1、静压管桩的优点与局限性

 

　　1.1静压管桩的优点

 

　　(1)单桩承载力高，可打入密实的砂层及强风化岩层，桩尖附近的强风化岩层或密实的砂层受到挤压，桩端承载力可比原状态提高80-100%，管桩极限承载力特征值要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高；

 

　　(2)设计选用范围广，既适用于多层建筑，也适用于50层以下的高层建筑，而且在同一建筑物基础中，还可根据柱荷载的大小采用不同直径的管桩；

 

　　(3)对持力层起伏变化大的地质条件适用性强，管桩桩节长短不一，搭配灵活，接长方便，在施工现场可随时根据地质条件的变化接桩或截桩；

 

　　(4)单位承载力造价便宜；

 

　　(5)运输吊装方便，接桩快捷；

 

　　(6)可以冬季施工，改变传统的施工习惯，保证工程连续性，使工期提前，缩短投资回收期；

 

　　(7)成桩质量较可靠，只要按施工要求，认真操作，成桩质量在多种桩基中是最可靠的，特别是静压桩，承载力的保证率更高；

 

　　(8)检测方便，可利用静压桩机做负载配合静载检测试验。则不需支设锚桩和准备大量堆载；

 

　　(9)管桩规格多，可用于工业与民用建筑和高层建筑基础，设计选用范围广(如表1)。

 

　　表一预应力管桩规格及适用性(PTC、PC、PHC桩)

 

　　外径(mm)壁厚(mm)混凝土等级节长(m)竖向承载力设计值(KN)适用楼层

 

　　300(PTC)55C60≦9600～8006～12

 

　　400(PTC、PC)60、75C60≦12960～14006～18

 

　　500(PTC、PC、PHC)65、100C60、C80≦151300～300010～35

 

　　550(PTC、PC、PHC)70、100、125C60、C80≦151600～420010～35

 

　　600(PTC、PC、PHC)70、100、110、130C60、C80≦151700～430020～40

 

　　800110C80≦154400～600030～50

 

　　1.2静压管桩的局限性

 

　　静压管桩虽有许多优越性，但并非适用于所有工程地质情况，也就是说，它还具有自身的局限性。下列情况下不宜采用静压管桩：

 

　　(1)孤石和障碍物多的地区不宜采用静压管桩；

 

　　(2)有坚硬、难以穿越的隔层时不宜采用静压管桩；

 

　　(3)石灰岩地层不宜采用静压管桩。

 

　　2、桩机选择及终压力的确定

 

　　静力压桩的终压力Pze既是压桩施工时确定停压的标准也是终止压桩时的阻力，主要由于的抗冲剪阻力与土的抗侧动摩阻力组成。它虽不等于竖向极限承载力Qu，但两者之间存在一定的比例关系。终压力主要和桩的极限承载力，桩周土体性质、桩尘土体性质、桩的类型(摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩)相关。虽然在多种资料和规范中按桩的类型及桩长提出了终压力和极限承载力之间的经验公式，但因公式繁杂及地质条件复杂，二者之间有时出入较大。根据多年工程的施工经验简化如下：对于粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质土等端阻力值小的土质，终压力一般小于桩的极限承载力(Pze=0.6～1Qu)，此时可按1～1.2Qu选择桩机，而按0.8～1Qu选择配重，此时桩一般会压到设计标高，按标高控制压桩。对于粉土、砂土等端阻力较大的土质，终压力一般都大于Qu，有时会很大，会出现桩压不到位的情况，此时桩机及配重按桩身允许压桩力来确定。

 

　　：允许终压力

 

　　：砼抗压强度标准值

 

　　：桩砼有效预压应力

 

　　：桩身横截面而积

 

　　：桩身竖向承载力设计值

 

　　此时终压力一般由桩顶承受的压力值决定。在实际施工中，因制管桩桩顶水平度的偏差、施工时桩身垂直度的偏差等原因，桩顶不可能均匀受力，会发生砼角部先受力产生变形的现象，并且管桩的箍筋在砼的中部，对砼的侧向变形约束较小，加之管桩外侧钢箍薄且短对砼不能产生三项约束效果导致桩顶承受的压力小于fcA(fc砼抗压强度设计值)。以PHCAB600桩型为例，砼强度C80，Rp=3500KnPze=5230kN，桩身竖向承载力设计值为6070kN。

 

　　终压力大于允许终压力时，桩顶压碎的几率将大大增加，将对桩身质量产生影响，因此按允许终压力控制停压标准，既可满足设计对承载力的要求又可保证桩身的质量。此种情况按压力控制压桩，辅以桩长控制。

 

　　3、静压管桩经济性比较

 

　　桩基础形成主要有人工挖孔桩、沉管灌注桩、预制方桩和静压管桩等多种，现就上述几种桩型，静压管桩在经济性上有较大优势，下面以工程实例进行比较。

 

　　3.1人工挖孔桩同静压管柱比较

 

