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摘 要：随着预应力高强管桩的应用越来越广泛，预应力混凝土管桩作为一种较新型的基桩已被广东土木界所接受。桩基础设计是一项十分繁重而复杂的工作，结构设计人员必须慎重考虑每一环节，文章结合工程实例，对高强预应力管桩基础设计问题进行了分析。
关键词：建筑工程；PHC管桩；基础设计
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0110－02
预应力高强混凝土（PHC）管桩具有桩身混凝土强度高、噪声小，耐冲击性能好、穿透力强、地区适应性强、质量稳定可靠、耐久性好、施工工期短、单桩承载力高、监测方便、造价较低、施工现场简洁、无污染、无噪声、能保障文明施工、对环境影响小等多种优点，近年来，在广东地区的多高层建筑桩基工程中得到广泛应用。但PHC管桩也具有脆性破坏、水平承载力有限、抗拉强度低的特性。另外，PHC预应力管桩在设计过程中存在单桩承载力的确定较困难、水平承载力达不到抗剪要求等问题。本文结合汕头地区的具体情况谈谈PHC管桩设计中容易产生的问题，并提出解决办法。
1 工程概况
某工业楼宇位于汕头市澄海区上区，为一地下二层地上七层的综合楼，其中地下二层为车库，层高4.2 m，地下一层至地上二层为展览中心，层高依次为4.5 m、4.5 m、4.2 m，地上三层至地上七层为办公室，层高3.6 m。本工程按广东地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10 g，场地设计特征周期值为0.9 s，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为IV类场地进行设计，根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223－2004），本工程属丙类建筑，采用全现浇框架结构，结构安全等级为二级，框架抗震等级为三级，抗震设防烈度为8度。
2 场地工程地质状况
通过钻探揭露，场地土层无滑坡、河流冲刷作用、无全新活动断裂、无液化土层，属稳定场地，适宜建造建筑物。地层由上至下分别为：
杂填土：杂色，由建筑垃圾、粘性土混杂而成，层厚0.4～1.8 m。
素填土：黄灰色，少量碎石碎砖、粘性土混杂而成，层厚0.4～1.1 m。
粉质黏土：褐黄色，可塑，中等压缩性土，含少量铁锈斑点，韧性中等，干强度中等，层厚0.6～1.1 m。
粉质黏土：灰黄色，软塑，中等压缩性土，含少量铁锈斑点，韧性中等，干强度中等，层厚0.8～1.3 m。
淤泥质粉质黏土：灰色，饱和，流塑，高压缩性土，含云母夹薄层粉砂，韧性中等，干强度中等，层厚5.0～5.3 m。
淤泥质黏土：灰色，饱和，流塑，高压缩性土，含云母偶夹薄层粉砂，韧性中等，干强度中等，层厚7.0～7.6 m。
粉质黏土：暗绿色，湿，可塑，中等压缩性土，含铁锰质氧化铁斑点，韧性中等，干强度中等，层厚1.4～2.3 m。
粉质黏土：草黄色，湿，可塑，中等压缩性土，含铁锰质氧化铁斑点，韧性中等，干强度中等，层厚2.2～3.1 m。
粘质粉土：草黄色，饱和，中密，中等压缩性土，含云母，夹薄层状粘性土，韧性低，干强度低，层厚2.8～3.9 m。
粉砂：灰色，饱和，中密，中等压缩性土，含云母，夹薄层状粘性土，主要由石英、长石、云母等组成，层厚6.0～6.2 m。
3 基础方案选型
（1）根据地质报告所建议及本工程结构特性，本工程基础形式可选用两种：高强预应力混凝土管桩（PHC）及混凝土钻孔灌注桩，经过SATWE程序对上部结构的计算，本工程柱底最大内力为5 500 kN，地下两层车库所需最大抗浮力约为1 600 kN，根据广东地基土的特点及沉桩可能性的判断，且考虑到对工程总造价及总工期的控制，本工程基础形式最终选用高强预应力混凝土管桩。两种基础形式的对比见表1。
（2）桩型的选定。根据本工程特点（又有沉压又有抗拔）并参考国标管桩图集《03SG409》，本工程选用直径为D＝400，壁厚为95，AB型，C80高强预应力混凝土管桩，桩长16 m，管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Ra＝1 650 kN，桩身结构竖向承载力设计值Rp＝2 250 kN，以（72）粉砂层作为桩端持力层，桩端进入持力层0.5 m。接桩采用焊接，抗拔桩桩顶需截桩并与承台进行可靠连接，验算锚入承台的锚筋抗拔承载力，防止承台在水浮力的作用下将桩与承台拉裂。
