有关管桩基础的几个问题

1、王王 离离( (教授级高工教授级高工) )广东省土木建筑学会广东省土木建筑学会(2011年年3月月 广州广州) 国家标准国家标准先张法预应力混凝土管桩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。基础的技术标准。 这个标准共有三个版本：这个标准共有三个版本： GB 13476 92，于，于1992年颁布；年颁布； GB 13476 1999，于，于1999年颁布；年颁布； GB

2、 13476 2009，于，于2009年颁布，年颁布， 2010年年3月月1日实施，是最新的版本。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。执行这个技术标准。 关于管桩基础设计和施工的技术标准：关于管桩基础设计和施工的技术标准：l到目前为止全国还没有一本专门的管桩基础技到目前为止全国还没有一本专门的管桩基础技 术规范；术规范；l国家标准国家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-GB50007- 2002 2002和行业标准和行业标准建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94JGJ94 2008 20

3、08有部分预制桩的内容；有部分预制桩的内容；l各省（市）地方标准各省（市）地方标准管桩基础技术规程管桩基础技术规程， 其中浙江、福建、辽宁、云南、黑龙江、湖北、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）都陆续出吉林、广西、山东、广东等省（市）都陆续出 台了有关规程。台了有关规程。 广东省标准广东省标准DBJ/T152298DBJ/T152298预应预应力混凝土管桩基础技术规程力混凝土管桩基础技术规程是我国最早是我国最早颁布的有关管桩基础设计和施工的综合性颁布的有关管桩基础设计和施工的综合性技术标准。但技术标准。但20082008年进行了修订，变成广年进行了修订

4、，变成广东省标准东省标准锤击式预应力混凝土管桩基础锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程技术规程DBJ/T15-22-2008DBJ/T15-22-2008；另外又编；另外又编制了一本广东省标准制了一本广东省标准静压预制混凝土桩静压预制混凝土桩基础技术规程基础技术规程（送审稿）。（送审稿）。1-11-1、管桩基础的主要施工方法。、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。施工方法不同，桩的承载力计算方法也是不同的。1-21-2、常用管桩规格、型号及其应用承载力。、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。要大致心中有数，这样才能在

5、概念设计中有个准星。1-31-3、不宜应用或慎用管桩的地质条件。、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。不要在不宜应用管桩的地质条件下硬用管桩。1-41-4、管桩穿透岩土层的能力。、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。设计时要有个底，所以要掌握岩土勘察知识。1-51-5、管桩设计计算或验算的内容。、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，心中也哪些一定要计算或验算，哪些可以不验算，心中也 要有个谱。要有个谱。（1 1）锤击法：柴油锤、液压锤）锤击法：柴油锤、液压锤（2 2）静压法：抱压式液压压桩机）静压法：

6、抱压式液压压桩机 顶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顶压联合式液压压桩机 抱压振动液压压桩机抱压振动液压压桩机（3 3）引孔打（压）法）引孔打（压）法（4 4）钻孔植桩法）钻孔植桩法（5 5）中掘法（直径）中掘法（直径600600）锤击沉桩锤击沉桩静力压桩静力压桩长长 螺螺 旋旋 钻钻 机机 螺螺 旋旋 钻钻 管桩分管桩分PCPC桩和桩和PHCPHC桩，广东几乎全是桩，广东几乎全是PHCPHC桩。桩。 管桩按外径分为管桩按外径分为300mm300mm、400mm400mm、500mm500mm、600mm600mm和和700mm700mm、800mm800mm、10

7、00mm1000mm、1200mm1200mm、1300mm1300mm、1400mm1400mm等规等规格，建筑中的常用管桩规格为格，建筑中的常用管桩规格为300mm300mm、400mm400mm、500mm500mm和和600mm600mm。300mm300mm管桩今后要逐步淘汰。管桩今后要逐步淘汰。 管桩按混凝土有效预压应力值分为管桩按混凝土有效预压应力值分为A A型、型、ABAB型、型、B B型型和和C C型型，其有效预压应力值分别为，其有效预压应力值分别为4MPa4MPa、6MPa6MPa、8MPa8MPa和和10MPa10MPa。 重要工程都要选用重要工程都要选用ABAB型或型或

8、B B型桩；静压用桩广东大部型桩；静压用桩广东大部分选用分选用厚壁的厚壁的ABAB型桩。今后型桩。今后A A型桩逐步少用。型桩逐步少用。外径外径（mm）壁厚壁厚（mm）砼强度砼强度等等 级级承载力承载力特征值特征值kN节节 长长（m）适应楼层适应楼层（层）（层）30065-70C80600-9005-113-9 40090-95C80900-17005-123-15 500100C801800-23005-1510-25125C802000-27005-1520-28 600110C802200-30006-1520-30130C802500-35006-1520-35 管桩应发挥其高承载力的

