史海潮
(甘肃机械化建设工程有限公司，甘肃省 兰州市 730060)
摘要：随着科学技术的不断提升，由于预应力混管桩有着较好的抗拉特别是抗压性能，以及良好的经济特性和施工速度快捷等众多优势，使得其在具体工程中获得了不断的推广及应用。虽然当前对于预应力管桩的抗拔承载特性有了相对成熟的研究与分析，然而在对管桩的桩体和接连构件抗拔强度方面依旧存有众多问题需要研究，所以，文中结合实际工程对预应力管桩的抗拔承载性状进行分析，以促进其在实际工程中可以得到更好的运用。
关键词：预应力管桩；抗拔桩；承载性状
0、引言
预应力管桩是在软土区域比较通用的一种基础类型，当在天然型基础土层之上进行浅基础布置时，由于其承载性或是沉降方面无法达到上部建筑结构相应需求，此时预应力管桩便很自然的被选择使用。预应力管桩重要的承载形式为把上部建筑的载荷利用桩身来传递到下部很深且承载性能较佳的土层中，或是通过桩-土侧摩阻力以达到上部建筑的承载性与形变需求。同时，预应力管桩因具备较高的承载性，和沉降均匀且较小等性质，使其可以承受建筑项目各领域之中的竖向载荷、地下水上浮力、上拔载荷和动力作用等多种作用，因此，对预应力管桩抗拔桩的使用，便具有了重要的实际意义。
1、工程概况
该工程为广东省某地下车库工程，结构体系为框剪结构，地上无建筑物，地下为一层，主要建筑功能为地下室，地下室高度4.2米，拟建场地原始地貌为冲洪积平原及沟谷地带，原为蕉林、荒地及鱼塘。场地大部分位置较平坦，场地北侧起伏较大，拟建范围内仍有两个水塘未平整。孔口高程介于-0.79m～3.36m。场地较为空旷，周边无建筑物。本工程采用的管桩为预应力高强混凝土B型管桩基础，桩尖为12mm厚十字型焊接钢板，管外径50厘米，壁厚12.5厘米，地基承载力特征值；抗压值1800kn，抗拔值280kn，有效桩长6米。管桩基础承力方式为摩檫端承型桩，桩端持力层为：强风化泥质粉砂岩，桩端持力层端阻力特征值qpa=3500kpa，标贯击数＞50击持力层入岩（土）层不小于1.0米。其中一层车库基础为40cm厚筏板基础，预应力管桩为既抗压又必须满足抗拔桩，施工时还必须满足设计要求的有效桩长，抗拔桩施工完成后，应进行成桩质量检测及抗拔承载力检测。
针对上述的工程实际状况，以下分别从多方面对该预应力管桩的抗拔承载特性进行研究，从而为该工程的顺利开展提供一定的理论依据。
图1 管桩接桩图示
2、预应力管桩桩体及连接节点对抗拔承载性的影响
2.1 预应力管桩桩体抗拉强度的影响作用
预应力管桩在受到上拔载荷影响时，如果管桩所受拉应力较小，其主要会通过预应力钢筋形成对于混凝土结构的有效预压力以对抗在外端出现的拉应力影响；而在管桩桩身混凝土有效预应力无法抵消外端拉应力情况下，管桩桩体混凝土与管桩之中预应力筋也会共同加入对抗管桩外端的拉应力作用；伴随外端拉应力的不断增加，在管桩桩身混凝土出现开裂之后，桩体混凝土将退出对抗外端拉力的作用，进而转由预应力筋承受全部的外界拉应力，到此处管桩桩体的抗拉特性便发挥至极限。
2.2 管桩上下节之间接连强度的影响作用
当前，通常使用的预应力管桩大多是多节桩形式，所以便存有接桩等问题。管桩上下节之间接连构件主要包含桩套箍、钢端板和端板锚固筋等，其具体的接桩图如图1中所示：
一般来说，管桩的连接强度也将会对预应力管桩的整体抗拔承载性能产生重要影响。上下管桩节间接头的处理方式通常分成坡口连接围焊型接头和机械快速接头这两类，当前广东地带常用的处理方式为坡口连接围焊型接头，焊接方法包含手工电弧焊及CO2自动保护焊等。影响管桩上下节间的接连强度的主要因素有焊缝接连强度、端板上锚固孔和钢筋墩头处接连强度等。焊缝接连强度，管桩之间焊缝的接头我国当前主要使用的为电焊接头，其焊缝多采取不焊透对接焊形式，具体来说焊缝承载极限性能相较于焊缝的抗拉承载性能要高出很多。而端板锚固孔与钢筋墩头接连强度影响，预应力筋端处经过电热压挤变为半球形墩头，利用墩头和端板锚固孔进行接连，使得端板和预应力筋变为一个整体，从而张拉力会经过端板传递给墩头，此外，若上下管桩节间钢端板过薄，则易于造成锚固孔台阶的抗剪性能较差，致使端板产生受剪损坏。
2.3 填芯混凝土和管桩内壁粘结强度的影响
