引言
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁包括預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（簡稱“PHC樁”）、預(yù)應(yīng)力混凝、土管樁（簡稱“PC樁”）和預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（簡稱“PTC樁”）等。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有供應(yīng)充足、施工速度快、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)與民用建筑工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。近年來，已有不少地區(qū)及不少工程采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁作為抗拔樁應(yīng)用于抗浮設(shè)計(jì)中，并取得了良好的效益。
1預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗拔承載力的確定
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗拔承載力應(yīng)按以下現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)程對抗拔承載力的規(guī)定來確定。
（1）按建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）5.4.5，5.4.6確定抗拔承載力
Nk≤Tgk/2+Ggp
Nk≤Tuk/2+Gp
a．群樁呈非整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算
Tuk=∑λi*qsik*ui*li
b．群樁呈整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算
Tgk=ul*∑λi*qsik*li/n
式中Nk為按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的基樁拔力；Tgk為群樁呈整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；Tuk為群樁呈非整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；Ggp為群樁基礎(chǔ)所包圍體積的樁土總自重除以總樁數(shù)，地下水位以下取浮重度；Gp為基樁自重，地下水位以下取浮重度；ui為樁身周長；qsik為樁側(cè)表面第i層土的抗壓極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；λi為抗拔系數(shù)；ul為樁群外圍周長。
（2）按建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）5.8.7確定抗拔承載力
N≤fyAs*fpy*Apy
式中N為按荷載效應(yīng)基本組合計(jì)算下樁頂軸向拉力設(shè)計(jì)值；fy、fpy為普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；As、Apy為普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積。
（3）按錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程（DBJ/T15-22-2008）5.2.8確定抗拔承載力
Rta=Up*∑λi*ξi*qsia*li+0.9Gp
式中Rta為單樁豎向抗拔承載力特征值；Up為管樁樁身周長；λi為抗拔摩阻力系數(shù)ξi為管樁第i層土的側(cè)阻力修正系數(shù)；qsia為管樁第i層土的側(cè)阻力特征值；li為管樁穿越第i層土的厚度；Gp為管樁自重，對地下水以下部分應(yīng)扣除水的浮力。
（4）按錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程（DBJ/T15-22-2008）5.2.9確定抗拔承載力
Qt≤δpc*A
式中Qt為相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)值；δpc為管樁混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力值；A為管樁截面面積。
（5）按錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程（DBJ/T15-22-2008）5.3.2確定抗拔承載力
La≥Qt/(fn*Upn)
As≥Qt/fy
式中La為樁頂填芯混凝土深度，不應(yīng)小于0.2m；As為管樁內(nèi)孔連接鋼筋總截面面積；Qt為相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)值；fn為填芯混凝土與管樁內(nèi)壁的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Upn為管樁內(nèi)孔周長；fy為鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
（6）接樁焊縫確定抗拔承載力
N≤lw*he*fwt/1.2
式中N為焊縫承受的拉力設(shè)計(jì)值；he為焊縫有效高度，he=0.7hf；hf為焊縫高度。lw為焊縫計(jì)算長度；fwt為角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗拔失效分析
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為抗拔樁使用時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)及施工措施不當(dāng)，出現(xiàn)抗拔失效的工程事故。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁出現(xiàn)抗拔失效的主要原因是，管樁與承臺的錨固失效及采用多節(jié)樁時(shí)管樁接頭失效。
2.1管樁與承臺的錨固失效
預(yù)應(yīng)力混凝土抗拔樁與承臺的連接包括管樁的樁頂填芯混凝土鋼筋在承臺的錨固和預(yù)制管樁的預(yù)應(yīng)力鋼筋在承臺的錨固兩部分。工程事故表明，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與承臺錨固失效主要情況如下：①當(dāng)樁頂不截樁時(shí)，直接在管樁頂面的端板上焊接普通鋼筋并將其錨入承臺，導(dǎo)致抗拔失效的主要原因有：樁頂端板的厚度不足，導(dǎo)致端板拉脫失效；錨入承臺的普通鋼筋，其焊縫（與樁頂端板的焊縫）長度放向與鋼筋的受力方向垂直，導(dǎo)致焊縫撕裂失效；樁身預(yù)應(yīng)力鋼筋在樁頂端板的錨固失效等。②當(dāng)樁頂截樁時(shí)，樁與承臺通過管樁填芯鋼筋混凝土連接，填芯混凝土長度不足導(dǎo)致填芯混凝土與管樁之間摩擦力不足而拔出，或填芯混凝土中1號鋼筋未做抗拉不足導(dǎo)致樁與承臺連接失效。
