1前言
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁因具有單樁承載力高，耐久性好，施工方便快捷，質(zhì)量可靠，價格適中，抗彎抗拉性能好，檢測方便，穿透力強，對地質(zhì)條件適應(yīng)性廣等特點，在我國沿海地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。因此在廣東及沿海發(fā)達(dá)地區(qū)PHC管樁在20多種樁基中占據(jù)了80%以上，這種趨勢正在全國各地蔓延，尤其是機(jī)械快速接頭技術(shù)可在北方嚴(yán)寒的冬季施工，將進(jìn)一步提升管樁的適用性。近年隨著城市建設(shè)的發(fā)展，土地資源日益緊缺，涌現(xiàn)了一大批功能齊全，造型新穎的建筑，而大型、高層建筑占有很大的比例，特別是沿海地區(qū)和大中城市以及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的公共建筑，為充分利用地下空間來滿足使用功能和人防工程的需要，施工建（構(gòu)）物的基礎(chǔ)同時承受豎向壓力，有時上拔荷載較大甚至成為主要作用力，主要有以下幾種類型的建筑工程：無上部結(jié)構(gòu)的地下室、地下停車場、污水處理池、深井泵房、船塢、人防和地鐵工程；高聳結(jié)構(gòu)如輸電線鐵塔、電視塔、煙囪的基礎(chǔ)；錨錠基礎(chǔ)以及在水平力作用下出現(xiàn)上拔力的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)，如碼頭、擋土墻等，都有可能遇到工程結(jié)構(gòu)的抗浮抗拔問題。
抗浮抗拔措施根據(jù)實際情況具體制定，型式種類多樣，最常見的是設(shè)置錨桿和抗拔樁。目前采用抗拔管樁較為普遍。建筑工程中用得最多的是φ400和φ500管樁可作為抗拔樁使用，約占總銷量的70%左右。但實際應(yīng)用中90%以上是承受壓力為主的抗壓樁，抗拔樁的數(shù)量不到總應(yīng)用量的10%。從工程實踐中可知，抗拔管樁只要在保證質(zhì)量的前提下，其施工方便、工期短、造價便宜等許多優(yōu)點值得推廣使用，大有發(fā)展前途。本文結(jié)合國標(biāo)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》和廣東省標(biāo)準(zhǔn)《錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》的修訂體會，介紹抗拔管樁單樁豎向抗拔承載力在工程中應(yīng)用實例，為抗拔管樁單樁豎向抗拔承載力應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)。
2工程概況
本工程位于東莞市莞城區(qū)，環(huán)城路與萬壽路交匯處，舊市府旁，樓高4～5層，地下1層。總建筑面積18074.8m2，樁基礎(chǔ)采用φ400－95PHC管樁344根，樁長26米，單樁豎向承載力特征值1400kN，單樁豎向樁拔力特征值250kN，樁基持力層為強風(fēng)化巖。
3地質(zhì)條件
根據(jù)勘察采用結(jié)果，在鉆探深度范圍內(nèi)，場地所揭露的第四系土層主要有填土層、沖洪積層及殘積層，下伏基巖為花崗巖?，F(xiàn)將各巖土層的工程地質(zhì)性質(zhì)及其分布特征自上而下具體分述如下：
3.1填土層[Qm1]。填土[層號1]：淺灰、灰褐色，填料以粘性土為主，局部夾小石塊、碎磚塊及混凝土塊，稍散。該層層頂標(biāo)高約5.77~6.13m，揭露層厚約1.9～6.3m，平均3.1m；本場地各個勘探孔均有遇見該層。修正標(biāo)貫擊數(shù)統(tǒng)計：有效統(tǒng)計數(shù)n＝7，平均值4.5擊，標(biāo)準(zhǔn)差1.07，變異系數(shù)0.23。剔除粗差后標(biāo)貫擊數(shù)最大值5.7擊，最小值2.6擊，標(biāo)準(zhǔn)值3.8擊。該層為新回填土，結(jié)構(gòu)較松散，密實程度較差，承載力低。管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=10kpa。
3.2沖洪積層[Qal+pl]。
3.2.1淤泥[層號2－1]：淺灰黑、灰黑色，主要由淤泥質(zhì)粉粘粒組成，夾砂，局部含腐殖質(zhì)，土質(zhì)有微腥臭味，飽和，軟塑。該層層頂標(biāo)高約－0.18~3.90m，層頂埋深約1.9～6.3m，揭露層厚為0.8～5.2m左右，平均3.2m；本場地各個勘探孔均有遇見該層。修正標(biāo)貫擊數(shù)統(tǒng)計：有效統(tǒng)計數(shù)n＝18，平均值2.6擊，標(biāo)準(zhǔn)差0.86，變異系數(shù)0.33。剔除粗差后標(biāo)貫擊數(shù)最大值3.8擊，最小值1.0擊，標(biāo)準(zhǔn)值2.3擊。該層具高壓縮性，低強度，結(jié)合現(xiàn)場標(biāo)貫測試、土工試驗結(jié)果及地區(qū)經(jīng)驗，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=50kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=8kpa。