9、特性，不宜用作地基管桩应发挥其高承载力的特性，不宜用作地基处理中的柔性桩，尤其是以强风化岩作持力层的管处理中的柔性桩，尤其是以强风化岩作持力层的管桩，更不能这样做。桩，更不能这样做。 某大型输水管基础，设计成复合地基的形式：某大型输水管基础，设计成复合地基的形式：在以强风化砂岩为持力层的在以强风化砂岩为持力层的400400管桩顶部，做一管桩顶部，做一层层303040cm40cm的褥垫层，在垫层上浇筑混凝土底板，的褥垫层，在垫层上浇筑混凝土底板，在底板上搁在底板上搁400400的输水管。结果管桩刺破褥垫的输水管。结果管桩刺破褥垫层，输水管立即有层，输水管立即有10-20cm10-20cm的下沉。

10、的下沉。 处理方法：灌浆加固褥垫层。以后同样的工处理方法：灌浆加固褥垫层。以后同样的工程，取消砂垫层，将混凝土底板直接与管桩顶联结程，取消砂垫层，将混凝土底板直接与管桩顶联结起来，做成刚性承台。起来，做成刚性承台。锤击法：锤击法：（1 1）持力层以上的覆盖层中含有较多且难以）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、风化球或清除又严重影响打桩的孤石、风化球或 其它障碍物；其它障碍物；（2 2）持力层以上含有不适宜作桩端持力层且）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；不易贯穿的硬夹层；（3 3）基岩面上没有合适持力层的岩溶地层；）基岩面上没有合适持力层的岩溶地

11、层；（4 4）非岩溶地区基岩以上为淤泥等松软土）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，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；或中风化岩面上只有较薄的强风化层； 这种地质条件俗称这种地质条件俗称“上软下硬、软硬上软下硬、软硬 突变突变”。（5 5）桩端持力层为遇水易软化且埋藏较浅）桩端持力层为遇水易软化且埋藏较浅 的风化岩；的风化岩； （6 6）地下水或地基土对管桩的混凝土、钢）地下水或地基土对管桩的混凝土、钢 筋及钢零部件有强腐蚀作用的岩土层。筋及钢零部件有强腐蚀作用的岩土层。 简单地说，有孤石、障碍物的地层；简单地说，有孤石、障碍

12、物的地层； 有硬夹层；石灰岩地层；有硬夹层；石灰岩地层；“上软下硬、软上软下硬、软 硬突变硬突变”的地层；的地层；遇水软化的持力层遇水软化的持力层和和强强 腐蚀岩土层腐蚀岩土层，不宜或慎用管桩。，不宜或慎用管桩。 静压法：除了与锤击法六条相同外，还有两静压法：除了与锤击法六条相同外，还有两条也要注意：条也要注意：l现场地表土层松软且地面承载力特征值现场地表土层松软且地面承载力特征值 100kPa100kPa又未经处理的场地；又未经处理的场地；l桩端持力层为中密密实砂土层且其覆桩端持力层为中密密实砂土层且其覆 盖层几乎全是稍密中密砂土层；盖层几乎全是稍密中密砂土层； 静压桩在石灰岩岩面起伏不大的

13、情况下静压桩在石灰岩岩面起伏不大的情况下可以压下去，虽然桩端嵌固深度不大，但桩可以压下去，虽然桩端嵌固深度不大，但桩身可以做到基本不破烂，若用锤击法施工，身可以做到基本不破烂，若用锤击法施工，桩的破损率可达到桩的破损率可达到60%60%以上。以上。 广东省标准广东省标准静压预制混凝土桩基础技术规程静压预制混凝土桩基础技术规程（送审稿）在岩土工程勘察这一章中专门对表土层勘（送审稿）在岩土工程勘察这一章中专门对表土层勘察要求提出了一点要求：静压桩施工对表土层承载力察要求提出了一点要求：静压桩施工对表土层承载力有较高要求，勘察时应采用轻便动力触探、取土样、有较高要求，勘察时应采用轻便动力触探、取土样

14、、标准贯入试验等手段准确查明表层标准贯入试验等手段准确查明表层3m3m土层的承载能力。土层的承载能力。 在该条的条文说明中指出：勘察时应准确查明表在该条的条文说明中指出：勘察时应准确查明表层层3m3m土层的承载力，是指我省常见的表土层，对于深土层的承载力，是指我省常见的表土层，对于深厚、松软的素填土层则应另当别论。厚、松软的素填土层则应另当别论。 5.25.2节内对压桩机的接地压强作了限制：压桩机节内对压桩机的接地压强作了限制：压桩机长船型履靴的接地压强不宜大于长船型履靴的接地压强不宜大于100kPa100kPa；短船型履靴；短船型履靴的接地压强不宜大于的接地压强不宜大于120kPa120kP

15、a。 强风化泥岩以及含泥量较多的强风化、强风化泥岩以及含泥量较多的强风化、全风化花岗岩层做持力层的管桩基础，收锤全风化花岗岩层做持力层的管桩基础，收锤或终压时发现不了什么问题，甚至做静载荷或终压时发现不了什么问题，甚至做静载荷试验单桩竖向抗压承载力也能达到设计要试验单桩竖向抗压承载力也能达到设计要求，但过了二三十天，若这根桩再做静载荷求，但过了二三十天，若这根桩再做静载荷试验，发现单桩竖向抗压承载力降低，桩的试验，发现单桩竖向抗压承载力降低，桩的沉降量加大；若对这些原先沉降量加大；若对这些原先“已达到设计要已达到设计要求的桩求的桩”进行复压（复打），又可以下去，进行复压（复打），又可以下去，有

