预应力管桩基础在滨海腐蚀性场地及应用

1、.预应力管桩基础在滨海腐蚀性场地的应用 提要在厦门滨海区域，由于地下水受海水影响，场地内地下水往往对钢结构和钢筋混凝土结构具有中等强腐蚀性。在这样的工程地质环境下，是否适合采用预应力管桩基础，或者说采用管桩基础应注意哪些问题，应当引起工程技术人员的注意和重视。本文以厦门市海沧区某工程项目为例，介绍了在滨海腐蚀性地质环境中采用预应力管桩基础的工程经验，供工程技术人员参考。关键词预应力管桩 中等腐蚀强腐蚀 灌芯 混凝土界面剂 一、工程概况 某工程项目位于厦门市海沧区，南侧为海沧大道，北侧为已建住宅区，西临滨湖北路，东侧为扬福滨海商住中心。拟建建筑主塔楼为5栋32层、高度99.9m的住宅楼，设有一层

2、六级人防地下室。上部结构为纯剪力墙结构，基础形式PHC500-125-AB型预应力管桩基础。水文地质情况如下： （）场地土层分布：拟建场地位于海沧，原为滩涂地，后经围海填方整平，地面较平坦，地面高程4.58m6.05m；本工程的地质勘探已由中建东北设计研究院完成；根据地质报告，以钻孔zk21为例，场地土层分布见图一。 （）地下水：室内地坪相当于黄海高程7.20m，水位影响较大，场地初见水位埋深为0.203.30m，场地合稳定水位埋深0.603.60m，相当于黄海高程1.864.85m。地下水位年变化幅度为1.02.0m。场地地下水对弱（微）透水层中的混凝土结构具弱腐蚀性，在长期浸水条件下，对钢

3、筋砼结构中的钢筋具弱腐蚀性，在干湿交替条件下，对钢筋砼结构中的钢筋具强腐蚀性；对钢结构具中等腐蚀性。地下水水质分析见下表：类型腐蚀介质含量腐蚀性标准判定结果项目单位ZK12ZK25ZK37 对砼结构环境类型型SO42-mg/L331.16952.34764.275001500弱腐蚀性Mg2mg/L78.26368.34192.86<2000无腐蚀性NH4+mg/L/<500OHmg/L未检出未检出/<43000总矿化度mg/L4032.9112757.695016.98<20000地层渗透性B类PH 6.576.856.13>6.5无腐蚀性侵蚀性CO2mg/L0.

4、689.078.843060无腐蚀性HCO3-mg /L189.78376.41137.62/不评价对砼结构中钢筋（长期浸水）CL+0.25SO42-mg/L2126.27031.972583.78>5000弱腐蚀性对砼结构中钢筋（干湿交替）CL+0.25SO42-mg/L2126.27031.972583.78>5000强腐蚀性对钢结构PH 6.576.856.13311中腐蚀性CL+SO42-mg/L2374.577746.233156.98500 可见，地下水中氯离子CL1- 和硫酸根离子SO42-含量很高，特别是氯离子CL1-的含量已接近海水环境，对钢筋混凝土结构中的钢筋和

5、钢结构的腐蚀必须予以慎重考虑。(土层的侵蚀性同地下水) 二、是否可以采用预应力管桩 本工程地下室顶板标高为1.300m，覆土厚6001300，基础承台面标高为-5.200，承台厚度约1800,桩顶标高约为-6.900m。以主楼A区范围为例，稳定水位设计标高-5.50-4.00m，地下水位按照年变化幅度为2.0m考虑。分析可见主楼A区范围桩身除桩顶0.6m范围处于基本处于干湿交替条件外均处于长期浸水条件。地下室剖面示意见图二。 由于预应力管桩为钢筋混凝土空心成品管桩，施工过程中一般采用钢端板焊接接桩。接头质量对地震设防区的桩基础抵抗地震水平力特别重要。因此，是否可以采用预应力管桩，主要问题在于是

