预应力管桩在青岛某填海软土场地中的承载四性状研究.docx
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预应力管桩在青岛某填海软土场地中的承载四性状研究
预应力管桩在青岛某填海软土场地中的承载性状研究
2010年6月
增刊1
城什丁勘测
UrbanGeotechnicalInvestigation&Surveying
Jun.2010
No.zl
文章编号:
1672—8262（2010）zl一146—05中图分类号:
TU473.1
预应力
文献标识码:
B
管桩在青岛某填海软土场地中的承载性状研究
向明,吴邵芳,潘佳,王殿斌
（1.中国海洋大学,山东青岛266100;2.青岛市勘察测绘研究院,山东青岛266032）
摘要:
针对青岛某填海软土场区地质条件复杂,预应力管桩经验较少的特点,采用静载试验方法,对竖向抗压,抗拔
和水平承载性状进行了研究,并对填海软土场地中预应力管桩容易出现的质量问题及其预防措施进行了分析,为青
岛地区类似条件下预应力管桩的使用和推广提供了一定的依据和参考.
关键词:
软土;预应力管桩;静载试验;承载性状
1引言?
预应力混凝土管桩（PHC管桩）是采用先张法预
应力工艺和离心成型法制成的一种细长空心体混凝土
预制构件,是具有一定抗弯,抗压性能的受力杆件,这
种桩基采用挤土或半挤土成桩基方式J.PHC管桩
具有成桩质量易控制,施工简便,单桩承载力较高,造
价低廉等优点.
青岛丽东芳烃项目位于黄岛轮渡码头北侧,西邻青
岛大炼油项目,东临黄岛油库,场区为填海而成,海相沼泽
化地层发育,如图1,图2所示.本项目主要为重型工业
设备,拟采用预应力管桩基础.当H~（2005年）预应力管
桩在青岛地区尚未得到推广应用,经验较少,为了确定预
应力管桩在该填海软土场地中的承载性状,采用了静载
试验法对其竖向抗压,抗拔和水平力进行了研究.同时
本文结合工程实践,对青岛填海软土场地预应力管桩施
工中容易出现的质量问题及其预防措施进行了分析.
图1场区回填前滨海浅滩地貌图2场区吹填施工图片
2工程地质条件
勘探结果表明,本工程场区第四系厚度约20nl～
30ITI,主要土层由第四系全新统人工填土（Q）,海相
沼泽化层（Q）,海相沉积层（）和上更新统洪冲积
层（Qa）组成.基岩主要为燕山晚期花岗岩（）.
按《青岛市区第四系层序划分》标准,场区共揭示了10
个标准层,3个亚层.
各岩土层的性质和主要成分见表1.
场区地层情况简介表表1
各岩土层主要物理力学指标如表2所示.
收稿日期:
2010l-9
作者简介:
向明（1981一）,男,工程师,主要从事岩土工程勘察,检测工作.
增刊1向明等.预应力管桩在青岛填海软上场地L』J的承载性状研究147
3基桩静载试验
3.1基桩静载试验相关情况介绍
本次静载试验项目包括水平力静载试验,竖向抗
压力静载试验和竖向抗拔力静载试验.PHC管桩规
格为@400mm,500mm,锤击方式送桩.按场区地
质条件分为两个区域（东西划分）,每个区布置
00I'/llTI,qb500mlrl规格桩各一组,共4组.每组布置
水平力静载试验桩2支,抗压力静载试验桩1支,抗拔.
力静载试验1支.其中A,C两组桩端持力层为第⑥
层粗砾砂,B组桩端持力层为第⑨层粗砾砂,D组桩端
持力层为花岗岩强风化带,PHC桩桩身混凝土标号为
C80.
各组内1,2号桩为水平力试桩,3号桩为抗压试
桩,4号桩为抗拔试桩,5,6号桩为基座桩,试验桩布置
情况及现场试验情况如图3所示.
图3各组内试桩布置示意图
3.2基桩水平力载荷试验
加载方法用单向多循环加载法.每级荷载施加
后,恒载4min后可测读水平位移,然后卸载至零,停
2n测读残余水平位移,至此完成一个加卸载循环.