16、的可下去几十厘米，有的甚至可再下去有的可下去几十厘米，有的甚至可再下去1 14m4m。强风化泥质粉砂岩也有这种软化现象。强风化泥质粉砂岩也有这种软化现象。 究其原因，主要是桩尖附近有水，强究其原因，主要是桩尖附近有水，强风化泥岩遇水就软化，含泥较多的强风化风化泥岩遇水就软化，含泥较多的强风化花岗岩体遇水发生崩解，于是桩端土承载花岗岩体遇水发生崩解，于是桩端土承载力大大降低。水的来源有两种：主要是外力大大降低。水的来源有两种：主要是外界流入的水，还有是超孔隙水压力作用下界流入的水，还有是超孔隙水压力作用下慢慢渗流出来的孔隙水。针对外界流入的慢慢渗流出来的孔隙水。针对外界流入的水产生了一个管桩内腔

17、底部灌注封底混凝水产生了一个管桩内腔底部灌注封底混凝土的做法，堵住桩尖不密封而引起漏水的土的做法，堵住桩尖不密封而引起漏水的毛病。减少孔隙水最好的办法就是控制沉毛病。减少孔隙水最好的办法就是控制沉桩率。桩率。 但这个封底的办法也不是万能的，有些管但这个封底的办法也不是万能的，有些管桩虽灌了封底混凝土，但桩尖土还是软化，有桩虽灌了封底混凝土，但桩尖土还是软化，有些实心方桩也会发生类似的情况。些实心方桩也会发生类似的情况。 值得一提的是：不是所有的强风化泥岩和值得一提的是：不是所有的强风化泥岩和强风化花岗岩层都会发生易软化的现象，有的强风化花岗岩层都会发生易软化的现象，有的地区虽然也以强风化泥岩作

18、持力层，但没有发地区虽然也以强风化泥岩作持力层，但没有发生持力层软化的问题，因此要多积累地区经验。生持力层软化的问题，因此要多积累地区经验。 强风化泥质粉砂岩也有软化的问题，只不强风化泥质粉砂岩也有软化的问题，只不过软化的程度较少，下沉量一般不超过过软化的程度较少，下沉量一般不超过20cm。 打桩锤击力属冲击动力，预应力管桩较耐打，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，使用表明，使用D45D45以上重型柴油锤可使其穿透以上重型柴油锤可使其穿透5 56m6m厚厚的密实砂层或河卵石层，桩尖进入的密实砂层

19、或河卵石层，桩尖进入N50N50的强风化岩的强风化岩层层1 12m2m或密实卵石层或密实卵石层1 12m2m。 压桩力则属静力，造成桩的穿透能力相对较压桩力则属静力，造成桩的穿透能力相对较小，但也并非仅能穿透软弱土层，实践证明压桩力小，但也并非仅能穿透软弱土层，实践证明压桩力4000kN4000kN的静压桩也可穿透的静压桩也可穿透2 23m3m厚的密实砂层，桩厚的密实砂层，桩尖到达尖到达N N5050的强风化岩表面。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的桩长通常要比锤击桩短1 12m2m，有时甚至短，有时甚至短

20、3 34m4m。 根据广东应用管桩的长期经验，岩土根据广东应用管桩的长期经验，岩土工程勘察中较重视标准贯入试验。工程勘察中较重视标准贯入试验。标贯试标贯试验好似模拟打桩，其测试成果较适合锤击验好似模拟打桩，其测试成果较适合锤击式预应力管桩的应用。式预应力管桩的应用。 标贯试验锤重为标贯试验锤重为63.5kg63.5kg（150P150P），落），落距距76cm76cm（3030吋），前吋），前15cm15cm入土的锤击数不入土的锤击数不算，然后测出下面入土算，然后测出下面入土30cm30cm深度的锤击深度的锤击数，这就是实测的标贯击数（数，这就是实测的标贯击数（NN），如果），如果实测值乘上触

21、探杆长度校正系数，就是修实测值乘上触探杆长度校正系数，就是修正后的标贯值（正后的标贯值（N N）。）。修正后的标准贯入击数修正后的标准贯入击数 N N 可按下列公式计算可按下列公式计算： 式中式中 N N修正后的标准贯入击数；修正后的标准贯入击数； N N实测标准贯入击数；实测标准贯入击数； 触探杆长度校正系数，可按下表采用。触探杆长度校正系数，可按下表采用。 杆杆 长（长（m m）336 69 91212151518182121校正系数校正系数1.001.000.920.920.860.860.810.810.770.770.730.730.700.70杆杆 长（长（m m）24242727

22、3030333336363939 4242校正系数校正系数0.670.670.640.640.610.610.580.580.550.550.520.52 0.490.49 国家标准国家标准岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范GB50021GB50021，若用，若用标准贯入击数来划分岩土类别时，采用的是实测标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准贯入击数NN，如，如N N5050为强风化岩；为强风化岩；5050NN3030为全风化岩；为全风化岩；NN3030为残积土，与我们打桩压桩时为残积土，与我们打桩压桩时所指的强风化岩容易混淆。所指的强风化岩容易混淆。 锤击管桩桩端的强风化持

