高强预应力管桩基础的设计和施工技术浅析(一)

高强预应力管桩基础的设计和施工技术浅析
段旭松
(攀枝花中冶实久勘察设计院有限公司)
［摘 要］本文通过工程实例对高强度预应力混凝土管桩在基础中的设计和施工作了分析，并通过桩基础检测资料来论证设计的准确性，为该地区以后桩基础的设计和施工提供参考依据。
［关键词］ 高强预应力管桩   基础   设计   施工
High-strength prestressed pipe pile foundation design and construction of Technical Analysis/Duan Xusong(Panzhihua MCC Shijiu Prospect Design Co., Ltd., Panzhihua 617023,China)
Abstract: In this paper, examples of high-strength engineering prestressed concrete piles  in the base of the design and construction were analyzed, and through the pile foundation inspection data to prove the accuracy of the design of the region, after the pile foundation design and construction of reference.
Keywords:  high-strength prestressed pipe pile; foundation; design; construction
1  工程概况  　　中冶实久（防城港）设备材料有限公司厂区工程（一期）——厂房，建筑面积约46351m2，呈“U”字形，单层厂房。由两边单跨和中间四联跨组成，两边单跨跨度均为30m，柱顶标高12.3m；中间四联跨，柱顶标高15.9m和12.3m，跨度均为30m。结构采用轻型门式刚架结构，墙、屋面板采用压型彩板。基础采用柱下高强度预应力混凝土管桩（PHC），为四桩和五桩复合承台，承台高1m，混凝土采用C30。
 厂房按6度设防，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。桩基础施工时场地已平整完毕。  2  场地工程地质状况  　　场地属于剥蚀侵蚀型的垄状低丘地貌、平缓起伏的山地地形，山岭之间有V型和U型沟谷。场地地层结构共分如下7层：      2.1.素填土：灰白色，黄色，灰绿色，主要是泥岩碎石块，颗粒级配较差，较多孔隙，含较多植物根和少量腐殖质，很湿，松散，层厚0.5~1m。      2.2.耕植土：灰白色，灰黑色，黄色，主要是粘性土，含较多植物根和少量腐殖质，很湿，松散，层厚0.5~1m     2.3.淤泥：灰黑色，黑色，主要由淤泥组成，含大量腐殖质，有腥臭味，高含水量，饱和，流塑~软塑，局部分布，层厚0.7~0.8m。    2.4.残坡积粘土：黄色，褐色，含少量全风化和强风化泥岩团块及石英颗粒，可塑，稍湿，局部分布，层厚0.3~1.2m。
 2.5.全风化泥岩：黄色，褐红色，多风化成泥质状，硬塑~半塑化状态，整场分布，层厚0.3~3m。　　
 2.6.强风化泥岩：黄色，褐红色，主要矿物为粘土矿物，泥岩结构大部分破坏，岩体破碎，泥状结构，层理构造，整场分布，层厚1.4~3.9m。　　
 2.7.中风化泥岩：黄色，褐红色，主要矿物为粘土矿物，泥岩结构部分破坏，岩体被切割成块状，泥状结构，层理构造，整场分布，该层未揭穿。　  3  设计及参数 
3.1.本工程选用高强预应力混凝土管桩（PHC）均选自《预应力混凝土管桩》（03SG409）图集，管桩设计参数如下：
 3.1.1.管桩均采用C80高强预应力混凝土。直径D=400mm（壁厚为95mm）时，桩身承载力设计值［Ra］＝2250kN，桩身承载力特征值Rk=1650kN；直径D=500mm（壁厚为125mm）时，桩身承载力设计值［Ra］＝3700kN，桩身承载力特征值Rk=2700kN。
 3.1.2.设计桩长约7~17米，以强风化泥岩层为桩端持力层，桩端极限承载力标准值4000kPa，桩周土极限侧阻力标准值60kPa。
 3.1.3.桩端进入持力层≥0.8米。接桩采用焊接，桩头锚入承台内100mm，在桩头内插入4Ф20钢筋（D=400mm）和6Ф18钢筋（D=500mm），钢筋长2.0米，其中1.0米锚入桩内并浇注C30混凝土封堵。 
3.2.桩身承载力的确定
 高强预应力混凝土管桩（PHC）单桩桩身竖向承载力是按桩身强度来确定。管桩因外径、壁厚、混凝土强度等级等因素而承载力不同。
3.2.1.管桩桩身结构竖向承载力设计值按下式计算：　　
  　　式中：R——管桩桩身结构竖向承载力设计值（kN）；  　　      Ap——管桩桩身横截面面积（mm2）；  　　      fc——混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）； 
 ——工作条件系数，取0.7。
 在进行基础设计时桩身强度应符合下式要求：
 
 式中Q——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值（kN）。 
3.2.2.管桩桩身结构对应的单桩竖向力承载力最大特征值按下式计算：　　
 
 式中： Rk——管桩桩身结构对应的单桩竖向力承载力最大特征值（kN）。 
3.2.3.管桩桩身受拉承载力设计值按下式计算：　　
  　　式中： Rt——管桩桩身轴向拉力设计值（kN）；
 Apy——预应力钢筋面积（mm2）；
 fpy——预应力钢筋的抗拉强度设计值。

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