王离管桩基础的注意事项.docx

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王离管桩基础的注意事项

有关管桩基础的几个问题

王离

（教授级高工）

广东省土木建筑学会

（2011年3月广州）

国家标准《先张法预应力混凝土管桩》是管桩的产品质量标准，全国的管桩厂都应

按这个标准生产预应力管桩，也按这个标准

来检测预应力管桩的产品质量，它不是管桩

基础的技术标准。

这个标准共有三个版本：

GB13476–92，于1992年颁布；

GB13476–1999，于1999年颁布；

GB13476–2009，于2009年颁布，

2010年3月1日实施，是最新的版本。

但是到目前为止广东很多地方还没有很好地

执行这个技术标准。

关于管桩基础设计和施工的技术标准：

●到目前为止全国还没有一本专门的管桩基础技

术规范；

●国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-

2002和行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94¨C

2008有部分预制桩的内容；

●各省（市）地方标准《管桩基础技术规程》，

其中浙江、福建、辽宁、云南、黑龙江、湖北、

吉林、广西、山东、广东等省（市）都陆续出

台了有关规程。

一、设计施工者要基本了解清楚的几个问题：

1-1、管桩基础的主要施工方法。

施工方法不同，桩的承载力计算方法也是不同的。

1-2、常用管桩规格、型号及其应用承载力。

要大致心中有数，这样才能在概念设计中有个准星。

1-3、不宜应用或慎用管桩的地质条件。

不要在不宜应用管桩的地质条件下硬用管桩。

1-4、管桩穿透岩土层的能力。

设计时要有个底，所以要掌握岩土勘察知识。

1-5、管桩设计计算或验算的内容。

哪些一定要计算或验算，哪些可以不验算，心中也

要有个谱。

1-1、管桩基础的主要施工方法

（1）锤击法：

柴油锤、液压锤

（2）静压法：

抱压式液压压桩机

顶压式液压压桩机

抱压顶压联合式液压压桩机

抱压振动液压压桩机

（3）引孔打（压）法

（4）钻孔植桩法

（5）中掘法（直径≥600）

锤击沉桩

静力压桩

长螺旋钻机

大直径管桩

新颖沉桩法

也叫中掘法

新研制的施工机械：

随钻跟管钻机

（中钻法）

1-2、常用管桩规格、型号及其应用承载力

管桩分PC桩和PHC桩，广东几乎全是PHC桩。

管桩按外径分为300mm、400mm、500mm、600mm和

700mm、800mm、1000mm、1200mm、1300mm、1400mm等规

格，建筑中的常用管桩规格为300mm、400mm、500mm和

600mm。

300mm管桩今后要逐步淘汰。

管桩按混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型

和C型，其有效预压应力值分别为4MPa、6MPa、8MPa和

10MPa。

重要工程都要选用AB型或B型桩；静压用桩广东大部

分选用厚壁的AB型桩。

今后A型桩逐步少用。

常用管桩承载力一览表

1-3、不宜应用或慎用管桩的地质条件

锤击法：

（1）持力层以上的覆盖层中含有较多且难以

清除又严重影响打桩的孤石、风化球或

其它障碍物；

（2）持力层以上含有不适宜作桩端持力层且

不易贯穿的硬夹层；

（3）基岩面上没有合适持力层的岩溶地层；

（4）非岩溶地区基岩以上为淤泥等松软土

层，其下直接为中风化、微风化岩层，

或中风化岩面上只有较薄的强风化层；

这种地质条件俗称¡°上软下硬、软硬

突变¡±。

关于遇水软化的问题

1-4、管桩穿透岩土层的能力

打桩锤击力属冲击动力，预应力管桩较耐打，

在强力冲击下具有较强的穿透能力，大量工程实践