　　以某小区3号楼桩基为例。根据施工情况、该地区的工程地质情况以及各种规格的管桩可达到的单桩承载力特征值，结合静压管桩使用经验进行布桩，具体情况见表l。

 

　　采用人工挖孔桩采用静压管桩

 

　　挖孔桩基础编号单桩承载力特征值/KM桩数量管桩布桩方案单桩承载力特征值/KM管桩数量承台砼量/m3

 

　　WKZ12860233d400mm1300698.07

 

　　WKZ2368033d400mm130098.07

 

　　WKZ3460034d400mm13001213.44

 

　　WKZ43260113d400mm13003329.56

 

　　WKZ55160124d400mm13004853.76

 

　　WKZ6412054d400mm13002022.40

 

　　WKZ7249012d400mm130022.14

 

　　WKZ8624015d400mm130056.36

 

　　WKZ9712016d400mm130068.43

 

　　WKZ10462014d400mm130044.48

 

　　WKZ11574025d400mm13001012.72

 

　　WKZ125610145d400mm13007089.04

 

　　WKZ13623055d400mm13002531.80

 

　　WKZ14754066d400mm13003650.58

 

　　合计总混凝土量约

 

　　1750.66m3326根PHC-A400(95)-13管桩Ra=1300KN340.85

 

　　注：承台钢筋混凝土造价按480.00元/m3计(含材料/人工机械等)。

 

　　(1)采用静压管桩基础造价：

 

　　桩身造价为326根×14m×180.00元/m=821520.00元，

 

　　承台造价：480.00元m3×340.85m3=163608.00元。

 

　　采用静压管桩基础总价为985128.00元，工期lO天(含检测时间)。

 

　　(2)采用人工控孔桩基础造价：

 

　　根据挖孔桩明细表：挖孔桩单价790.00元/m3，该基础工程总砼量为1750.66m3，该人工挖孔桩基础造价为790元/m3×1750.66m3=1383201.40元，工期45天。

 

　　经综合比较，如果该桩基础采用静压管桩将比采用人工挖孔桩节省成本398073.40元，约28.7%，工期可提前约35天。

 

　　3.2沉管灌注桩同静压管桩的比较

 

　　以某小区1号楼桩基础为例。该小区1号楼为底框架结构(1托6)。地质条件为l5m左右见砾砂层，以中柱为例进行比较(该中桩轴力为2200kN)。

 

　　(1)采用静压管桩方案：

 

　　根据地质条件及多年使用管桩经验，选定桩型PHC—A300(70)一15，≥750kN，该柱子下布置3300mm管桩。桩身造价为：3根×135.00元/m×15m=6075.00元；承台造价：1.24m3×480.O0元/m3=595.20元，采用静压管桩单柱基础造价为6670.20元。

 

　　(2)采用沉管灌注桩方案：

 

　　根据地质勘察报告350mm沉管桩≥280kN，桩长12m，该柱子下需布置8350mm沉管桩。

 

　　桩身造价：3.14÷4×0.352×8×1.1×550.00×12=5585.12(元)；

 

　　承台造价：11×O.35×5×0.35×0.8×480.00=2587.20(元)。

 

　　采用沉管灌注桩单柱基础造价为8172.32元。经综合比较，如果该柱基础采用静压管桩比采用沉管灌注桩节省成本l502.12元，节省18.3%。

 

　　3.3预制方桩同静压管桩比较

 

　　某小区4号楼为例。小区为小高层，短肢剪刀墙结构，设计初期甲方委托设计方针对预制方桩和静压管桩两种基础形式分别进行设计。以4号楼为例，具体设计情况见表2。

 

　　项目预制方桩方案静压管桩方案

 

　　300mm×300mm预制桩PHC—A300(70)—9

 

　　桩型

 

　　数量

 

　　Ro=500kN

 

　　214根，共1926m，

 

　　计173.4m3PHC—A400(95)—10

 

　　12根PHC—A400(95)—9

 

　　108根PHC—A300(70)—9

 

　　承台砼量/m38869

 

　　工期/天73

 

　　(1)静压管桩基础造价：

 

　　桩身造价：135.00元/m×108根×9m+180.00元/m×12根×9m=150660.00元；

 

　　承台造价：480.00元/m×69m=33120.00元，总造价为：183780.O0元。

 

　　(2)采用预制方桩造价：

 

　　桩身造价：173.4×850.00=147390.O0元；承台造价为：480.0088=42240.00元，总造价为189630.00元。

 

　　经综合比较，采用静压管桩比采用预制方桩节省造价5850.00元，节省约3.1%，工期提前4天。最终该项目桩基础设计为静压管桩基础。

 

　　4、总结

 

　　几年来，笔者所经历的工程案例约20多万平方米商品房，结合本地区实际地质情况，基础选型时优先采用预应力管桩基础，都取得良好的工程应用效果和良好的社会效益、经济效益。

 

　　参考文献：

 

　　[1]JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》

 

　　[2]GB50007-2002建筑地基基础设计规范

 

　　[3]GB50026-93《工程测量规范》

 

　　[4]GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》