3.2.2粘土[層號2－2]：淺黃白、淺灰白色，成分以粉粘粒為主，土質(zhì)均勻性尚好；粘性較強，濕，軟塑，局部可塑。該層層頂標(biāo)高約－2.10~1.99m，層頂埋深約4.0～8.2m，揭露層厚為0.9～5.9m左右，平均2.5m；本場地共11個勘探孔均有遇見該屋。修正標(biāo)貫擊數(shù)統(tǒng)計：有效統(tǒng)計數(shù)n＝12，平均值4.8擊，標(biāo)準(zhǔn)差1.27，變異系數(shù)0.27。剔除粗差后標(biāo)貫擊數(shù)最大值6.1擊，最小值3.4擊，標(biāo)準(zhǔn)值4.1擊。該層具較中－高壓縮性，中－低強度，結(jié)合現(xiàn)場標(biāo)貫測試、土工試驗結(jié)果及地區(qū)經(jīng)驗，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=110kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=25kpa。
3.2.3中細(xì)砂[層號2－3]：淺黃色，石英質(zhì)，局部含少量粉粘粒，砂質(zhì)分選擇性、磨圓度一般，飽和，松散。該層層頂標(biāo)高約－1.77m，層頂埋深約7.7m，揭露層厚為1.2m左右；本場地僅ZK1勘探孔有遇見該層。該層測試標(biāo)貫1個，修正后為6.6擊。該層具中－低強度，結(jié)合現(xiàn)場標(biāo)貫測試及地區(qū)經(jīng)驗，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=120kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=15kpa。
3.3殘積層[Qel]。
3.3.1砂質(zhì)粘性土[層號3－1]：灰黃、淺黃色，為花崗巖殘積土，原巖結(jié)構(gòu)已全部破壞，原巖礦物除石英外全部已風(fēng)化成粘土礦物，巖芯手捏易散、具砂感，遇水易崩解、軟化，濕，可塑。該層層頂標(biāo)高約－4.18~－0.61m，層頂埋深約6.6～10.1m，揭露層厚為3.1～12.2m左右，平均6.7m；本場地各個勘探孔均有遇見該層。修正標(biāo)貫擊數(shù)統(tǒng)計：有效統(tǒng)計數(shù)n＝22，平均值10.3擊，標(biāo)準(zhǔn)差2.21，變異系數(shù)0.21。剔除粗差后標(biāo)貫擊數(shù)最大值12.3擊，最小值6.6擊，標(biāo)準(zhǔn)值9.5擊。該層具中等壓縮性，中等強度，結(jié)合現(xiàn)場標(biāo)貫測試、土工試驗結(jié)果及地區(qū)經(jīng)驗，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=190kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=32kpa。
3.3.2砂質(zhì)粘性土[層號3－2]：灰黃、黃褐色，為花崗巖殘積土，原巖結(jié)構(gòu)已大部分破壞，原巖礦物除石英外大部分已風(fēng)化成粘土礦物，局部夾風(fēng)化硬塊；其巖芯手捏散、具砂感，遇水易崩解、軟化，濕，硬塑，局部底部呈豎硬狀。該層層頂標(biāo)高約－13.18~－6.07m，層頂埋深約11.9～19.1m，揭露層厚為4.2～14.6m左右，平均7.9m；本場地各個勘探孔均有遇見該層。修正標(biāo)貫擊數(shù)統(tǒng)計：有效統(tǒng)計數(shù)n＝25，平均值22.9擊，標(biāo)準(zhǔn)差4.61，變異系數(shù)0.20剔除粗差后標(biāo)貫擊數(shù)最大值28.0擊，最小值16.0擊，標(biāo)準(zhǔn)值21.3擊。該層具中－低壓縮性，中－高強度，結(jié)合現(xiàn)場標(biāo)貫測試、土工試驗結(jié)果及地區(qū)經(jīng)驗，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=260kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=42kpa。
3.4基巖[r]。
據(jù)勘察結(jié)果，在鉆探深度范圍內(nèi)，場地基巖為花崗巖。根據(jù)巖石風(fēng)化程度的差異，該層可分為以下二個亞層：
