前言
隨著建筑工業(yè)的發(fā)展，對(duì)工期及經(jīng)濟(jì)效益的要求越來越高，工程技術(shù)人員加快了對(duì)新技術(shù)探索的步伐，實(shí)際工程中出現(xiàn)了大量的新技術(shù)及新工藝，預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)作為一種新的基礎(chǔ)形式被應(yīng)用于工程中已有十多年的歷史。由于其施工工期短且造價(jià)相對(duì)較低，得到了很快的發(fā)展，其設(shè)計(jì)理論、施工工藝及檢測(cè)技術(shù)已非常成熟，為了更好地規(guī)范和指導(dǎo)預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及施工，廣東省于1998年頒布了«預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程»（DBJ/T15-22-98）。為了減少預(yù)應(yīng)力管樁施工對(duì)環(huán)境的影響，人們對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的施工工藝又作出了改進(jìn)，出現(xiàn)了靜壓式預(yù)應(yīng)力管樁的新工藝，同時(shí)廣東省又頒布了«靜壓樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程»?，F(xiàn)行«建筑樁基技術(shù)規(guī)范»（JGJ94-2008）對(duì)混凝土空心管樁的設(shè)計(jì)及施工也作了具體規(guī)定。本人也參與了若干工程預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，就預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)總結(jié)如下：
一、預(yù)應(yīng)力管樁承載力特征值的取值
1、預(yù)應(yīng)力管樁的分類：
1)按混凝土強(qiáng)度等級(jí)分：PC樁和PHC樁
我們通常采用的預(yù)應(yīng)力管樁為PHC樁（高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁），以下所說內(nèi)容均針對(duì)PHC樁。
2)按抗裂彎矩和極限彎矩的大小分為：A型、AB型及B型
由于設(shè)計(jì)中不考慮預(yù)應(yīng)力管樁的抗彎，主要由施工工藝決定，以經(jīng)濟(jì)為原則。
3)按外直徑分為：300、400、500、550、600mm等規(guī)格。
2、最常用的管樁直徑有￠400、￠500、￠600三種，￠300、￠550管樁在工程實(shí)際應(yīng)用較少，因而對(duì)其不作分析。
3、三種外直徑的樁的豎向承載力特征值的取值分別如下：
￠400豎向承載力特征值1200~1500KN
￠500豎向承載力特征值2000~2500KN
￠600豎向承載力特征值3000~3200KN
a．預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠密樁，其單樁承載力特征值若根據(jù)«建筑樁基技術(shù)規(guī)范»（JGJ94-2008）5.3.8條估算，很難達(dá)到上述數(shù)值，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)是能夠滿足的。
b.當(dāng)持力層為硬質(zhì)巖，持力層上存在一定厚度的殘疾土，樁長(zhǎng)大于7m時(shí)，可以取高值。若持力層上無一定厚度的殘疾土，施工時(shí)易斷樁。但當(dāng)持力層為泥巖或其它軟質(zhì)巖層時(shí)難以達(dá)到或樁長(zhǎng)較短時(shí)應(yīng)取低值。樁長(zhǎng)小于5米不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁。
c.預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)時(shí)，建議在管樁施工前先行試樁，但考慮到會(huì)增加造價(jià)。如果鄰近相似地質(zhì)情況可作為參考時(shí)，可以不先行試樁，但最后作承載力檢驗(yàn)。
4、對(duì)于同承臺(tái)樁數(shù)不多于2根的基礎(chǔ)，安全等級(jí)按提高一級(jí)考慮，
原一、二、三級(jí)重要性系數(shù)為1.1、1.0、0.9