6、否可以解决管桩在干湿交替条件和长期浸水条件下的防腐蚀要求，即必须有可靠的措施可以解决桩身顶部一定范围内在干湿交替环境下钢筋混凝土的防腐蚀和长期浸水条件下钢端板焊接接头的防腐蚀问题，以保证管桩的耐久性和使用安全。 为此，设计单位在设计预应力管桩基础时，针对性的提出如下几项措施: 1、 提高管桩接头的抗腐蚀能力：采用PHC500-125-AB的厚壁型管桩，该桩型端头钢板厚度为18mm，较一般的A型管桩厚2mm，另外要求管桩端头板焊缝坡口高度、宽度比标准尺寸加大1mm，这样可以要求焊缝高度比一般的成品管桩高2mm，利于接头在长期浸水条件下受腐蚀时有足够的安全度。 2、 管桩的施工工艺：本工程场地内淤

7、泥全场分布，厚度最大处为13.5米，桩端持力层为较坚硬的强风化花岗岩层；考虑到锤击法施工管桩施工过程中，与静压法施工管桩相比更容易引起桩身裂缝，特别是在淤泥土层中，从而降低管桩的防腐蚀能力，设计要求采用静压法施工。此外，静压法施工对场地土的地耐力要求较高，大面积施工的情况下“挤土效应”明显。因此在施工时应采取措施避免因桩机“陷机”、“倾斜”造成管桩桩身倾斜而出现裂缝甚至断裂，如可对桩机行走路线范围内的回填土地面在施工前人工夯实或机械碾压密实；应采取措施避免“挤土效应”使得桩身“偏位”和“浮桩”造成桩身出现裂缝，如有必要可在桩基础密集的范围预设“观测桩”，在压桩过程中随时观测“观测桩”的偏位和桩

8、顶上浮量，随时准备调整压桩路线和压桩间隔时间，避免桩身出现裂缝。桩身裂缝的出现必然会降低管桩的防腐蚀能力，影响管桩的耐久性和承载能力。 3、 防止地下水进入桩管内：桩端禁止敞口,要求采用带混凝土桩尖的成品管桩(福建省大地管桩有限公司生产),对最上节的管桩顶部,要求在桩顶用4mm厚、直径360mm的钢板封口，防止地下水从桩顶和桩底部进入桩芯内。 4、 提高管桩自身的防腐蚀能力：管桩生产制作时在混凝土采用抗硫酸岩水泥或铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥，且要求加入钢筋阻锈剂。 5、 管桩全长灌芯：管桩系空心预制桩,壁厚125mm，荷载作用下受力复杂，不利于抗腐蚀。要求采用细石混凝土或水泥浆从管

9、底由下而上压力灌注，其受力状态接近实心灌注桩，这样一来既提高管桩基础的刚度和耐久性，也提高了管桩的防腐蚀能力。 对多节管桩的接桩处，即在端板焊接处仍有可能由于措施不当或疏漏出现管桩桩芯进水，可在灌芯前将桩芯中的地下水用微型深井泵抽出。一般情况下，灌芯材料采用水泥浆施工较为方便，灌注质量较易保证。水泥浆的水灰质量比可按照1:1,水泥可采用425号普通硅酸盐水泥，由高压注浆管由下而上灌注；为保证浆体与桩管内壁结合密实，可在浆液中掺入适量的膨胀剂。 6、 桩顶1.0m范围加设桩身护筒：考虑到地下水在干湿交替条件下对钢筋砼结构中的钢筋具强腐蚀性，设计在桩顶1.0m左右范围设置150mm厚的钢筋混凝土护筒，护筒与管桩的接触面应清理干净，涂刷新旧混凝土界面剂。设置钢筋混凝土护筒的主要目的是加大桩身钢筋的保护层厚度，防止在干湿交替环境下桩身钢筋受地下水的强腐蚀作用。见图三。 采取以上具针对性的措施，设计单位认为可基本解决预应力管桩基础在中等强腐蚀地下水环境的防腐蚀问题，管桩基础的耐久性和安全得以保证。在后面的施工图纸审查中