填芯混凝土和管桩内壁间粘结强度是新旧混凝土间粘结强度的问题，这类粘结性质为相对较为复杂的一种互相作用。管桩和填芯混凝土在力学特性方面存在差异，并且筑浇时期不同材料之间经过互相的粘结，使其在承担这两种形变差时，会在管桩和在填芯混凝土的接触表层上出现剪应力，从而实现二者形变相协调的效果，从而传递应力。管桩与后浇注填芯混凝土间粘结作用主要通过水泥胶凝体和管桩内壁化学粘结性、后浇注混凝土和管桩的接触表面之间摩擦阻力与机械啮合等多种作用构成。且相互的粘结性在出现相对滑动前，主要由填芯混凝土胶结力决定；在出现相对移动后，则由接触表面摩擦阻力与机械啮合力影响所决定。
2.4 填芯混凝土和填芯钢筋粘连强度的影响
填芯混凝土和钢筋的接触表面粘连状况是混凝土与钢筋之间粘连问题。和新旧混凝土间粘连问题相比存在相似性，其也属于一类十分复杂的互相作用。填芯混凝土与填芯钢筋间利用接触表面粘连影响来进行应力传送，以协调形变。填芯钢筋和混凝土间粘结性能主要是由混凝土与钢筋中的水泥胶体胶着力以及混凝土和钢筋接触表面摩擦程度、钢筋的表层平整性而和混凝土出现机械啮合力等因素的影响。其粘结性能在出现相对滑移前，主要由接触表面化学胶着性决定；而在出现相对移动后，其粘结性主要是由机械啮合和摩擦力等所决定。
2.5 填芯混凝土配筋的影响
配筋为填芯混凝土在抗拔承载性能方面的另一个重要影响要素，而钢筋抗拉特性的发挥与下面四方面间存在着紧密联系：首先，配筋量影响，配筋量为设计填芯混凝土的一个关键指标，其将影响混凝土的抗拔承载性情况；钢筋类型，不同的钢筋类型，配筋的外表面形状和强度也会不同，其会对填芯钢筋承载性能和填芯钢筋与混凝土之间粘连强度产生直接影响；插入钢筋深度，混凝土抗拔性较弱，其在钢筋共同作用下方可承受，当超出钢筋插入深度外的新旧混凝土接触表面处，虽然混凝土和管桩的内壁也存在一定粘结力，然而随填芯混凝土的底端无筋部位接触处新旧混凝土被拉开裂，使得填芯混凝土和管桩内壁粘结性即刻消失；钢筋布置形式会直接对填芯混凝土受力情况产生影响，钢筋布置的越合理，则引发填芯混凝土内力将越均匀，从而使填芯混凝土由于反力所引发的填芯混凝土和管桩内壁之间粘结力的散步也越均匀，其接触表面最大粘结力就越小，从而可以使粘结表面的滑动延缓发生，以提高填芯混凝土和管桩至间的粘结特性。
3、填土和开挖对管桩抗拔承载特性的影响
当大面积开展管桩桩身周围土体表面回填过程中，其周围土的沉降将引起桩基出现下拉沉降，从而在桩身周围发生下拽力和向下摩擦阻力。根据回填结果的影响分析可知，受现场回填基础沉降的作用，管桩将下拉沉降，其上端桩身出现下向的侧摩阻力，而下端桩身将产生朝上的侧摩阻力，在桩顶部承受上拔载荷时，上部桩身侧摩阻力将快速达到极限，下部桩身侧摩阻力将反转直到达到极限；并且因受到覆土限制，桩周土体的正应力变大，桩体极限承载性也将变大。当大面积进行桩周土体开挖过程中，桩侧土体回弹将引起桩基产生上拉浮桩，并在桩侧出现朝上的侧摩阻力与桩体拉力，通过开挖结果研究可得，受到土体开挖卸荷回弹作用，管桩受上拔浮桩，上部桩周出现向上的侧摩阻力，而下部桩周出现向下的侧摩阻力，在桩顶承受上拔载荷时，下部桩周摩阻力将快速达到极限，而上部桩周摩阻力也会反转，直到达到极限；因在抗拔时下端桩周摩阻力基本不发挥作用，且上端桩周桩-土的剪切模量很小，所以受到卸荷回弹作用的抗拔桩其抗拔刚度会比没有开挖时较小。
4、结论
文中通过分析预应力管桩的抗拔承载性状和以及分析各部位管桩结构对抗拔强度的影响可得，管桩抗拔强度首先需按照裂缝控制相关需求，并根据管桩不发生拉应力准则，以及确保不发生裂缝与结合极限抗拔承载性能的具体需求，分别进行管控，并且在分析桩身抗拔承载性能时，应该考虑到钢筋墩头强度损失的影响，同时，也要严格控制好上下节管桩之间接连强度和填芯混凝土与管桩内壁、填芯钢筋的粘结强度，并设计好填芯钢筋的配筋量和布置方式等，只有如此方可确保该基础工程的顺利开展。
参考文献
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论文作者:史海潮
论文发表刊物:《基层建设》2016年3期
论文发表时间:2016/5/29
标签：混凝土论文; 预应力论文; 管桩论文; 钢筋论文; 强度论文; 阻力论文; 应力论文; 《基层建设》2016年3期论文;