23、力层是指锤击管桩桩端的强风化持力层是指N N50506060的的强风化岩层，而且桩端可进入这种强风化岩层强风化岩层，而且桩端可进入这种强风化岩层1 12m2m，但不能打入中风化岩层；但不能打入中风化岩层； 静压管桩最多可压至静压管桩最多可压至N N5050的强风化岩层的表面。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！这是每个设计和施工人员首先要明确的基本概念！ 采用实测的标贯值来预估锤击管桩的入土深度，采用实测的标贯值来预估锤击管桩的入土深度，误差是很大的，原因是：误差是很大的，原因是：按岩土规范规定：按岩土规范规定：NN 50 50 就是强风化岩层。就是强风化岩层。但

24、是，若桩长为但是，若桩长为21m21m时，则修正系数时，则修正系数0.70.7，N N3535； 若桩长为若桩长为30m30m时，则修正系数时，则修正系数0.610.61，N N3030； 若桩长为若桩长为39m39m时，则修正系数时，则修正系数0.520.52，N N2525； 而大吨位的柴油锤可以将管桩打入而大吨位的柴油锤可以将管桩打入N N50506060的强的强风化岩层风化岩层1 12 2米，显然与当米，显然与当NN50 50 时的强风化岩层时的强风化岩层存在着较大的层面差距，桩愈深，差距越大，也就是存在着较大的层面差距，桩愈深，差距越大，也就是说预估的桩长误差更大。说预估的桩长误差更

25、大。 总之，我们可以根据国家标准总之，我们可以根据国家标准岩土工程岩土工程勘察规范勘察规范GB50021GB50021规定，岩（土）名称和状规定，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后的标准贯入击数N N。锤击式管桩可打入。锤击式管桩可打入N N5050的强风化岩层的强风化岩层1 12m2m，静压管桩可压入，静压管桩可压入N N40405050的强风化岩层。因此，用修正后的标贯击数的强风化岩层。因此，用修正后的标贯击数可较正确地确定管桩的桩

26、端持力层及预估沉桩可较正确地确定管桩的桩端持力层及预估沉桩的深度。的深度。 广州市某大工程所用的建筑工程岩土勘察，由十广州市某大工程所用的建筑工程岩土勘察，由十个勘测单位负责来完成，其中，九个单位只提供实测个勘测单位负责来完成，其中，九个单位只提供实测的标贯击数的测试成果，只有一个著名建筑设计院的的标贯击数的测试成果，只有一个著名建筑设计院的勘察队伍还提供修正后的标贯值。勘察队伍还提供修正后的标贯值。 施工单位根据实测的标贯击数来预估桩长，其结施工单位根据实测的标贯击数来预估桩长，其结果全部偏短，实际施工时用桩量比预估用桩量增加了果全部偏短，实际施工时用桩量比预估用桩量增加了许多。而根据修正后

27、的标贯击数来预估桩长，实际施许多。而根据修正后的标贯击数来预估桩长，实际施工时的用桩量与预估用桩量基本一致。工时的用桩量与预估用桩量基本一致。 所以，勘察、设计、施工、监理、管桩生产厂的所以，勘察、设计、施工、监理、管桩生产厂的技术人员在预估桩长时一定要采用修正后的标贯值。技术人员在预估桩长时一定要采用修正后的标贯值。 管桩基础设计应根据承载能力和变形控制的管桩基础设计应根据承载能力和变形控制的要求进行下列计算或验算：要求进行下列计算或验算：（1 1）根据桩基的使用功能和受力特性进行桩基）根据桩基的使用功能和受力特性进行桩基 的竖向（抗压或抗拔）承载力计算和水平的竖向（抗压或抗拔）承载力计算和

28、水平 承载力计算；承载力计算；（2 2）桩身强度验算；）桩身强度验算；（3 3）计算承台内力并验算其承载力，确定承台）计算承台内力并验算其承载力，确定承台 高度和配筋；高度和配筋；（4 4）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应做）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应做 下卧层承载力验算；下卧层承载力验算；（5 5）对于桩中心距小于或等于）对于桩中心距小于或等于4 4倍倍桩径的群桩径的群 桩基础，可视做一假想实体深基础进行桩基础，可视做一假想实体深基础进行 基础下地基承载力验算和沉降计算；基础下地基承载力验算和沉降计算；（6 6）当建筑物对桩基的沉降或水平位移要求）当建筑物对桩基的沉降或水平位移要求

29、 严格时，尚应作沉降或水平变位验算；严格时，尚应作沉降或水平变位验算；（7 7）当使用条件要求限制混凝土裂缝时，尚）当使用条件要求限制混凝土裂缝时，尚 应作抗裂或裂缝宽度验算。应作抗裂或裂缝宽度验算。 当然，首先要计算上部结构传至承台底当然，首先要计算上部结构传至承台底面上的荷载效应，包括竖向力、水平力和弯面上的荷载效应，包括竖向力、水平力和弯矩等。矩等。 管桩基础设计计算内容较多，但单桩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。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静压管桩单桩竖向抗