4 试桩应注意的问题
试桩就是业主、设计、勘查、监理、施工和质监站的代表一起到施工现场随机点选一根桩（或多根桩）进行打桩施工，以确认并解决打桩过程中，实际地质情况是否与地质资料相符，打桩的机械是否能正常施工，实际打桩的终压控制是否能满足设计要求等技术问题，从而确保后续打桩施工能较顺利地进行。设计人员通过试桩的过程，来判断地质资料是否与现实情况相符以及确定预应力高强混凝土管桩施工过程的终压（打）控制参数。试桩是衔接预应力高强混凝土管桩基础设计与施工的一个极其重要的必需环节。如果地质情况复杂或条件允许，也可在施工图设计前先通过现场试桩做单桩静压载荷试验确定该桩的极限承载力，以供设计人员作为有效的设计依据。 在试桩过程，设计人员应注意以下几个问题：
（1）对于静压桩施工，应检查其桩机压力表读数换算表是否有效可靠。要注意单缸液压与双缸液压的差异。
（2）对于锤击桩机，应检查其桩锤重量是否符合设计要求。
（3）对于试桩桩位，应尽量选择具有代表性的位置。例如，选取在尽量靠近地质勘察资料技术孔的位置，或是地质较薄弱的位置，或是承受上部结构受力重要位置。
（4）对应地质勘察资料，仔细观察桩的施工过程在进入各个相应土层的反应是否与地质勘察资料相符合。
（5）终压（打）控制参数的确定。即终止压（打）桩的现场施工控制值，应根据现场实际试桩终压值，考虑地质资料与现实施工情况的相符程度，结合设计时的单桩承载力取值，做适当的调整后来确定。
5 其他应注意的预应力高强混凝土管桩设计问题
（1）由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜小于10 cm，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。但在实际施工时，桩头的实际标高往往过深或过浅，此时在做桩头处理时，应有相应的施工补救措施保证桩头嵌入承台10 cm。桩头填芯砼底的模板由于受管桩内壁不规整的影响，往往有较大缝隙，应采取一定措施填补缝隙，保证桩头填芯砼浇筑质量，避免漏浆。
（2）在点选成桩的大小应变检测的具体桩位时，应尽量选择具有代表意义的桩位。例如，施工记录数据有异常的桩位，或承受上部结构荷载主要范围内的桩位，或持力层薄弱与地质情况较复杂的桩位等。
6 结束语
通过该工程的设计实践，管桩设计中出现的一些问题应引起设计人员的足够重视，在《桩基规范》中大量参数仍为经验值的情况下，应注意对本地区管桩的设计、施工经验进行积累，总结摸索出适合本地区的经验值，而不应拘泥于规范中规定的数值，从而达到在保证建筑物质量、安全的同时，也实现最大的经济、社会效益。
参考文献
1 邓海东.预应力管桩在设计应用中应注意的问题［J］.价值工程，2010（6）
2 段旭松.高强预应力管桩基础的设计和施工技术浅析［J］.工业建筑，2010（6）
The Exploration of Foundation Design for High－strength Prestressed Pipe
Song Bin
Abstract: With the increasing application of prestressed high－strength pipe, prestressed concrete pile, as a relatively new type of pile, has been accepted by civil sectors in Guangdong. Pile foundation design is a very arduous and complicated work, and structural designers must carefully consider every aspect. Combined with engineering examples, the article analyzes the pipe foundation design of high－strength prestressing force.