表明，使用D45以上重型柴油锤可使其穿透5～6m厚

的密实砂层或河卵石层，桩尖进入N≥50的强风化岩

层1～2m或密实卵石层1～2m。

压桩力则属静力，造成桩的穿透能力相对较

小，但也并非仅能穿透软弱土层，实践证明压桩力

≥4000kN的静压桩也可穿透2～3m厚的密实砂层，桩

尖到达N＝50的强风化岩表面。

从总体上看，当地质条件大致相同时，静压桩

的桩长通常要比锤击桩短1～2m，有时甚至短3～4m。

修正后的标准贯入击数N可按下列公式计算：

N=αN′

式中N——修正后的标准贯入击数；

N′——实测标准贯入击数；

α——触探杆长度校正系数，可按下表采用。

国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021，若用

标准贯入击数来划分岩土类别时，采用的是实测标

准贯入击数N′，如N≥50为强风化岩；50＞N′≥30

为全风化岩；N′＜30为残积土，与我们打桩压桩时

所指的强风化岩容易混淆。

锤击管桩桩端的强风化持力层是指N＝50～60的

强风化岩层，而且桩端可进入这种强风化岩层1～

2m，但不能打入中风化岩层；

静压管桩最多可压至N＝50的强风化岩层的表面。

这是每个设计和施工人员首先要明确的基本概念！

总之，我们可以根据国家标准《岩土工程

勘察规范》GB50021规定，岩（土）名称和状

态可按现场实测的标准贯入击数来划分。

但根

据我们的经验，估算打桩深度时则应采用修正

后的标准贯入击数N。

锤击式管桩可打入N≥50

的强风化岩层1～2m，静压管桩可压入N＝40～

50的强风化岩层。

因此，用修正后的标贯击数

可较正确地确定管桩的桩端持力层及预估沉桩

的深度。

1-5、管桩设计计算或验算的内容。

二、关于静压管桩竖向抗压承载力特征值

管桩基础设计计算内容较多，但单桩

竖向抗压承载力特征值的确定是静压管桩

基础设计的最重要内容之一。

静压管桩单桩竖向抗压承载力特征值

确定的主要方法有以下三种：

⑴通过试验桩确定单桩承载力；

⑵通过半经验公式计算确定单桩承载力；

⑶通过静压桩机的复压来检验或确定单桩

承载力。

2-1、通过试验桩确定单桩承载力

当管桩桩基设计等级为甲级且地质条件较复杂

时，或当地使用管桩的历史较短、设计经验不足时，

单桩竖向抗压承载力特征值应在设计阶段通过静载试

验桩确定。

选择静载试验桩的位置应考虑工程地质条

件的代表性和基础部位的重要性，静载试验桩数不得

少于3根。

桩的竖向静载荷试验方法应按有关《建筑

地基基础检测规范》标准执行。

静载试验一般可得到

单桩的极限抗压承载力，再除以安全系数后就可得到

单桩竖向抗压承载力特征值。

2-2、通过半经验公式计算确定单桩承载力

当根据地基土的物理指标与承载力参数等经验关系确定

单桩竖向抗压承载力特征值Ra时，几乎全部的国家、行业地

基规范，以及除广东以外各地方的管桩规程，均按下列公式

计算：

Ra=Up∑qsiali+qpaAp

式中：

Up¡ª¡ª管桩桩身外周长；

qsia¡ª¡ª管桩第i层土（岩）的侧摩阻力特征值；

li¡ª¡ª管桩穿越第i层土（岩）的厚度；

qpa¡ª¡ª管桩的端阻力特征值；

Ap¡ª¡ª桩尖水平投影面积；当为开口型桩尖时，仍

按封口型桩尖的水平投影面积计算。

其实，前一项是各层土的桩周摩擦力总和，后一项是总的桩端

支承力。

2-3、对于纯摩擦型静压管桩（一般桩长≥25m），其

承载力确定的方法更简单：

试压加复压。

三、关于静压桩的机理和设计施工总思路

3-1、静压桩的机理

静压法施工是通过静力压桩机的

施压机构以压桩机自重和桩架上的配

重作反力将预制方桩或预应力管桩压

入土（岩）层中的一种沉桩工艺，静

压桩的桩端持力层可选择在硬塑～坚

硬粘土层；中密～密实的砂土层、河