30、压承载力特征值确定的主要方法有以下三种：确定的主要方法有以下三种： 通过试验桩确定单桩承载力；通过试验桩确定单桩承载力； 通过半经验公式计算确定单桩承载力；通过半经验公式计算确定单桩承载力； 通过静压桩机的复压来检验或确定单桩通过静压桩机的复压来检验或确定单桩 承载力。承载力。 当管桩桩基设计等级为甲级且当管桩桩基设计等级为甲级且地质条件较复杂地质条件较复杂时，或当地使用管桩的历史较短、时，或当地使用管桩的历史较短、设计经验不足时，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验桩确定。

31、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，静载试验桩数不得件的代表性和基础部位的重要性，静载试验桩数不得少于少于3 3根。桩的竖向静载荷试验方法应按有关根。桩的竖向静载荷试验方法应按有关建筑建筑地基基础检测规范地基基础检测规范标准执行。静载试验一般可得到标准执行。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。单桩竖向抗压承载力特征值。 当根据地基土的物理指标与承载力参数等经验关系确定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单桩竖向抗压承载力特征值R

32、Ra a时，几乎全部的国家、行业地时，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：计算： R Ra a= =U Up pqqsia sia l li i + + q qpa pa A Ap p 式中：式中： U Up p管桩桩身外周长；管桩桩身外周长； q qsiasia管桩第管桩第i i层土（岩）的侧摩阻力特征值；层土（岩）的侧摩阻力特征值； l li i 管桩穿越第管桩穿越第i i层土（岩）的厚度；层土（岩）的厚度； q qpapa管桩的端阻力特征值；管桩的端阻力特征值； A Ap p桩尖水平投影面积；

33、当为开口型桩尖时，仍桩尖水平投影面积；当为开口型桩尖时，仍 按封口型桩尖的水平投影面积计算。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。支承力。广东的静压管桩承载力计算公式如下：广东的静压管桩承载力计算公式如下： R Ra a = =U Up pqqsiasia l li i + + p p q qpapa A Ap p 式中式中 U Up p静压桩桩身外周长；静压桩桩身外周长； q qsiasia静压桩第静压桩第i i层土（岩）的侧摩阻力特征值；层土（岩）的侧摩阻力特征值； l li i

34、静压桩穿越第静压桩穿越第i i层土（岩）的厚度；层土（岩）的厚度； q qpapa静压桩的端阻力特征值；静压桩的端阻力特征值； A Ap p桩尖水平投影面积桩尖水平投影面积; ;当为开口型桩尖时，仍当为开口型桩尖时，仍 按封口型桩尖的水平投影面积计算；按封口型桩尖的水平投影面积计算； p p静压桩端阻力修正系数；静压桩端阻力修正系数； 当入土桩长当入土桩长L L16m16m时取时取1.01.0； 当当9m9mL L16m16m时取时取1.101.101.301.30； 当当L L9m9m时宜通过试压桩试验确定。时宜通过试压桩试验确定。 在一些覆盖层为软土、下部冲沉积黏性土或在一些覆盖层为软土、

35、下部冲沉积黏性土或残积土、全风化岩层较厚的地质条件下，若用二残积土、全风化岩层较厚的地质条件下，若用二倍的承载力特征值施压，桩长可达倍的承载力特征值施压，桩长可达303050m50m，此，此时，若搞一些不同长度的试桩，再过时，若搞一些不同长度的试桩，再过2424小时后用小时后用2R2Ra a的压力复压，从而可确定合理的桩长。这是的压力复压，从而可确定合理的桩长。这是静压法施工的特色，利用软土的固结能力，有时静压法施工的特色，利用软土的固结能力，有时往往用很小的压桩力可获得较大的承载力。往往用很小的压桩力可获得较大的承载力。 软土的固结能力，是很难计算确定的，目前软土的固结能力，是很难计算确定的

36、，目前往往是用现场试验来加以确定的。另外，如何利往往是用现场试验来加以确定的。另外，如何利用其较强的固结能力，也是很有学问的。用其较强的固结能力，也是很有学问的。现场试验的方法是：现场试验的方法是： 因为锤击时是无法知道锤击力的，锤击桩只可因为锤击时是无法知道锤击力的，锤击桩只可采用高应变动测仪配合测试，但要通过采用高应变动测仪配合测试，但要通过24h24h间歇后进间歇后进行复打。复打时测得的承载力可作为桩的极限力。行复打。复打时测得的承载力可作为桩的极限力。 静压桩则方便得多，因为可以用压力表上的压静压桩则方便得多，因为可以用压力表上的压力值读数可换算成压桩力。将桩压入一定深度，记力值读数可