3.4.1強風(fēng)化花崗巖[層號4－1]：淺灰、灰褐色，原巖結(jié)構(gòu)可辯，巖石風(fēng)化跡象明顯，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯以土狀、半巖半土狀為主，局部夾個別中風(fēng)化巖塊；其巖芯手辯可斷，敲擊易散，鉆進(jìn)較困難。該層層頂標(biāo)高約－22.71~－12.07m，層頂埋深約18.0～28.7m；本場地各個勘探孔均有遇見該層，其中ZK7、ZK8、ZK11、ZK12孔有遇見其底板，揭露層厚為1.5～7.0m左右，平均5.0m。該層測試標(biāo)貫19個，其擊數(shù)均大于50擊。結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗及現(xiàn)場標(biāo)貫測試、鉆進(jìn)的易程度，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：faｋ=700kpa管樁，樁周巖土側(cè)阻力特征值qsa=120kpa。
3.4.2中風(fēng)化花崗巖[層號4－2]：淺灰、淺灰白色，塊狀構(gòu)造，巖石結(jié)構(gòu)清晰，原巖礦物主要為石英、長石和黑云母，裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀；其巖石巖質(zhì)豎硬，敲擊聲脆，鉆進(jìn)困難。該層層頂標(biāo)高約－24.67~－16.20m，層頂埋深約22.3～30.8m；本場地ZK7、ZK8、ZK11、ZK12勘探孔均有遇見該層，尚未揭穿其底板。結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗及現(xiàn)場鉆進(jìn)的難易程度，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：faｋ=1500kpa。
4PHC管樁抗拔力設(shè)計與施工工藝
本工程為PHC管樁344根φ400－95樁基礎(chǔ)，樁長26米，單樁豎向承載力特征值1400kN，單樁豎向樁拔力特征值250kN，樁基持力層為強風(fēng)化巖。采用800噸靜力壓樁機(jī)施工，φ400-95AB終壓力為3200KN，復(fù)壓次數(shù)為5次。為了更好地施工，防止管樁被打裂、斷，采用特制的包邊開口樁尖和包邊圓錐型樁尖，可以增強樁尖的穿巖能力，對減少打樁的破損率非常有效。
本新型樁尖是我司近年的科研成果，并已獲得國家專利，是針對現(xiàn)有普通樁尖存在的不足，主要目的在于提供一種包邊棱錐形樁尖，其包邊樁尖直徑底邊比含樁大，錐體由4~6塊側(cè)板組成，該新型樁尖能有效地減少管樁與土（或砂和風(fēng)化巖）間的瞬間摩擦力，或從而增強樁尖之穿透能力，隨之可打（壓）穿很厚的砂層及壓縮性小的土（巖）層，降低打樁能耗，提高施工效率，可使樁尖能夠順利到達(dá)理想的持力層，同時減少施工過程中對樁身的損傷，能有效地減少樁機(jī)及場地的震動，降低打（壓）樁時對其它建筑物及市政設(shè)施的影響，其主要原理包邊結(jié)構(gòu)擴(kuò)大PHC管樁的入土孔口，利用管樁與土（巖）中存在收縮恢復(fù)的時間差的時效性，在減少瞬間的摩擦力增大打（壓）樁的深度。
我司為了提高包邊開口樁尖的剛度，樁靴高度從300~600mm改為100mm，鋼板厚度均改為18mm，這樣的樁尖能較好地保護(hù)PHC管樁樁頭。包邊開口樁尖的"土塞"效應(yīng)是樁身與管孔進(jìn)土之間的內(nèi)摩擦力可以提高管樁的承載力。
5檢測結(jié)果
施工完畢后我市經(jīng)過了6~7月份的多次特大暴雨考驗、造成多次洪澇災(zāi)害，基坑內(nèi)多次泡浸對以摩阻力為主的抗拔管樁的承載力產(chǎn)生一定的影響，8月初經(jīng)單樁豎向抗拔靜載試驗，基本達(dá)到設(shè)計要求，檢測結(jié)果如下表：
檢測結(jié)果匯總表
6抗拔管樁的單樁豎向抗拔承載力
抗拔管樁豎向抗拔承載力應(yīng)根據(jù)樁身與樁周巖土的總抗拔摩阻力和樁身抗拉強度的大小來確定，取兩者中較少者。
6.1抗拔管樁豎向抗拔承載力特征值。其確定方法一般有以下三種：通過現(xiàn)場豎向抗拔靜載試驗確定；通過經(jīng)驗公式進(jìn)行計算；通過高應(yīng)變測試進(jìn)行估算。
6.1.1通過現(xiàn)場抗拔靜載試驗確定。影響單樁豎向抗拔承載力的因素很多，歸納起來有以下幾方面：
6.1.1.1樁周圍土體的影響：樁周土的性質(zhì)、土的抗剪強度、側(cè)壓力系數(shù)和土的應(yīng)力歷史等都會對單樁豎向抗拔承載力產(chǎn)生一定的影響。一般說來，在粘土中，樁的抗拔極限側(cè)阻力與土的不排水抗剪強度接近。在砂土中，樁的抗拔極限側(cè)阻力可用有效應(yīng)力法來估計，砂土的抗剪強度越大，樁側(cè)單位面積的極限抗拔阻力也就越大。
6.1.1.2樁自身因素的影響：樁側(cè)表面的粗糙程度越大，則樁的抗拔承載力就越大，且影響在砂土中比在粘土中更明顯。此外，樁截面形狀、樁長、樁的剛度和樁材的泊松比等會對單樁豎向抗拔承載力產(chǎn)生不同程度的影響，曾有試驗證明，粗糙側(cè)表面樁的抗拔極限承載力是光滑表面樁的1.7倍。
6.1.1.3施工因素的影響：在施工過程中，樁周土體的擾動、打入樁中的殘余應(yīng)力，樁身完整性、樁的傾斜角度等也將影響單樁豎向抗拔承載力的大小。