Key words: construction project; PHC pile; foundation design
关键词：建筑工程；PHC管桩；基础设计
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0110－02
预应力高强混凝土（PHC）管桩具有桩身混凝土强度高、噪声小，耐冲击性能好、穿透力强、地区适应性强、质量稳定可靠、耐久性好、施工工期短、单桩承载力高、监测方便、造价较低、施工现场简洁、无污染、无噪声、能保障文明施工、对环境影响小等多种优点，近年来，在广东地区的多高层建筑桩基工程中得到广泛应用。但PHC管桩也具有脆性破坏、水平承载力有限、抗拉强度低的特性。另外，PHC预应力管桩在设计过程中存在单桩承载力的确定较困难、水平承载力达不到抗剪要求等问题。本文结合汕头地区的具体情况谈谈PHC管桩设计中容易产生的问题，并提出解决办法。
1 工程概况
某工业楼宇位于汕头市澄海区上区，为一地下二层地上七层的综合楼，其中地下二层为车库，层高4.2 m，地下一层至地上二层为展览中心，层高依次为4.5 m、4.5 m、4.2 m，地上三层至地上七层为办公室，层高3.6 m。本工程按广东地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10 g，场地设计特征周期值为0.9 s，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为IV类场地进行设计，根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223－2004），本工程属丙类建筑，采用全现浇框架结构，结构安全等级为二级，框架抗震等级为三级，抗震设防烈度为8度。
2 场地工程地质状况
通过钻探揭露，场地土层无滑坡、河流冲刷作用、无全新活动断裂、无液化土层，属稳定场地，适宜建造建筑物。地层由上至下分别为：
杂填土：杂色，由建筑垃圾、粘性土混杂而成，层厚0.4～1.8 m。
素填土：黄灰色，少量碎石碎砖、粘性土混杂而成，层厚0.4～1.1 m。
粉质黏土：褐黄色，可塑，中等压缩性土，含少量铁锈斑点，韧性中等，干强度中等，层厚0.6～1.1 m。
粉质黏土：灰黄色，软塑，中等压缩性土，含少量铁锈斑点，韧性中等，干强度中等，层厚0.8～1.3 m。
淤泥质粉质黏土：灰色，饱和，流塑，高压缩性土，含云母夹薄层粉砂，韧性中等，干强度中等，层厚5.0～5.3 m。
淤泥质黏土：灰色，饱和，流塑，高压缩性土，含云母偶夹薄层粉砂，韧性中等，干强度中等，层厚7.0～7.6 m。
粉质黏土：暗绿色，湿，可塑，中等压缩性土，含铁锰质氧化铁斑点，韧性中等，干强度中等，层厚1.4～2.3 m。
粉质黏土：草黄色，湿，可塑，中等压缩性土，含铁锰质氧化铁斑点，韧性中等，干强度中等，层厚2.2～3.1 m。
粘质粉土：草黄色，饱和，中密，中等压缩性土，含云母，夹薄层状粘性土，韧性低，干强度低，层厚2.8～3.9 m。
粉砂：灰色，饱和，中密，中等压缩性土，含云母，夹薄层状粘性土，主要由石英、长石、云母等组成，层厚6.0～6.2 m。
3 基础方案选型
（1）根据地质报告所建议及本工程结构特性，本工程基础形式可选用两种：高强预应力混凝土管桩（PHC）及混凝土钻孔灌注桩，经过SATWE程序对上部结构的计算，本工程柱底最大内力为5 500 kN，地下两层车库所需最大抗浮力约为1 600 kN，根据广东地基土的特点及沉桩可能性的判断，且考虑到对工程总造价及总工期的控制，本工程基础形式最终选用高强预应力混凝土管桩。两种基础形式的对比见表1。
（2）桩型的选定。根据本工程特点（又有沉压又有抗拔）并参考国标管桩图集《03SG409》，本工程选用直径为D＝400，壁厚为95，AB型，C80高强预应力混凝土管桩，桩长16 m，管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Ra＝1 650 kN，桩身结构竖向承载力设计值Rp＝2 250 kN，以（72）粉砂层作为桩端持力层，桩端进入持力层0.5 m。接桩采用焊接，抗拔桩桩顶需截桩并与承台进行可靠连接，验算锚入承台的锚筋抗拔承载力，防止承台在水浮力的作用下将桩与承台拉裂。