37、换算成压桩力。将桩压入一定深度，记下当时的压桩力，然后停压休息下当时的压桩力，然后停压休息24h24h再进行复压，此再进行复压，此时复压的压力值，一般可以作为此桩的极限承载时复压的压力值，一般可以作为此桩的极限承载力，即力，即2 2倍的单桩承载力特征值。这个取值是留有安倍的单桩承载力特征值。这个取值是留有安全余地的，因为在深厚软粘土层中，随着时间的增全余地的，因为在深厚软粘土层中，随着时间的增长，固结力还会有一定的增长，我们是按施压长，固结力还会有一定的增长，我们是按施压24h24h后后的固结力来确定桩的承载力。的固结力来确定桩的承载力。 大概五六年前，中山有一个工地，设计采用大概五六年前，中

38、山有一个工地，设计采用500-500-125AB125AB级管桩，级管桩，R Ra a=2500kN=2500kN，N=50N=50的强风化岩层深埋约的强风化岩层深埋约40m40m。40m40m以上的覆盖层，整体上属于软弱土层，下面是可塑粘土以上的覆盖层，整体上属于软弱土层，下面是可塑粘土层及层及3-5m3-5m全风化岩层。先用全风化岩层。先用2R2Ra a即即5000kN5000kN作为最大压桩力进作为最大压桩力进行施压，最终沉桩长行施压，最终沉桩长40m40m。 第一次试验：配桩第一次试验：配桩35m35m，压到桩顶至地面，此时，记下，压到桩顶至地面，此时，记下终压力为终压力为2000kN

39、2000kN，24h24h后进行复压，发现后进行复压，发现5000kN5000kN的压桩力也的压桩力也压不动。此时，土的时效系数高达压不动。此时，土的时效系数高达2.52.5倍。倍。 第二次试验：配桩第二次试验：配桩33m33m，压到地面，压桩力为，压到地面，压桩力为1500kN1500kN，24h24h后复压，终压力也大过后复压，终压力也大过5000kN5000kN。此时时效系数高达。此时时效系数高达3.33.3倍以上。倍以上。 最后决定：配桩最后决定：配桩33m33m，送桩，送桩2m2m，以桩长作为终压控制标，以桩长作为终压控制标准，记下的终压力值只作为参考。准，记下的终压力值只作为参考。

40、3-13-1、静压桩的机理、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。 静压桩在静压力的作用下沉入地基土中静压桩在静压力的作用下沉入地基土中时，桩侧表面与桩周土体之间的摩擦力是滑时，桩侧表面与桩周土体之间的摩擦力是滑动摩阻力，这种滑动摩阻力很小，而且在同动摩阻力，这种滑动摩阻力很小，而且在同一土层中，基本保持不变，不随桩身入土深一土层中，基本保持不变，不随桩身入土深度的增长而累计

41、增大，而是随桩端处的土体度的增长而累计增大，而是随桩端处的土体软硬程度即桩端处土体的抗冲剪阻力的大小软硬程度即桩端处土体的抗冲剪阻力的大小而波动，所以静压桩的压桩力主要来自桩尖而波动，所以静压桩的压桩力主要来自桩尖向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力，向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力，压桩贯入阻力曲线反映的主要是桩尖阻力的压桩贯入阻力曲线反映的主要是桩尖阻力的变化规律。变化规律。 1999 1999年广州某静压方桩工地，遇到一年广州某静压方桩工地，遇到一条宽度不大的地质破碎带，静压桩的入土条宽度不大的地质破碎带，静压桩的入土深度达到深度达到80m80m左右，桩穿越的土层都是破碎左右，桩穿越

42、的土层都是破碎软化的风化土。当桩入土深度为软化的风化土。当桩入土深度为10m10m时，压时，压桩机仪表上显示的压桩力约为桩机仪表上显示的压桩力约为630kN630kN，以后，以后往下压，压桩力一直保持在往下压，压桩力一直保持在630kN630kN这个数这个数值，直到桩尖碰到值，直到桩尖碰到80m80m下面的硬岩面时才狂下面的硬岩面时才狂飙直升。这是佐证上述观点的一个很有说飙直升。这是佐证上述观点的一个很有说服力的工程实例。服力的工程实例。 静压桩沉桩穿越的土层一般是软弱松散的，含静压桩沉桩穿越的土层一般是软弱松散的，含水量较高，孔隙比较大。当预制桩在垂直静压力作水量较高，孔隙比较大。当预制桩在

43、垂直静压力作用下沉入地基土中时，桩尖直接使土体产生冲剪破用下沉入地基土中时，桩尖直接使土体产生冲剪破坏，同时桩周土体也产生剪切挤压破坏，孔隙水受坏，同时桩周土体也产生剪切挤压破坏，孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头，产生了超孔隙水此冲剪挤压作用形成不均匀水头，产生了超孔隙水压力，扰动了土体结构，使桩周一定范围内的土体压力，扰动了土体结构，使桩周一定范围内的土体抗剪强度降低，粘性土发生严重软化，粉土砂土发抗剪强度降低，粘性土发生严重软化，粉土砂土发生稠化，此时桩身容易下沉。一旦压桩终止并随着生稠化，此时桩身容易下沉。一旦压桩终止并随着时间的推延，桩周土的触变时效和固结时效体现出时间的推延，桩周