6.1.1.4休止時間的影響：從成樁到開始試驗之間的休止時間的長短對單樁豎向抗拔承載力影響是明顯的。另外，樁頂?shù)募虞d方式、荷載維持時間、加載卸載過程對單樁豎向抗拔承載力也有影響。
因此，重要的工程或經(jīng)驗不足的地區(qū)，單樁豎向抗拔承載力特征值均應(yīng)通過現(xiàn)場抗拔靜載試驗來確定，抗拔試驗樁的數(shù)量、試驗的開始時間、試驗加載方法等，各種地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范或樁基檢測技術(shù)規(guī)范都有規(guī)定，在“單樁豎向抗拔靜載試驗要點”中，試驗終止加載條件一般均列出三條，但抗拔管樁只要一拔動其累計上拔量根本不到100mm就破壞，所以是以“在某級上拔荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級上拔荷載作用下上拔量的5倍”為終止加載條件。
單樁豎向抗拔靜載試驗一般按設(shè)計要求確定最大加載量，為設(shè)計提供依據(jù)的試驗樁應(yīng)加載至樁側(cè)土破壞或樁身材料達(dá)到設(shè)計強度，為了防止因試驗樁自身質(zhì)量問題而影響抗拔試驗結(jié)果，在抗拔樁試驗前，宜采用低應(yīng)變法對PHC管樁進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保試驗順利進(jìn)行。
關(guān)于樁側(cè)抗拔土阻力峰值與樁頂上拔位移量的關(guān)系，一般認(rèn)為0.02D，，但根據(jù)目前抗拔樁的研究水平來看，基本上與樁徑無關(guān)。
6.1.2通過高應(yīng)變動測法進(jìn)行估算。
高應(yīng)變動測法可以測出抗壓樁的豎向抗壓極限承載力還可以提供樁側(cè)摩阻力和樁端阻力值等數(shù)據(jù)與信息。從理論上講，抗壓樁的樁側(cè)摩阻力乘以抗拔摩阻力折減系數(shù)入i就是抗拔樁的抗拔承載力，為安全計，入i可以取較小值（0.5~0.6），目前高應(yīng)變動測法較為普及，采用高應(yīng)變動測法檢測抗壓樁的承載力和樁身完整性，具有測試費用便宜、速度快、檢測精度能滿足工程需要等優(yōu)點，但具體用于檢測抗拔樁承載力，還不夠成熟，需要檢測部門和施工單位密切配合，進(jìn)一步積累經(jīng)驗和技術(shù)數(shù)據(jù)，提高檢測樁摩阻力和端阻力的分辨率和檢測精度，使其估算的單樁豎向抗拔承載力特征值更為準(zhǔn)確。
6.1.3通過經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。
單樁豎向抗拔承載力特征值計算，新廣東規(guī)程推薦如下經(jīng)驗公式：
Rta=UpΣλi·ξsi·qsia·li+0.9Gp
式中：Rta--單樁豎向抗拔承載力特征值；
Up--管樁樁身外周長；
λi--抗拔摩阻力折減系數(shù)，可按下表取值；
ξsi--管樁第i層土（巖）的側(cè)阻力修正系數(shù)值；
qsia--管樁第i層土（巖）的側(cè)阻力特征值；
li--管樁穿越第i層土（巖）的厚度；
Gp--管樁自重，對地下水位部分應(yīng)扣除水的浮力。
抗拔摩阻力折減系數(shù)λi
6.1.4勘察設(shè)計參數(shù)的確定
6.2抗拔管樁樁身抗拉強度的計算。
6.2.1抗拔管樁樁身抗拉強度計算公式有以下三種計算模式：①按樁身不出現(xiàn)拉應(yīng)力為控制條件；②按樁身不出現(xiàn)裂縫為控制條件；③按樁身裂縫小于0.2mm為控制條件。
新廣東規(guī)程采用上述第①種計算模式，要求抗拔管樁受力后樁身混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力；同時，忽略預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉作用。其計算公式：
Rp≤pc·A
式中：Rp--樁身豎向抗拉承載力設(shè)計值；
бpc--管樁混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力值；
A--管樁截面面積。
對于一些臨時性建筑的抗拔管樁，也可按上述第②種計算模式即樁身不出現(xiàn)裂縫為控制條件來進(jìn)行計算：
Rp≤（pc+fc）·A
式中：fc--樁身混凝土抗拉強度設(shè)計值，C80混凝土的fc=2.22MPa。
值得注意的是：當(dāng)抗拔管樁承受最大的Rp時，端板錨固孔與鋼筋墩頭連接處的抗剪強度是最薄弱的環(huán)節(jié)，容易先沖切破壞。
6.2.2管樁混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力值的計算。管樁樁身混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力計算比較復(fù)雜，不同人計算往往會得出不同的結(jié)果。國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002的算法適合于普通混凝土結(jié)構(gòu)，不適合離心成型、高壓蒸養(yǎng)的管樁。目前管樁界一般是套用日本的計算方法，但也很煩瑣，新廣東規(guī)程提出了一種計算管樁混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力的簡化公式：