卵石层；全风化岩层或强风化岩层

中，其上覆土层一般来说较软弱。

静压桩的压桩力与承载力不能完全等同：

有人以为静压桩施工时压多少力就能得到

多少承载力，或者认为静压桩的单桩承载力

（特征值）就是施工终压力的一半。

这是一个

认识上的误区。

其实静压桩的单桩极限承载力与施工的终

压力不能完全等同起来，有时可以等同，大部

分情况不能等同，因为两者是两个不同性质的

力，但又有一定的联系，广东对这两者的关系

的研究花了较大的力气，得出了两者之间关系

的经验公式。

极限承载力与终压力经验关系

（广东地区经验公式）

当6m≤L≤9m时，Qu＝2Ra＝（0.60～0.80）Pze

9m＜L≤16m时，Qu＝2Ra＝（0.70～1.00）Pze

16m＜L≤25m时，Qu＝2Ra＝（0.85～1.00）Pze

L＞25m时，Qu＝2Ra＝（1.00～1.15）Pze

式中：

L¡ª¡ª静压桩的入土深度；

Qu¡ª¡ª入土部分的静压桩竖向极限承载力；

Pze¡ª¡ª终压力值；

Ra¡ª¡ª单桩竖向承载力特征值。

注解：

本公式适宜于端承摩擦桩或摩擦端承桩，不适用于摩

擦桩或端承桩。

举例：

当L＝6m的超短桩时，取Qu＝0.6Pze

则Ra＝Qu/2＝0.3Pze＝Pze/3.3

若Pze＝3300kN，则Ra＝1000kN

如果按2倍的关系计算：

则Ra＝3300/2＝1650kN

设计师若按Ra＝1650kN来设计的话，怎么

施工都达不到这个要求，如果任意提高压桩

力，那么管桩桩身就会破损。

静压桩设计施工总体思路

1终压力值决定静压桩的实际承载力

特别是当桩较短时（L≤9m）:

Qu=（0.60～0.80）Pze

Ra=（0.30～0.40）Pze

（大终压力只能得到较低的承载力）

2要达到常规设计承载力，通常的思路：

一是提高终压力值；

二是增加复压次数。

A关于提高终压力值的问题

一般来说，提高终压力可提高单桩承载力，但终压力不能任意提高，受桩身允许抱压压桩力的限制。

用同样的压桩力压短桩时，达不到长桩所能达到的承载力，因此，只有降低短桩的设计承载力。

因此广东省标准《静压预制混凝土桩基础技术规程》（送审稿）开头就讲：

静压桩是一种设计和施工必须密切配合才能顺利完成的桩基础。

B关于增加复压次数问题

大量的工程实践表明：

连续复压次数太多，对管桩基础承载力的提高并不太明显，但对压桩机和桩身损害太大，得不偿失。

所以不提倡多次满载连续复压法，而是提倡超载施压法，一般复压1～3次，个别短桩复压3～5次。

但超载施压的压桩力也不能大于桩身允许抱压力的1.1倍，稳压时间一般不宜超过5秒。

C静压桩设计施工的总体思路是：

1在压桩机允许范围内尽量提高终压力值，以便得到较高的单桩承载力；

2终压力值受桩身允许抱压压桩力的限制，不得超过1.1倍的桩身允许抱压压桩力；

3同样的终压力值压长桩和短桩，所得的单桩承载力是不一样的，从设计角度考虑，长桩的设计承载力应取大一些，短桩的设计承载力应取小一些；从施工角度考虑，长桩的终压力在二倍单桩承载力特征值左右，短桩特别是超短桩，终压力应定为单桩承载力特征值的三倍左右；

4终压时连续复压的次数不宜超过5次，稳压时间大机不宜超过5秒；

5当施工时实际桩长比设计估算成桩长度短很多时，施工方应及时通告设计方共同研究，若要补桩应立即补桩。

总之，设计施工双方对整个压桩机理

和压桩过程，思路要清晰，理念要正确，相互要合作，要有总体全局观点，这样才能保证静压桩的工程质量。

四、关于静压管桩基础的施工问题

4-1、静压桩机的选择；

4-2、对静压管桩桩身的特殊要求；

4-3、桩身抱压允许压桩力；

4-4、管桩接头的焊接；

4-5、终压控制条件；

4-6、管桩基础基坑的开挖；

4-7、压桩施工存在的一些问题

目前市场上使用的静力压桩机有以下四种形式：

●抱压式液压