44、土的触变时效和固结时效体现出来，土体中的孔隙水压力逐渐消散，土体发生固来，土体中的孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，土的抗力逐渐恢复，甚至超过其原始强度。结，土的抗力逐渐恢复，甚至超过其原始强度。 这时桩身与桩周土之间的摩擦力，已不是施工这时桩身与桩周土之间的摩擦力，已不是施工下沉时的滑动摩阻力而是变成承载时的静摩阻力，下沉时的滑动摩阻力而是变成承载时的静摩阻力，静压桩才获得工程意义上的竖向抗压极限承载力。静压桩才获得工程意义上的竖向抗压极限承载力。根据粗略统计分析，静压桩的竖向抗压极限承载力根据粗略统计分析，静压桩的竖向抗压极限承载力中，桩端所能提供的端承力，不管持力层是粘性土中，桩端所能提

45、供的端承力，不管持力层是粘性土层、粉土层、砂土层还是风化岩层，约为终压力值层、粉土层、砂土层还是风化岩层，约为终压力值的的404045%45%，其余部分要靠桩侧四周土体抗剪强度，其余部分要靠桩侧四周土体抗剪强度的的恢复来补充，如果桩身较长且桩周土体摩阻力的恢恢复来补充，如果桩身较长且桩周土体摩阻力的恢复值又大，那么该静压桩的端承力、桩侧摩阻力的复值又大，那么该静压桩的端承力、桩侧摩阻力的综合即桩的极限承载力就有可能大于施工终压时的综合即桩的极限承载力就有可能大于施工终压时的压桩力；如果桩身较短，桩侧提供的摩阻力就小，压桩力；如果桩身较短，桩侧提供的摩阻力就小，那么，桩的极限承载力就会小于桩的终

46、压力值。那么，桩的极限承载力就会小于桩的终压力值。 有人以为静压桩施工时压多少力就能得到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（特征值）就是施工终压力的一半。这是一个认识上的误区。认识上的误区。 其实静压桩的单桩极限承载力与施工的终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力，但又有一定的联

47、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研究花了较大的力气，得出了两者之间关系的经验公式。的经验公式。（广东地区经验公式）（广东地区经验公式） 当当6m L 9m6m L 9m时，时， Q Qu u2R2Ra a（ 0.600.600.800.80）P Pzeze 9m 9m L 16mL 16m时，时， Q Qu u2R2Ra a（ 0.700.701.001.00）P Pzeze 16m 16m L 25mL 25m时，时， Q Qu u2R2Ra a（ 0.850.851.001.00）P Pzeze L L 25m25m时，时， Q Qu u2R2Ra a（ 1

48、.001.001.151.15）P Pzeze 式中：式中：L L 静压桩的入土深度；静压桩的入土深度； Q Qu u 入土部分的静压桩竖向极限承载力；入土部分的静压桩竖向极限承载力； P Pzeze 终压力值；终压力值； R Ra a 单桩竖向承载力特征值。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。擦桩或端承桩。 举例：举例：当当 L L6m6m的超短桩时，取的超短桩时，取Q Qu u0.6P0.6Pzeze 则则 R Ra aQ Qu u/2/20.3P0.3PzezeP Pzeze/3.3

49、/3.3 若若 P Pzeze3300kN3300kN，则，则 R Ra a1000kN1000kN如果按如果按2 2倍的关系计算：倍的关系计算： 则则R Ra a3300/23300/21650kN1650kN 设计师若按设计师若按R Ra a1650kN1650kN来设计的话，怎么来设计的话，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。力，那么管桩桩身就会破损。1 终压力值决定静压桩的实际承载力终压力值决定静压桩的实际承载力特别是当桩较短时（特别是当桩较短时（L9mL9m）: : Qu=(0.60 Qu=(0.600.80)Pz

50、e0.80)Pze Ra=(0.30 Ra=(0.300.40)Pze0.40)Pze（大终压力只能得到较低的承载力）（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：要达到常规设计承载力，通常的思路： 一是提高终压力值；一是提高终压力值； 二是增加复压次数。二是增加复压次数。 A A 关于提高终压力值的问题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，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

51、载力，因此，只有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静压预制混凝土桩基础技术规程（送审（送审稿）开头就讲：静压桩是一种设计和施工必稿）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。须密切配合才能顺利完成的桩基础。B B 关于增加复压次数问题关于增加复压次数问题 大量的工程实践表明：连续复压次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，太明显，但对压桩机和桩身损害太大，得不偿失。所以不提倡

52、多次满载连续复得不偿失。所以不提倡多次满载连续复压法，而是提倡超载施压法，一般复压压法，而是提倡超载施压法，一般复压1 13 3次，个别短桩复压次，个别短桩复压3 35 5次。但超载次。但超载施压的压桩力也不能大于桩身允许抱压施压的压桩力也不能大于桩身允许抱压力的力的1.11.1倍，稳压时间一般不宜超过倍，稳压时间一般不宜超过5 5秒。秒。 1 在压桩机允许范围内尽量提高终压力值，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；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，终压力值受桩身允许抱压压桩力的限制，不得超过不得超过1.1倍的桩身允许抱压压桩力；倍的桩