бpc=0.56n·Aa·Fptk/A≈800n·Aa/A
式中：бpc——管樁混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力值；
n——預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量；
Aa——單根預(yù)應(yīng)力鋼筋的公稱截面面積；
Fptk——預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，取1420MPa；
A——管樁截面面積，按管樁直徑和壁厚的理論面積計。
這是按張拉應(yīng)力的20%作為預(yù)壓應(yīng)力損失值來估算的，而張拉力一般以達(dá)到預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值的70%時的總拉力來控制的，故0.7×（1－0.20）=0.56，用此公式計算結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》GB13476最新版本所推薦的計算方法所計算的結(jié)果基本一致，但此方法簡單實用，尤其在抗拔管樁抗拉強度計算中顯出快捷的優(yōu)點。
6.2.3管樁樁身結(jié)構(gòu)對應(yīng)的單樁豎向抗拉承載力最大特征值的計算。為便于應(yīng)用，提出一個相當(dāng)于樁身結(jié)構(gòu)對應(yīng)的單樁豎向抗拉承載力最大特征值RB。
RB≈RP/1.35=бpc·A/1.35
=（800·n·Aa/A）·A/1.35
≈600·n·Aa
式中：n——預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量；
Aa——單根預(yù)應(yīng)力鋼筋的公稱截面面積。
利用RB≈600·n·Aa計算ф400、ф500AB型、B型PHC樁的RB如下表：
7抗拔管樁的應(yīng)用
對于錘擊法、靜壓法施工的管樁樁基均可作抗拔管樁。靜壓管樁對接頭的保護(hù)較好，故靜壓管樁作抗拔樁一般來說質(zhì)量會好一些；錘擊管樁入土較深，抗拔承載力較大些。
抗壓樁承載力主要由樁周樁端巖土摩擦支承力來決定，樁身抗壓強度一般不是控制條件；而對于抗拔樁，除短樁外，抗拔承載力一般是由樁身的抗拉強度所決定的，而樁身抗拉強度也往往由接頭能力所左右的。當(dāng)然，也有由樁周摩阻力決定的特殊地質(zhì)條件下（如厚淤泥層）的抗拔樁。
東莞是建筑業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，管樁作抗拔承載的應(yīng)用也不落后。從目前應(yīng)用情況看，用得較多的抗拔管樁是Φ400-95和Φ500-125的AB型PHC樁，其單樁豎向抗拔承載力特征值的應(yīng)用范圍分別為：
Φ500-125AB型抗拔樁，Rta=250～650kN；
Φ400-95AB型抗拔樁，Rta=150～350kN。
應(yīng)用400管樁工程實例東莞新世紀(jì)清華居（120~175KN）、莞城青少年宮（250KN）、麻涌豪峰污水廠（200KN），Φ500應(yīng)用實例麻涌南峰時代廣場（500KN）、莞城工業(yè)研發(fā)中心（500KN）、南城中威大廈（350KN）等一般采值都在這個范圍。具體應(yīng)用隨工程及水文地質(zhì)條件、樁徑、樁長、沉樁方法、建筑類型等因素而定，以結(jié)構(gòu)安全、檢測結(jié)果為準(zhǔn)。
8抗拔管樁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造
主要應(yīng)注意下列三個問題：樁身結(jié)構(gòu)；接頭；樁頭與承臺的連接。
8.1關(guān)于抗拔管樁的樁身結(jié)構(gòu)問題。重點在樁身的配筋和端板的質(zhì)量，同時還要注意預(yù)應(yīng)力鋼筋墩頭與端板上錨固孔之間的抗拉能力和抗沖切能力。
8.2樁身的配筋。國家標(biāo)準(zhǔn)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》GB13476最新版本將原來的預(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土保護(hù)層從25mm加大到40mm（Φ300管樁保護(hù)層仍為25mm，不宜作抗拔樁），預(yù)應(yīng)力鋼筋的分布圓直徑也隨之內(nèi)縮，而樁身的抗彎要求基本不變，故鋼筋的配置數(shù)量略有增多，國標(biāo)附錄列出了各種管樁的最小配筋量。