2.2多節(jié)樁接頭失效
管樁接樁時(shí)，多采用樁頂端板的直接焊接接頭或機(jī)械快速接頭連接，管樁與管樁的連接焊縫或機(jī)械快速接頭的連接銷受腐蝕環(huán)境的長期影響而失效，造成接頭下節(jié)管樁未能起抗拔作用，而上節(jié)管樁被拔出。
3采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為抗拔樁的建議
應(yīng)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)合理使用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。對軟土地區(qū)工程、深基坑工程及承受較大水平力的基樁，應(yīng)慎用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用提出以下建議：①在民用建筑中不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（PTC樁），對軟土地區(qū)工程（如Ⅳ類場地的工程）、深基坑工程、承受較大水平力的基樁及處在腐蝕環(huán)境中的基樁等，嚴(yán)禁采用PTC樁。②預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工中遭遇難進(jìn)樁的地質(zhì)層，應(yīng)采取引孔等措施減少施工送樁對樁端及樁身的損傷。③預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為抗拔樁使用時(shí)，建議采取下述可靠的結(jié)構(gòu)措施以確保工程質(zhì)量。
（1）加強(qiáng)樁與承臺的連接，采取綜合措施（填芯及鑿出樁頭預(yù)應(yīng)力鋼筋等），確保樁頭鋼筋與承臺錨固有效。
a、當(dāng)樁頂截樁時(shí)，應(yīng)將樁頭預(yù)應(yīng)力鋼筋錨入承臺（錨固長度按混凝土規(guī)范公式確定，且不小于預(yù)應(yīng)力鋼筋直筋的50倍及500mm），并采取鋼筋混凝土填芯措施，填芯長度不應(yīng)小于5D（D為管樁外徑。當(dāng)基樁承受較大拉力時(shí)，填芯長度不應(yīng)小于8D；當(dāng)基樁不承受拉力時(shí)，填芯長度可取3D及1m的較大值）。填芯部分的縱向普通鋼筋按承擔(dān)基樁全部拉力計(jì)算，填芯混凝土的縱向鋼筋在承臺的錨固長度按混凝土規(guī)范公式確定，且不宜小于縱向鋼筋直徑的40倍。填芯混凝土應(yīng)采用比承臺混凝土強(qiáng)度等級高一級的微膨脹混凝土，澆灌前應(yīng)對管樁內(nèi)壁進(jìn)行界面處理。適當(dāng)長度的填芯鋼筋混凝土，不僅可加強(qiáng)管樁與承臺的連接，同時(shí)還能強(qiáng)化管樁樁頂、提高管樁抗剪承載力。
b、當(dāng)樁頂不截樁時(shí)，除應(yīng)按上述設(shè)置填芯鋼筋混凝土外，還應(yīng)在樁頭端板焊接厚度不小于10mm厚連接鋼板，高度不小于150mm，與承臺連接鋼筋再與連接鋼板焊接，并將其錨入承臺（錨固長度按混凝土規(guī)范公式確定）。與承臺連接鋼筋直徑可按上述公式確定。
（2）采取措施確保多節(jié)樁接頭的有效性。應(yīng)按抗拉等強(qiáng)接頭設(shè)計(jì)，焊接質(zhì)量必須嚴(yán)格控制(分三層滿焊)，并采取有效的防腐蝕、防銹處理措施。當(dāng)設(shè)計(jì)中無法確保接頭防腐、防銹措施的長期有效時(shí)（工程設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)），對接頭的焊縫可參考鋼樁的做法，留出適當(dāng)?shù)母g余量（按等比關(guān)系對焊縫強(qiáng)度留有足夠的余量）。否則，不應(yīng)采用多節(jié)管樁作為抗拔樁使用，必須采用時(shí)，只可考慮最上節(jié)管樁的抗拔承載力。亦盡量避免樁頂截樁，以避免截樁操作不當(dāng)影響管樁整體性，從而影響管樁抗拔承載力。
（3）對軟土地區(qū)工程（如Ⅳ類場地的工程）、深基坑工程、承受較大水平力的基樁等，應(yīng)避免采用預(yù)應(yīng)力管樁。必須采用時(shí)，應(yīng)由地下室外墻、承臺側(cè)面的土壓力（垂直于水平力作用方向的承臺側(cè)壁被動土壓力）承擔(dān)水平力，同時(shí)還應(yīng)在管樁頂部設(shè)置填芯鋼筋混凝土和在承臺下方管樁頂部設(shè)置的鋼筋混凝土擴(kuò)大頭承臺，提高管樁的抗剪承載力。
（4）對軟土地基上較高的高層建筑（如當(dāng)房屋高度超過50m時(shí)），不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。
（5）樁底持力層頂面起伏較大（＞5%）的地區(qū)，應(yīng)慎用管樁。
（6）實(shí)際工程中宜選用較大直徑D、較大壁厚t（不宜小于80mm）的管樁。管樁的長徑比不宜超過60，不應(yīng)超過80。
（7）在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)乃至地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中，如何合理經(jīng)濟(jì)解決各種復(fù)雜工況下地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)問題，一直是工程界關(guān)注的問題。應(yīng)重視各種復(fù)雜工況下的地基基礎(chǔ)問題，對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)充分應(yīng)考慮各種復(fù)雜工況影響，并采取有效的結(jié)構(gòu)措施，確保工程質(zhì)量。
4結(jié)束語
預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔樁設(shè)計(jì)和施工中須注意如下幾點(diǎn)：
(1)考慮各種復(fù)雜工況，確定最不利工況下預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗拔承載力。
(2)采取合理措施避免預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗拔失效，保證工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）
[2]建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）
[3]錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程（DBJ/T15-22-2008）
[4]預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（10SG409）
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