【摘 要】预应力混凝土管桩具有抗裂性好、施工速度快、桩身强度高等优点，在建筑工程中得到广泛应用。本文结合工程实例，对预应力混凝土管桩的抗拔静载试验方法进行了详细的介绍，并分析了试验过程中出现破坏现象的原因，提出了相关对策，旨在为类似工程提供参考借鉴。
【关键词】PHC管桩；抗拔试验；研究
0 引言
随着我国国民经济的快速发展以及工程技术的不断进步，我国的建筑行业也取得了巨大的进步。当前，在建筑工程施工中，预应力混凝土管桩以其施工速度快、质量易保证、节能环保、经济性好等优点得到了广泛的应用。研究预应力混凝土管桩抗拔静载试验具有重要的现实意义。基于此，笔者进行了相关介绍。
1 工程概况
本工程项目主体部分采用钻孔灌注桩作为承压桩，在纯地下室部位采用预应力管桩作为抗拔桩。根据勘察资料，场地地层主要为第四系海相及河流相沉积物，各土层力学参数如表1所示。软土层由③1层淤泥质粉质黏土、④1层淤泥质粉质黏土组成，其中③1层层底埋深27.50～31.10m，④1层层底埋深42.40～46.00m。该软土层均呈流塑状态，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高、低渗透性等工程特性，长期受水浸泡，土质极差，稍受外力作用就会发生扰动、变形，且强度显著下降。
2 抗拔静载试验
2.1 试验方法
采用慢速维持荷载法，逐级等量加载。每级加载量取单桩竖向极限承载力的1/10，第1级加载取加载分级值的2倍。每级荷载施加后按第5，15，30，45，60min测读桩顶位移量，此后每隔30min测读1次。当每1h内桩顶位移量不超过0.1mm，并连续出现2次(从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续3次每30min的位移观测值计算)，则认为位移已趋稳定，即可进行下一级加载。加载装置如图1所示。在抗拔静载试验前，对3根桩进行低应变检测，判断桩身的完整性，根据实测曲线分析，3根桩均无明显缺陷。
2.2 试验桩
试验桩为3根AB型号预应力管桩(1号为PC600AB-110-6、12a，2号为PC600AB-110-6、11a，3号为PC600AB-110-6、11a)，桩径均为600mm，1号桩长18m，2，3号桩长17m，3根桩顶位于自然地面下约20mm，持力层均为2～3层砂质粉土。计算单桩竖向抗拔承载力特征值为540kN，静载试桩抗拔最大加载荷载为1100kN。
施工中对填芯、焊缝的连接强度等进行了严格控制，桩端全截面进持力层＞1.2m，各节桩之间焊缝连续饱满，冷却时间＞10min，填芯长度6m，抗拔钢筋锚固长度≥(40d+500)mm(d为抗拔钢筋直径)。桩头填芯混凝土强度等级为C40，掺微膨胀剂，填芯前对管桩内壁进行凿毛、清洗等界面处理以增加黏结力，且管桩桩顶按规范要求沿管桩圆周均匀设置6φ22钢筋，沉桩采用型号为DD83-8.3T的柴油锤击打桩机，3桩垂直度偏差≤0.3%。
2.3 试验结果
各桩的荷载-位移曲线如图2所示。从图中可知，当1号桩荷载施加到550kN并稳定后，上拔位移为10.90mm。当荷载为660kN时，该桩上拔量急剧增加，超过90mm且上拔增量超过前级荷载的5倍。因此，取前一级荷载(550kN)作为该桩的单桩竖向极限承载力建议值。当2号桩荷载施加到550kN并稳定后，其上拔位移为16.78mm。当荷载增至660kN时，其上拔量急剧增加，超过100mm且上拔增量超过前级荷载的5倍。因此，单桩竖向极限承载力建议值也取前级荷载(550kN)。当3号桩加载至1100kN，上拔量达到相对稳定标准后，停止加载，其对应的上拔量为4.97mm，卸载后测得回弹量为1.15mm，回弹率为24.0%，则该桩的单桩竖向极限承载力建议值取为1100kN。对比3根桩的荷载－位移曲线并结合其承载力设计值可知，只有3号桩的抗拔承载力满足要求。此外，通过观察可知在试验过程中1，2号桩均被明显拔出，可以认为达到破坏状态，但通过低应变检测可知3根桩桩身完整，均无明显缺陷。