為保證抗拔管樁的樁身抗拉強度，首先要保證預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量和鋼筋的直徑。目前，有些預(yù)應(yīng)力鋼筋生產(chǎn)廠生產(chǎn)的鋼筋直徑過小。為此，新廣東規(guī)程專門列出每米預(yù)應(yīng)力鋼筋的允許最小重量，同時還規(guī)定：工地上使用的管樁，均要按一定的百分率抽檢鋼筋的數(shù)量及重量（最好利用截下來的余樁），若抽檢鋼筋的重量小于允許最小重量，按不合格論處。
8.3端板的質(zhì)量。目前端板質(zhì)量存在二大問題：端板的材質(zhì)和端板的厚度。
8.3.1端板的材質(zhì)大部分不符合規(guī)定。新規(guī)程規(guī)定：端板材質(zhì)的性能應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用端板》TC/T947的規(guī)定，該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)列出了端板用鋼材的化學(xué)成分和力學(xué)性能，但沒有對所用鋼材作出具體的要求，因此，有些端板生產(chǎn)廠鉆了這個空子，或用鑄鋼替代Q235鋼板，或用拆船板等廢舊鋼材熔煉的“地條鋼”來做端板。其危害性是：①可焊性差，焊縫易開裂；②端板易腐爛。這樣的接頭，應(yīng)用在抗拔樁中，質(zhì)量隱患顯而易見。因此，用于抗拔樁的端板應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》GB699及《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700的有關(guān)規(guī)定，材料的機(jī)械性能不得低于Ｑ235的要求。
8.3.2端板的厚度普遍較薄。原規(guī)程規(guī)定：ф300管樁，端板最小厚度為16mm；ф400管樁為18mm；ф500管樁為18mm；ф600管樁為20mm。實際上，不少廠家連這個最小厚度也達(dá)不到。其實這個規(guī)定也還有不足之處。新廣東規(guī)程不是按管樁直徑來規(guī)定端板厚度，而是根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋的粗細(xì)來規(guī)定端板的厚度，比較科學(xué)。新廣東規(guī)程規(guī)定端板的最小厚度如下：
8.3.3端板上的錨固孔與鋼筋墩頭的連接是抗拔管樁抗拉強度的一個“瓶頸”。預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端部經(jīng)電熱擠壓成半球狀的墩頭，通過墩頭與端板上錨固孔的連接，使端板與預(yù)應(yīng)力鋼筋形成一個結(jié)構(gòu)體，張拉力通過端板再傳到預(yù)應(yīng)力鋼筋墩頭上，如果端板太薄，錨固孔底板抗剪強度不足，就容易將墩頭拉脫。但一般情況下，總張拉力約為0.7n·Aa·Fptk，張拉時，如果端板與墩頭之間不出現(xiàn)拉脫情況，那么按新廣東規(guī)程所規(guī)定的樁身抗拉強度計算公式（Rp=бpc·A）計算的抗拔樁的抗拔力（0.56n·Aa·Fptk），是小于張拉力的，此時端板與墩頭之間的連接是安全可靠的，若采用Rp=（бpc＋ft）A作抗拉強度計算公式計算出來的抗拔力，有時可能大過張拉力，尤其是A型樁，端板與墩頭之間的連接就不一定可靠?？梢姡乱?guī)程推薦的樁身抗拉強度計算公式并不保守，而是與“墩頭與錨固孔”的抗拉能力相匹配的。
值得一提：有些管樁生產(chǎn)廠家在預(yù)應(yīng)力張拉時，偶有一、二根預(yù)應(yīng)力鋼筋被拉脫或拉斷，按理應(yīng)作報廢處理，但也有繼續(xù)離心成型做成產(chǎn)品出廠。這種不合格的管樁，作為承壓樁，其危害性不是一下子顯現(xiàn)出來，但作為抗拔樁，當(dāng)承受較大拔力時，其余完好的預(yù)應(yīng)力鋼筋也會發(fā)生“多米諾”效應(yīng)而被拉斷。
9關(guān)于抗拔管樁接頭問題
單節(jié)管樁基礎(chǔ)沒有接頭問題，若用二節(jié)以上的管樁作抗拔樁，就有一個樁節(jié)聯(lián)結(jié)的接頭問題。承壓樁的接頭質(zhì)量若不大好，其危害性一時顯不出來；抗拔樁的接頭質(zhì)量有問題，容易出現(xiàn)斷樁而失效。所以，抗拔樁的接頭質(zhì)量至關(guān)重要。
接頭型式，目前國內(nèi)主要是采用電焊焊接接頭，焊接方法主要有手工電弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)自動焊。近幾年來，全國各地又發(fā)明了一些機(jī)械快速接頭，新廣東規(guī)程推薦“機(jī)械嚙合接頭”。
電焊接頭質(zhì)量問題主要有：焊縫坡口尺寸太??；電焊施工質(zhì)量差，不飽滿；焊縫保護(hù)措施不力等。
9.1焊縫坡口尺寸太小。端板外周上沿留有一圈供電焊的坡口（槽）。新廣東規(guī)程規(guī)定了各種管樁的具體坡口尺寸（高×深），并且要求坡口根部有R=3mm的弧形。實際上，不少端板生產(chǎn)廠家對坡口尺寸的加工不重視，普遍偏小，連ф4焊條也放不進(jìn)去，造成焊縫強度的先天不足。