如此循环5次,完成一级荷载的位移观测.基桩水平
力载荷试验相关曲线如图4～图11所示.
H,A,NH
图4A一1号桩水平静载载荷
试验曲线
重
司
重
图5A一2号桩水平静载载荷
试验曲线
图6B一1号桩水平静载载荷
试验曲线
-3O
.20
.1O
.00
05010015020o
Ho/kN
图8C—l号桩水平静载载荷
试验曲线
图7B一2号桩水平静载载荷
试验曲线
H
D一2号桩水平静载载荷
试验曲线
（1）A一1,A一2号桩水平力静载试验成果分析
从一△/△曲线分析,A一1号桩的水平临
【Ⅱ叮.I,q
一,Ⅲ叮一q,q
如∞粥
OOO
—Z韪蓬一
一/IIH曰一麓
一7【IⅢ一
148城市勘测2010年6月
界荷载H=100kN,A一2号桩的水平临界荷载H=
140kN.按水平位移量30IlllTI_作为判定水平极限荷
载,根据曲线变化推算A—l号桩的水平极限荷载Hu=
170kN,A一2号桩的水平极限荷载H200kN.综合
判定,A组试桩水平承载力特征值可按90kN使用.
（2）B一1,B一2号桩水平力静载试验成果分析
从一△墨/△曲线分析,B一1号桩的水平临
界荷载Ho=50kN,B一2号桩的水平临界荷载H=
75kN.按水平位移量30mm作为判定水平极限荷载,
根据曲线变化推算B一1号桩的水平极限荷载日..=
110kN,B一2号桩的水平极限荷载H125kN.综合
判定,B组试桩水平承载力特征值可按60kN使用.
（3）C一1,C一2号桩水平力静载试验成果分析
从Ho一△/△Ho曲线分析,C一1号桩的水平临
界荷载H=100kN,C一2号桩的水平临界荷载=
75kN.按水平位移量30In/I/作为判定水平极限荷载,
根据曲线变化推算C一1号桩的水平极限荷载H.=
200kN,C一2号桩的水平极限荷载H160kN.综合
判定,C组试桩水平承载力特征值可按90kN使用.
（4）D一1,D一2号桩水平力静载试验成果分析
从一△/△曲线分析,B一1号桩的水平临
界荷载H=60kN,B一2号桩无水平临界荷载点反映.
按水平位移量30mlTl作为判定水平极限荷载,根据曲
线变化推算D～1号桩的水平极限荷载H90kN,D一
2号桩的水平极限荷载H120kN.综合判定,D组
试桩水平承载力特征值可按50kN使用.
基桩水平力载荷试验成果汇总如表3所示.
基桩水平力载荷试验成果表表3
3.3基桩竖向抗压载荷试验
在试桩桩头上做规格0.6m~0.6mx0.6Ill砼承
台（砼等级:
C.）,对承台施加压力.静载荷试验采用
慢速维持荷载（稳定）法.基桩竖向抗压载荷试验相
关曲线如图12～图15所示.
O.oo
.
1.00
2.00
.
3.00
4.00
.
5.00
6.00
—
7.00
-8.0o
图12A一3号桩抗压静载荷
试验曲线
图14C一3号桩抗压静载荷
试验曲线
0500100015oo2Oo0
B一3号桩抗压静载荷试
验曲线
o.00:
500
验曲线
（1）A一3号桩竖向抗压静载试验成果分析
桩端持力层为第⑥层粗砾砂.在加荷2800kN
时,锚桩钢筋被拉断而终止试验.从抗压静载试验p—
s曲线分析,抗压极限承载力Q>12400kN;抗压承载
力特征值月可按1200kN使用,与其对应的沉降量为
3.51mm.