53、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，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，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；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终压时连续复压的次数不宜超过5次，稳压次，稳压时间大机不宜超过

54、时间大机不宜超过5秒；秒；5 当施工时实际桩长比设计估算成桩长度短很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，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。若要补桩应立即补桩。 总之，设计施工双方对整个压桩机理总之，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。证静压桩的工程质量。4-14-1、静压桩机的选择；、静压桩机的选择；4-24-2、对静压管桩桩身的特殊要求；、对静压管桩桩身的特殊要求；4

55、-34-3、桩身抱压允许压桩力；、桩身抱压允许压桩力；4-44-4、管桩接头的焊接；、管桩接头的焊接；4-54-5、终压控制条件；、终压控制条件；4-64-6、管桩基础基坑的开挖；、管桩基础基坑的开挖；4-74-7、压桩施工存在的一些问题、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：目前市场上使用的静力压桩机有以下四种形式：l 抱压式液压压桩机抱压式液压压桩机l 顶压式液压压桩机顶压式液压压桩机l 抱压顶压联合式液压压桩机抱压顶压联合式液压压桩机l 抱压振动液压压桩机抱压振动液压压桩机 使用最多的是抱压式液压压桩机，常用的使用最多的是抱压式液压压桩机，常用的压桩力为压桩力为

56、200200吨、吨、300300吨、吨、400400吨、吨、500500吨甚至吨甚至600600吨，可压直径吨，可压直径300mm300mm600mm600mm的管桩。的管桩。4-14-1、静压桩机的选择、静压桩机的选择抱压式静力压桩机抱压式静力压桩机顶压式液压压桩机顶压式液压压桩机压桩机的选择压桩机的选择：简易的选择方法：简易的选择方法： 压桩机总重量为压桩机总重量为 1.11.1倍桩身抱压允许压桩力再加大倍桩身抱压允许压桩力再加大4040吨。吨。 因为压桩机的压力在送桩时最大，而送桩因为压桩机的压力在送桩时最大，而送桩时的静压力就是时的静压力就是1.11.1倍桩身抱压允许压桩力，倍桩身抱压

57、允许压桩力，这些压力都需要通过桩机的重量作为反压力来这些压力都需要通过桩机的重量作为反压力来实现，其中实现，其中4040吨是两只短船的重量，它不能起吨是两只短船的重量，它不能起反压的作用，所以要增加上去反压的作用，所以要增加上去。 静压用管桩比锤击用管桩要求严格一些，主静压用管桩比锤击用管桩要求严格一些，主要是对管桩的椭圆度和桩身平整度的要求：要是对管桩的椭圆度和桩身平整度的要求： A：桩身合缝处的直径与其相垂直方向的：桩身合缝处的直径与其相垂直方向的 直径之差不宜大于直径之差不宜大于5mm； B：钢模板环向连接处的桩身混凝土应平：钢模板环向连接处的桩身混凝土应平 整，不得有明显的竹节状。整，

58、不得有明显的竹节状。 抱压式液压压桩机的最大施压力不宜大于抱压式液压压桩机的最大施压力不宜大于桩身抱压允许压桩力。桩身抱压允许压桩力就桩身抱压允许压桩力。桩身抱压允许压桩力就是用抱压式压桩机抱住桩身施压时桩身允许的是用抱压式压桩机抱住桩身施压时桩身允许的最大压桩力。最大压桩力。 顶压式压桩机的最大施压力或抱压式压桩顶压式压桩机的最大施压力或抱压式压桩机送桩时的施压力可比桩身抱压允许压桩力大机送桩时的施压力可比桩身抱压允许压桩力大10%10%。 对桩身抱压力加以限制的目的是为了防止对桩身抱压力加以限制的目的是为了防止桩身被夹破夹裂。桩身被夹破夹裂。桩身抱压允许压桩力经验估算公式如下：桩身抱压允许

59、压桩力经验估算公式如下： 实心方桩：实心方桩： Pjmax 1.05 fc A 空心方桩：空心方桩： Pjmax 1.00 fc A PC 桩：桩： Pjmax 1.00 fc A PHC 桩：桩： Pjmax 0.95 fc A 式中式中 ： Pjmax静压桩桩身抱压允许压桩力；静压桩桩身抱压允许压桩力； fc混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值； A 静压桩截面面积。静压桩截面面积。 顶压或送桩时的终压力可比顶压或送桩时的终压力可比P PJmaxJmax大大10%10% 方方 桩：桩： P PJmaxJmax 1.05 f1.05 fc c A A P CP C桩：桩： P

60、PJmax Jmax 1.00 f1.00 fc c A A PHCPHC桩：桩：P PJmax Jmax 0.95 f 0.95 fc c A A 顶压或送桩时的终压力可顶压或送桩时的终压力可比比P PJmaxJmax大大10%10% 砼强度砼强度 PJmax 等级等级 桩规格桩规格 (mm) C30 C35 C60 (PC) C70 (PC) C80 (PHC) 300 300 1350 1580 350 350 1840 2150 400 400 2400 2810 30070 1390 1610 1720 40090 2410 2790 2990 40095 2500 28 90 31