9.2焊縫施工質(zhì)量差。新規(guī)程對焊縫的施工方法和施工質(zhì)量提出了許多具體要求，特別要求焊縫層數(shù)不得少于2層，Φ300以上管樁宜為2層3道，焊縫要連續(xù)飽滿。按規(guī)程設(shè)置的坡口尺寸加上焊縫飽滿，焊縫的抗拉強度會遠(yuǎn)大于樁身的抗拉強度，所以焊縫強度不必驗算，關(guān)鍵是要保證焊縫的施工質(zhì)量。
焊接時間不足、“草草了事”是當(dāng)前焊縫施工中的突出問題，為此，新廣東規(guī)程還明確規(guī)定兩個焊工同時作業(yè)時各種直徑的管樁正常情況下的施焊時間。如Φ400管樁，兩個焊工同時施焊時，需要12～15分鐘，而有的工地3～5分鐘就“焊好”。
9.3焊縫的保護(hù)問題。許多人不大注意和重視，其實也很重要。首先是焊好的接頭應(yīng)自然冷卻后才能繼續(xù)施打，自然冷卻時間，舊規(guī)程規(guī)定不應(yīng)少于8分鐘，新規(guī)程規(guī)定不少于5分鐘，而有的工地焊完就打，高溫的焊縫遇水急劇冷卻會使焊縫變脆，錘擊時易開裂，受拉時焊縫易被拉斷。其次是打樁施工時要注意對焊縫的保護(hù)，如保持樁身垂直，力戒偏心錘擊；宜“重錘低擊”，嚴(yán)禁“輕錘高擊”；靜壓施工時夾具應(yīng)避開接頭……
綜上所述，抗拔管樁接頭比承壓樁要求更高更嚴(yán)，因此，必須做到：①端板的材質(zhì)、板厚、坡口尺寸等要嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范的要求設(shè)置。②新規(guī)程規(guī)定，抗拔樁的接頭宜選用機(jī)械嚙合接頭（筆者按：最好外加電焊實行雙保險）；若采用電焊焊接時，焊縫坡口尺寸宜按規(guī)定的坡口尺寸各向加大1mm，或由設(shè)計人員提出要求進(jìn)行特制；若坡口尺寸不加大，則接頭焊縫應(yīng)做10%數(shù)量的探傷檢查。③保證焊接施工時間和焊縫質(zhì)量。
10關(guān)于抗拔管樁樁頭與承臺的連接問題
舊的廣東規(guī)程對抗拔樁樁頭與承臺的連接有兩條規(guī)定：一是管樁與承臺連接時，樁頂嵌入承臺深度宜取100mm；另一條是對于抗拔樁，應(yīng)將樁的縱向鋼筋全部直接錨入承臺內(nèi)。錨固長度不得小于50倍縱向鋼筋直徑且不小于500mm。
這第二條規(guī)定現(xiàn)在看來有些問題：問題之一是按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002（9.3.1條）規(guī)定的計算公式計算出來的預(yù)應(yīng)力受拉鋼筋的錨固長度太長。下表是計算結(jié)果：
表中d為預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑。常用的承臺混凝土強度等級為C30，則C30混凝土中的預(yù)應(yīng)力錨固長度為113d，當(dāng)鋼筋直徑為9.0mm時，錨固長度為102cm；當(dāng)鋼筋直徑為10.7mm時，錨固長度為120cm。用人工手錘敲碎50cm長度的C80預(yù)應(yīng)力高強混凝土已夠辛苦費時了，要用手錘敲碎100cm以上的樁身混凝土就更困難費時，因此施工人員不愿接受。另外，要求保留的管樁余樁較長，造成浪費；若余樁小于1.0m，預(yù)應(yīng)力錨固鋼筋的接長也是個難題。
問題之二是用預(yù)應(yīng)力鋼筋直接錨入承臺內(nèi)的做法不符合防腐要求。我們的理念是抗拔樁受最大拉力時，樁身混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力，至少不出現(xiàn)樁身裂縫，而預(yù)應(yīng)力管樁樁頭以上的混凝土被敲掉以后，樁頭以下一段樁身混凝土中的預(yù)應(yīng)力會消失。樁頭處預(yù)應(yīng)力消失范圍可按預(yù)應(yīng)力傳遞長度（Ltr）來計算。計算可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002（6.1.9）公式，因公式中有些數(shù)據(jù)不大確定，估算Ltr的最大經(jīng)驗值約300mm。規(guī)范還規(guī)定：當(dāng)采用驟然放松預(yù)應(yīng)力鋼筋的施工工藝時，Ltr的起點應(yīng)距構(gòu)件末端0.25Ltr處開始計算。因此，管樁樁頭處混凝土應(yīng)力消失區(qū)應(yīng)為1.25Ltr，其值約400mm。當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋作錨固抗拔筋且樁身承受最大抗拔力時，因此時管樁樁頭頂部的拉力最大，于是這部分消失了預(yù)應(yīng)力的樁身頂部40cm范圍內(nèi)的混凝土必然會出現(xiàn)裂縫，除非樁身外面進(jìn)行必要的加固，否則管樁的耐久性就會降低。