（2）B一3号桩竖向抗压静载试验成果分析
桩端持力层为第⑨层粗砾砂.在加荷2100kN
时,桩头承台被压裂而终止试验.从抗压静载试验p—
S曲线分析,抗压极限承载力Q..≥1800kN;抗压承载
力特征值可按900kN使用,与其对应的沉降量为
7.19mm.该桩桩端持力层为第⑨层粗砾砂.与其他
桩的持力层强度相比相对弱,该桩载荷试O～S曲线沉
降量较其他点大,这与桩端持力层不同的地质条件相
一
致.
（3）C一3号桩竖向抗压静载试验成果分析:
桩端持力层为第⑩层粗砾砂.在加荷2400kN
时,锚桩被拔出而终止试验.从抗压静载试验Q—s曲
线分析,抗压极限承载力Q1>2100kN;抗压承载力特
征值R.可按1100kN使用,与其对应的沉降量为
3.79//'/1TI.
（4）D一3号桩竖向抗压静载试验成果分析:
桩端持力层为第⑩层花岗岩强风化带.在加荷
2400kNH,~,桩头承台被压裂而终止试验.从抗压静
载试验O—s曲线分析,抗压极限承载力Q≥
2100kN;抗压承载力特征值尺可按1i00kN使用,
与其对应的沉降量为3.22iI3m.
增刊1明等.预应力管桩住青岛某填海软土场地中的承载性状研究149
各试验桩打桩的最后10击的贯人度小于5/lira.
3.4竖向抗拔力载荷试验
在抗拔桩的桩头上按标准图要求做砼承台（砼等
级C30）,浇注承台时在承台内浇注12根'p25上拔钢
筋,上拔筋与其他构造钢筋不进行焊接.对上拔钢筋
施加上拔力（对砼承台施加f拔力）.采用慢速维持
荷载法,即逐级加载.基桩竖向抗拔力载荷试验相关
曲线如图16～图19所示.
试验曲线试验曲线
图18C一4号桩抗拔静载荷
试验曲线
图19D一4号桩水平静载载荷
试验曲线
（1）A一4号桩竖向抗拔力载荷试验成果分析
在加荷1000kN时,桩头承台被拉裂而终止试
验.从抗拔静载试验Q—s曲线分析,抗拔极限承载力
/
>900kN;抗拔承载力特征值可按450kN使用.
（2）B一4号桩竖向抗拔力载荷试验成果分析
在加荷700kN时,桩被拔出,已不能施加上拔力而
终止试验.从抗拔静载试验（）一S曲线分析,抗拔极限承
载力=6OOkN;抗拔承载力特征值可按300kN使用.
（3）C一4号桩竖向抗拔力载荷试验成果分析
在加荷1100kN时,桩头承台被拉裂而终止试
验.从抗拔静载试验Q—S曲线分析,抗拔极限承载力
≥1000kN;抗拔承载力特征值可按500kN使用.
（4）D一4号桩竖向抗拔力载荷试验成果分析
在加荷800kN时,桩被拔出,已不能施加上拔力,
从抗拔静载试验（）一s曲线分析,抗拔极限承载力
=
700kN;抗拔承载力特征值=350kN..
基桩竖向抗拔力载荷试验成果如表5所示.
基桩抗拔力载荷试验成果表5
3.5静载试验成果汇总
通过现场静载试验,预应力管桩向抗压,竖向抗
拔和水平力静载试验成果汇总如表6所示.
基桩静载试验结果汇总表表6
4青岛填海软土场地预应力管桩容易出现的
工程质量问题及预防措施
目前在预应力管桩的施工方面已积累了丰富的经
验,其施工质量一般能得到良好的控制.但在填海软
:
上场地,预应力管桩施工中容易出现的偏桩,断桩等质
量问题.常见的质量问题及预防措施如下:
（1）软土地区管桩施工过程中易产生挤土效应,
出现偏桩和断桩.为了避免或减小沉桩挤土效应,管
桩施工时,应根据基础的设计标高,先低后高;根据设
计桩长,先长后短;同一标高或同桩长的应自中间向四
642O8642O
15O城市勘测2010年6月
周对称施打,且应限制压桩速度,同一根桩应尽量缩短
停顿时间.在桩基施工完成后,保证有足够的休止期
后再进行上部施工,以保证桩能达到其最终的单桩极
限承载力J.在基桩间隙设置一定数量的泄压孔和采
取预钻孔沉桩方法也可有效减小桩的挤土效应.