4 试桩应注意的问题
试桩就是业主、设计、勘查、监理、施工和质监站的代表一起到施工现场随机点选一根桩（或多根桩）进行打桩施工，以确认并解决打桩过程中，实际地质情况是否与地质资料相符，打桩的机械是否能正常施工，实际打桩的终压控制是否能满足设计要求等技术问题，从而确保后续打桩施工能较顺利地进行。设计人员通过试桩的过程，来判断地质资料是否与现实情况相符以及确定预应力高强混凝土管桩施工过程的终压（打）控制参数。试桩是衔接预应力高强混凝土管桩基础设计与施工的一个极其重要的必需环节。如果地质情况复杂或条件允许，也可在施工图设计前先通过现场试桩做单桩静压载荷试验确定该桩的极限承载力，以供设计人员作为有效的设计依据。 在试桩过程，设计人员应注意以下几个问题：
（1）对于静压桩施工，应检查其桩机压力表读数换算表是否有效可靠。要注意单缸液压与双缸液压的差异。
（2）对于锤击桩机，应检查其桩锤重量是否符合设计要求。
（3）对于试桩桩位，应尽量选择具有代表性的位置。例如，选取在尽量靠近地质勘察资料技术孔的位置，或是地质较薄弱的位置，或是承受上部结构受力重要位置。
（4）对应地质勘察资料，仔细观察桩的施工过程在进入各个相应土层的反应是否与地质勘察资料相符合。
（5）终压（打）控制参数的确定。即终止压（打）桩的现场施工控制值，应根据现场实际试桩终压值，考虑地质资料与现实施工情况的相符程度，结合设计时的单桩承载力取值，做适当的调整后来确定。
5 其他应注意的预应力高强混凝土管桩设计问题
（1）由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜小于10 cm，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。但在实际施工时，桩头的实际标高往往过深或过浅，此时在做桩头处理时，应有相应的施工补救措施保证桩头嵌入承台10 cm。桩头填芯砼底的模板由于受管桩内壁不规整的影响，往往有较大缝隙，应采取一定措施填补缝隙，保证桩头填芯砼浇筑质量，避免漏浆。
（2）在点选成桩的大小应变检测的具体桩位时，应尽量选择具有代表意义的桩位。例如，施工记录数据有异常的桩位，或承受上部结构荷载主要范围内的桩位，或持力层薄弱与地质情况较复杂的桩位等。
6 结束语
通过该工程的设计实践，管桩设计中出现的一些问题应引起设计人员的足够重视，在《桩基规范》中大量参数仍为经验值的情况下，应注意对本地区管桩的设计、施工经验进行积累，总结摸索出适合本地区的经验值，而不应拘泥于规范中规定的数值，从而达到在保证建筑物质量、安全的同时，也实现最大的经济、社会效益。
参考文献
1 邓海东.预应力管桩在设计应用中应注意的问题［J］.价值工程，2010（6）
2 段旭松.高强预应力管桩基础的设计和施工技术浅析［J］.工业建筑，2010（6）
The Exploration of Foundation Design for High－strength Prestressed Pipe
Song Bin
Abstract: With the increasing application of prestressed high－strength pipe, prestressed concrete pile, as a relatively new type of pile, has been accepted by civil sectors in Guangdong. Pile foundation design is a very arduous and complicated work, and structural designers must carefully consider every aspect. Combined with engineering examples, the article analyzes the pipe foundation design of high－strength prestressing force.
Key words: construction project; PHC pile; foundation design