現(xiàn)需調(diào)整為1.2、1.1、1.0，而1.2/1.1=1.1；1.1/1.0=1.1；1.0/0.9=1.1，一般工程多為二級(jí)，所以這時(shí)我們可以認(rèn)為樁的承載力特征值降低，即分別為1500/1.1=1364KN，2500/1.1=2273KN（3200~3000）/1.1=（2909~2727）KN
5、偏心豎向力的作用下，應(yīng)將單樁承載力特征值乘以1.25倍。
6、由于預(yù)應(yīng)力管樁承受水平力和彎矩的能力較差（通常認(rèn)為樁頂與承臺(tái)鉸接），墻、柱底內(nèi)力中的彎矩和剪力不能傳遞給預(yù)應(yīng)力管樁，彎矩應(yīng)由基礎(chǔ)拉梁承受，當(dāng)無拉梁時(shí)，應(yīng)由底板承受，或轉(zhuǎn)化為樁的拉壓力（多樁承臺(tái)）；水平力應(yīng)通過承臺(tái)、底板或地下室側(cè)壁傳遞給地基土，而不應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力管樁承受水平力和彎矩。
二、預(yù)應(yīng)力管樁的選型
1、原則
在設(shè)計(jì)合理的前提下，盡可能少選用樁型，一般工程不應(yīng)超過2種樁型，因?yàn)槿绻麡缎瓦^多會(huì)增加試樁費(fèi)用和施工難度。
2、一般多層或無單獨(dú)地下室和裙房的高層可以選用一種樁型，因?yàn)檫@種建筑基礎(chǔ)內(nèi)力一般比較均勻。
3、一般工程選用￠400與￠500根比較合理，兩個(gè)方面原因
a．￠400與￠500比較
承載力：2500/1500=1.67
樁心距：1500/1200=1.25（按3倍樁距考慮）
也就是說樁的密度增加不大而承載力提高很大.
b．￠600與￠500比較
承載力：3200/2500=1.25
樁心距：1800/1500=1.2
提高幅度不大，且￠600樁施工相對(duì)困難，除非￠500樁布置不了時(shí)（即柱（墻）底內(nèi)力較大，而且柱（墻）較密）才考慮使用。
三、基底內(nèi)力的選擇
1、確定樁數(shù)和布樁時(shí)，應(yīng)采用傳至承臺(tái)底面的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合；相應(yīng)的抗力應(yīng)采用基樁或復(fù)合基樁承載力特征值。
2、計(jì)算荷載作用下的樁基沉降和水平位移時(shí)，應(yīng)采用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合；計(jì)算水平地震作用、風(fēng)載作用下的樁基水平位移時(shí)，應(yīng)采用水平地震作用、風(fēng)載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。
3、驗(yàn)算坡地、岸邊建筑樁基的整體穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合；抗震設(shè)防區(qū)，應(yīng)采用地震作用效應(yīng)和荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。
4、在計(jì)算樁基結(jié)構(gòu)承載力、確定尺寸和配筋時(shí)，應(yīng)采用傳至承臺(tái)頂面的荷載效應(yīng)基本組合。當(dāng)進(jìn)行承臺(tái)和樁身裂縫控制驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)分別采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合和荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合。
5、樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的規(guī)定采用，除臨時(shí)性建筑外，重要性系數(shù)不應(yīng)小于1.0。
6、對(duì)樁基結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算時(shí)，其承載力調(diào)整系數(shù)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011)的規(guī)定采用。
四、樁的布置
1、剪力墻下的樁盡量沿墻布置，這樣可以顯著減少承臺(tái)厚度。