（2）对于填海软土场地,新近填土和海相沼泽化
土层十分发育,上述土层属于高压缩性土,地下水位
高,土的含水率大,桩的布置较为密集,桩基施工时会
产生超孔隙水压力,为了尽可能减小土层自身固结沉
降和由沉桩产生的超孔隙水压力消散而产生重新固结
所引起的桩的负摩阻力,可对压缩性高的地基应进行
预加固处理,预加固措施可考虑采用袋装砂井,塑料排
水板结合强夯等方式.
（3）通过静载试验和工程实践,预应力管桩水平
承载力较低,在填海软土地区基坑开挖时,注意弃土的
正确堆放,注意保持基坑边坡的稳定.
5结语
预应力管桩（PHC管桩）具有桩身强度高,施工速
度.陕,适用性广,污染少,沉桩质量有保证,造价低廉等
优点,近几年在青岛工程中的应用已迅速展开,并逐步
取代其他桩型.青岛作为一个经济迅速发展的沿海城
市,预应力管桩在青岛地区有广阔的前景.
本文通过静载试验方法对预应力管桩在填海软土
场地的竖向抗压,抗拔和水平力承载性状进行了研究,
并对填海软土场地预应力管桩容易出现的质量事故及
预防措施进行了分析研究,对于今后青岛地区预应力
管桩的使用和推广具有一定的参考价值.
参考文献
[1]陈谦.复杂地质条件下静压PHC管桩现场试验研究.中
国水运,2008,8（10）:
183～184
[2]敖成友.单桩水平静载试验在预应力管桩基础工程中的
应用.岩土工程界,2005,8（12）:
35～37
ResearchonBearingCharacteristics0fPHCPipePileinoneReclamation
S0ftSoilZoneinQingdao
XiangMing',WuShaoFang,PanJia,WangDianBin
（1.OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China;
2.QingdaoGeotechnicalInvestigationandSurveyingResearchInstitute,Qingdao266032,China）
Abstract:
By~cusingonfeaturesofcomplicatedgeologicalconditionandlackingexperienceofPHCpipepileof
onesoftsoilvenueinQingdao,researchesaredonewithstaticloadtestonbearingcapacityofverticalupliftve~icalson-
pressionandlateralloading.Analysisonitsqualityproblemswhichareeasilyhappensandpreparedprecautionsaccord—
ingly.FinallythispapergivesagoodpicturewithsomeevidenceandreferenceonhowtouseandpromotePHCpipepile
insimilarcasesaroundQingdaoarea.
Keywords:
softsoil;PHCpipepile;plateloadtest;bearingcapacity
（上接第129页）
StudyonBasketHandleArchBridgeDynamicRealizationoftheDome
andtheTilt0ftheLoftingMethod
WangXu,ZhangWeiBing,SongMingYin
（1.ShandongZhengyuanGeographicInformationEngineeringCo.,Ltd.Jinan250014,China;
2.ShijiazhuangRailwaySourceEngineeringConsultingCo.,Ltd.Shijiazhuang050000,China;
3.ThreeBureauofChinaRailwayGroup,the1stengineeringcompanies,Taiyuan,Shanxi030000,China）
Abstract:
Whenthelargebasket-typearchbridgeislofted,becauseofoutsourcingconcretearchbridgesteelthe
domewillbeloaded,whichProduceslargedeformationeachtime.With3-dimensionalcoordinatesofthevauhchanged,
itisdifficulttocarryoutsettingouttheworkandloftingisdynamic.Bystudyingthegeometricdomestructurecharacter-
istics,thespatialanalyticgeometrymethodofcoordinatetransformationchangestheoriginal3-dimensionalcoordinates
intofixedcoordinatestoobtainthestaticelementstoloft,whichisprovedtruly.
Keywords:
analyticgeometryofspace;coordinatetransformation;Lofting
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