新規(guī)程對抗拔樁樁頭與承臺的連接作了較大變動，廢除了用預(yù)應(yīng)力鋼筋直接錨入承臺內(nèi)的連接方法，一律采用鋸掉余樁后在樁頂填芯混凝土中埋設(shè)連接鋼筋的連接方式。填芯混凝土長度一般均有2m以上，當(dāng)連接鋼筋承受最大抗拔力時，抗拔力是通過填芯混凝土柱體和管樁樁頂2m多高的內(nèi)壁之間的粘結(jié)摩阻力傳遞到管樁樁身上，一般來說，樁頭頂部40cm范圍內(nèi)的粘結(jié)摩阻力較小，盡管此段樁身已消失預(yù)應(yīng)力，但靠樁身混凝土自身的抗拉力阻止樁身的開裂。
抗拔樁樁頭與承臺之間的連接示意圖（見下圖）：
采用樁頂填芯混凝土中埋設(shè)連接鋼筋的連接方法，其主要優(yōu)點是施工方便，同時，樁頂40cm范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力消失區(qū)的樁身抗拔混凝土基本上不會出現(xiàn)裂縫。
抗拔管樁樁頂填芯混凝土長度和連接鋼筋總公稱截面積可通過下列經(jīng)驗計算公式計算確定：
管樁樁頭與承臺的連接示意圖
式中：La——樁頂填芯混凝土長度，不應(yīng)少于2.0m；
Qt——相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時單樁豎向拔力設(shè)計值；為簡化計，也可取Qt=1.35Rta
Rta——單樁豎向抗拔承載力特征值；
fn——填芯混凝土與管樁內(nèi)壁的粘結(jié)強度設(shè)計值，宜由現(xiàn)場試驗確定。當(dāng)缺乏試驗資料時，C30的摻微膨脹劑的填芯混凝土fn可取0.30～0.35N/mm2；
Upn——管樁內(nèi)孔圓周長。
As——管樁內(nèi)孔連接鋼筋總公稱截面面積；
fy——鋼筋的抗拉強度設(shè)計值，HRB335（20MnSi）的fy＝300N/mm2。
填芯混凝土質(zhì)量的好壞也是抗拔管樁成敗的關(guān)鍵。填芯混凝土應(yīng)是無收縮混凝土（摻微膨脹劑），應(yīng)密實飽滿，其強度等級不得低于C30；同時，樁頂內(nèi)孔不應(yīng)存在較厚的未倒清的泥漿。填芯混凝土長度計算值小于2.0m時應(yīng)取2.0m；埋入樁頂填芯混凝土中的連接鋼筋長度應(yīng)與樁頂填芯混凝土長度相同；連接鋼筋錨入承臺內(nèi)的長度不得小于40倍鋼筋直徑；連接鋼筋數(shù)量不得少于4根，箍筋一般為Φ6@200，若連接鋼筋為5根，則箍筋應(yīng)為Φ8@200。填芯混凝土應(yīng)在澆筑承臺墊層后進(jìn)行灌注搗實，不得與承臺混凝土一起澆灌。重要的工程，應(yīng)進(jìn)行填芯混凝土柱體的抗拔試驗。
10結(jié)論
PHC管樁在設(shè)計和施工中雖然存在一定的局限性，但主要發(fā)揮自已的長處，揚長避短，很多困難可以克服的，期望在以后更多的工程中，通過設(shè)計、施工、監(jiān)理、檢測等多個部門的通力合作共同努力，把PHC管樁的應(yīng)用推向更廣闊的前景。在PHC抗拔管樁的整個設(shè)計過程中要始終考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，但具體的做法要根據(jù)實際情況靈活掌握，進(jìn)行合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計，建議在使用PHC管樁時優(yōu)先選用厚壁和AB型以上的管樁，把好原材料關(guān)，更好地利用PHC管樁的特性，創(chuàng)造更多的社會財富。
10.1對于抗拔管樁的抗拔承載力特征值的確定目前一般采用抗拔靜載試驗，但隨著科研水平提高，今后可采用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算及高應(yīng)變動測法進(jìn)行抗拔承載力的估算。
10.2本工程中抗拔管樁的抗拔承載力的應(yīng)用既為典型，其持力層深度起伏不大且樁較長，因此管樁的抗拔力能根據(jù)樁長起作用（短樁抗拔承載力較低長樁反之）?？拱喂軜敦Q向抗拔承載力應(yīng)根據(jù)樁身與樁周巖土的總抗拔摩阻力和樁身抗拉強度的大小來確定，取兩者中較少者。
參考文獻(xiàn)
1東莞市樺業(yè)土木基礎(chǔ)工程有限公司專利.專利號：ZL2006200607890和ZL200810025925.6
2國家標(biāo)準(zhǔn)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.GB50010-2002
3國家標(biāo)準(zhǔn)：先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁.GB13476（2008送審稿）
4廣東省標(biāo)準(zhǔn)：錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程.報批稿
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8王離.抗拔管樁的承載力及結(jié)構(gòu)構(gòu)造.廣東土木與建筑，2008（5）
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