3、布置時(shí)，確定了選擇的樁型后，應(yīng)盡量減少根數(shù)，比如選擇400、500兩種樁型，標(biāo)準(zhǔn)組合下柱底軸力為7000KN時(shí)，布400需5根，布500需3根，這時(shí)應(yīng)選3根500，這樣即節(jié)約樁造價(jià)，也會(huì)減少承臺(tái)尺寸，同時(shí)也降低了樁施工時(shí)將樁打壞的風(fēng)險(xiǎn)。
3、對(duì)于兩樁的布置，兩根應(yīng)沿柱（墻）彎矩較大方向布置，將彎矩以力偶的形式作用于樁，減少拉梁的負(fù)擔(dān)，此傳力途徑明確、直接。
4、當(dāng)一承臺(tái)下需布置多根樁時(shí)，應(yīng)根據(jù)承臺(tái)上墻柱的分布，將樁布置在墻柱的周圍，盡量使樁離開墻柱的距離較少，保證兩個(gè)方向樁離墻柱的距離基本相等，這對(duì)計(jì)算承臺(tái)較為有利，可以減小承臺(tái)尺寸。
5、樁心距通常取3.5倍樁徑，但當(dāng)同一承臺(tái)下樁數(shù)多于9根時(shí)，樁心距取4.0倍樁徑較為合適，這樣相對(duì)較易施工，減小地基土壟起，但當(dāng)柱距較密無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)采取跳打，但跳打在實(shí)際施工中難以操作，因?yàn)榇驑稒C(jī)具的移動(dòng)較為困難，且會(huì)把已壓樁壓壞。
五、承臺(tái)的設(shè)計(jì)
承臺(tái)的設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范構(gòu)造要求的前提下，應(yīng)精確計(jì)算，力爭(zhēng)經(jīng)濟(jì)合理。
1、各項(xiàng)構(gòu)造尺寸及構(gòu)造措施應(yīng)滿足要。．
2、承臺(tái)應(yīng)進(jìn)行沖切驗(yàn)算，斜載面受剪驗(yàn)算，正截面受彎驗(yàn)算及局部受壓驗(yàn)算。
3、承臺(tái)的高度通常由沖切和抗剪控制。
4、進(jìn)行承臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意墻、柱截面尺寸的影響，隨著墻柱截面的增大，沖跨和剪跨都相應(yīng)減小，如果不考慮墻、柱截面的影響，承臺(tái)的設(shè)計(jì)較為浪費(fèi)。
5、柱、墻的砼強(qiáng)度等級(jí)通常比承臺(tái)高，特別是框支柱，應(yīng)注意局部受壓驗(yàn)算。
6、由于承臺(tái)的尺寸一般較大，承臺(tái)的最小配筋率可不按«混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范»中受拉受彎構(gòu)件執(zhí)行，按臥置于土上的厚板控制不小于0.15%為宜。
六、拉梁的設(shè)計(jì)
1、寬度不小于200，高度取1/15~1/10跨。
2、當(dāng)設(shè)有地下室且地下室設(shè)計(jì)鋼筋混凝土底板時(shí)，我們通常將底板做成無梁樓蓋形成，不存在拉梁的問題，同時(shí)將承臺(tái)四周按450放坡，作為柱帽。見下圖：
3、當(dāng)不設(shè)地下室或地下室不設(shè)計(jì)鋼筋混凝土底板時(shí)，單樁承臺(tái)應(yīng)在兩個(gè)方向設(shè)置拉梁，兩樁承臺(tái)至少應(yīng)在平面外設(shè)置拉梁。
4、計(jì)算拉梁時(shí)，應(yīng)考慮軸向力（設(shè)計(jì)值）的1/10作拉力，對(duì)單樁和兩樁承臺(tái)平面外拉梁還應(yīng)考慮柱底的彎矩，兩種荷載相疊加。同時(shí)，若梁上砌墻時(shí)，還應(yīng)考慮墻荷載的作用。
5、一般情況下拉梁應(yīng)底、頂配筋相同，且通長(zhǎng)配置。在承臺(tái)中的錨固，當(dāng)承臺(tái)頂面配筋時(shí)應(yīng)將鋼筋錨入承臺(tái)la或laE，當(dāng)承臺(tái)頂面不配筋時(shí)，梁筋應(yīng)錨入墻、柱內(nèi)。
七、結(jié)束語
以上為預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)中常遇的一些問題，在具體的工程設(shè)計(jì)中的一些具體問題，還應(yīng)具體分析，這樣才能使我們的設(shè)計(jì)在安全的條件下，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。
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