kN。桩端持力层为卵石层，以终压力及桩长为控制标准，终压力由试验桩确定。设计要求基底
砂层松散部分需清理干净，并在顶部及基底铺设一层厚度不小于
200mm厚的砂石褥垫层，材料可用级配砂石，最大粒径不大于30mm。预
应力高强度混凝土管桩布置图及复合地基荷载试验随机选取位置见图
1，其中71号测点的桩距为1200mm，255号和303号测点的桩距为
900mm
。

偏于工程安全，桩间土承载力特征值取80kN/m2，并考虑刚性桩的桩间土承载力不能充分发挥，取桩间土承载力折减系数为0.75，
则复合地基承载力
(kN/m2)计算值分别为:

fspk1=m1(Ra/Ap)+β(1
－m1)fsk=442.7 (3)
fspk2=m2(Ra/Ap)+β(1
－m2)fsk=739.5 (4)

对71号、255号和303号测点进行复合地基载荷试验，根据设计要求，71号测点的最大测试荷载为840kN/m2；255号和303号测点的最
大测试荷载均为
1200kN/m2。测试加荷方式为分级加载法，71号测点的每级荷载增量为105kN/m2，最大测试荷载加至840kN/m2；255号
和
303号测点的每级荷载增量为150kN/m2，最大测试荷载加至1200kN/m2，相应的承载力特征值分别不小于420kN/m2和600kN/m2，说明
计算结果安全可靠。

测试结果如表1所示。由表2可知，71号测点最大测试荷载下的地基沉降为32.98mm，残余变形15.14mm；255号测点最大测试荷载下
的地基沉降为
21.90mm，残余变形11.17mm；303号测点最大测试荷载下的地基沉降为21.22mm，残余变形9.48mm。测试未出现异常现
象，且没有明显沉降增大的现象，说明
3个测点均未达到极限承载状态。

表1 复合地基静载测试结果汇总表

3
结语

综上所述，预应力高强度混凝土管桩具有其它管桩不具备的优点，在高层建筑地基加固处理中得到广泛应用。通过复合地基荷载试验
结果表明，处理后的地基承载力满足设计要求，质量可控，达到了预期的效果。笔者相信，随着地基加固工程的日趋复杂，预应力高强度
混凝土管桩的应用将会有着更为广阔的发展。
参考文献
[1]
张瑞坡，预应力高强度混凝土管桩施工质量控制[J]，城市建设理论研究，2012年第13期
[2]
邸立建，预应力管桩复合地基在铁路复杂地段中的应用[J]，黑龙江科技信息，2012年第19期