3 原因分析与对策
3.1 原因分析
本次试验桩身范围内为稍密到密实的砂质粉土，根据土性、密实程度及原位的静力触探指标等综合判断，岩土勘察报告提供的桩侧摩阻力值是合理的。抗拔系数取值为0.7亦能满足规范的取值要求。本工程抗拔桩有效桩长仅为12m，桩长较短，根据已有工程实践，存在短桩抗拔桩抗拔系数略偏小的现象，但不至于造成本次试桩如此大的差距。
试桩场地地下水位高，尤其是施工期间恰逢雨季，桩埋深较浅，试桩地层①2层黏质粉土呈饱和松散状，②层砂质粉土呈饱和稍密～密实状不等，上述粉土具有原位结构性，渗透性为一般至偏好。但是，试桩施工时采用较重锤高落距锤击工艺，且单桩锤击数分别为621，512，553击不等，在重锤反复的振动荷载作用下，破坏了粉土原位结构强度，对桩周粉土产生工程振动液化，管桩底端(开口桩靴)处未能产生有效“土塞”效应，导致桩侧摩阻大幅降低且在较短时间内难以恢复，进而影响抗拔承载力。
3.2 对策
(1)在场地适当位置另行增设3根抗拔桩进行静载试验，试桩施工采取合理的施工方法。采用静压法施工对于减小土体的扰动有好处，但考虑本场地砂性土较厚，静压施工难度较大，本工程仍采用锤击法施工，且采用穿透条件更好的钢桩靴，减小桩的锤击数及对土体的扰动，同时采用合适的锤垫，减少对桩身的影响。在另行增设的至少3组静力抗拔试桩周边各增补1个双桥静力触探孔测试；在已完成1，2，3号抗拔试桩周围各增补2个双桥静力触探测试，双桥静力触探测试前应做好事先率定。
(2)调整预应力管桩的型号。本场地砂层较厚，试桩锤击数普遍超过500击，为提高桩身强度，减小锤击对桩身影响，将当前预应力混凝土管桩(PC)调整为预应力高强混凝土管桩(PHC)。
(3)需考虑抗拔系数折减。详勘资料提供的①2层、②层粉土基桩抗拔系数0.7稍偏大，本工程抗拔桩有效桩长仅为12m，桩长较短。根据已有工程实践，存在短桩效应，抗拔系数取0.65计算单桩竖向抗拔承载力特征值为500kN，静载试桩抗拔最大加载荷载1000kN。
(4)试桩施工前及施工过程中应排除试桩附近地面的积水，且在试桩附近自然地面以下10m采取井点降水，以消散孔隙水压力。试桩抗拔承载力静载试验的休止期≥28d。
4 结语
综上所述，预应力混凝土管桩是桩基础的重要表现形式之一，在建筑工程中被广泛应用，对预应力混凝土管桩抗拔静载试验的研究具有重要的现实意义。本工程在采取上述对策进行处理后，预应力混凝土管桩的抗拔承载力满足工程的规范要求，取得了良好的成效，可为类似工程提供参考。
参考文献
[1]周元.FBG在预应力混凝土管桩抗拔静载试验中的应用研究[J].岩土工程技术.2015(05)
[2]范钦建,黄广龙.预应力混凝土抗拔桩应用与展望[J].混凝土与水泥制品.2014(01)
论文作者:汤志成
论文发表刊物:《低碳地产》2016年12期
论文发表时间:2016/10/26
标签：荷载论文; 预应力论文; 承载力论文; 混凝土论文; 管桩论文; 位移论文; 工程论文; 《低碳地产》2016年12期论文;