广东 张夏明 高强预应力管桩基础设计的要点分析

1、高强预应力管桩（PHC桩）基础设计的要点分析张夏明摘要：建筑楼房的基础设计合理与否，直接关系到楼房的结构承受能力。本文是结 合工程实际对高强预应力管桩（PHC桩）基础在设计中常遇到的问题结合规范要求 进行了分析及总结。关键词：高强预应力管桩承载力特征管桩选型设计，、乙，速前言随着建筑工业的发展，对工期及经济效益的要求越来越高，工程技术人员加快 了对新技术探索的步伐，实际工程中出现了大量的新技术及新工艺，预应力管桩基 础作为一种新的基础形式被应用于工程中已有十多年的历史。由于其施工工期短且 造价相对较低，得到了很快的发展，其设计理论、施工工艺及检测技术已非常成熟， 为了更好地规范和指导预应力管桩

2、的设计、生产及施工，广东省于1998年颁布了 预应力混凝土管桩基础技术规程（DBJ/T15-22-98）。为了减少预应力管桩施工对 环境的影响，人们对预应力管桩的施工工艺又作出了改进，出现了静压式预应力管 桩的新工艺，同时广东省又颁布了静压桩基础技术规程。现行建筑桩基技术规 范（JGJ94-2008）对混凝土空心管桩的设计及施工也作了具体规定。本人也参与 了若干工程预应力管桩基础的设计，就预应力管桩设计的基本要点总结如下：一、预应力管桩承载力特征值的取值1、预应力管桩的分类：1）按混凝土强度等级分：PC桩和PHC桩我们通常采用的预应力管桩为PHC桩（高强预应力管桩），以下所说内容均 针对PHC

3、桩。2）按抗裂弯矩和极限弯矩的大小分为:A型、AB型及B型由于设计中不考虑预应力管桩的抗弯，主要由施工工艺决定，以经济为原则。3）按外直径分为:300、400、500、550、600mm等规格。2、最常用的管桩直径有0400.05000600三种，弗00、筒50管桩在工程实际应 用较少，因而对其不作分析。3、三种外直径的桩的竖向承载力特征值的取值分别如下：0400竖向承载力特征值12001500KN0500竖向承载力特征值20002500KN0600竖向承载力特征值30003200KN预应力管桩属于挤密桩，其单桩承载力特征值若根据建筑桩基技术规 范(JGJ 94-2008) 5.3.8条估算，

4、很难达到上述数值，根据工程经验 是能够满足的。当持力层为硬质岩，持力层上存在一定厚度的残疾土，桩长大于7m时， 可以取高值。若持力层上无一定厚度的残疾土，施工时易断桩。但当持 力层为泥岩或其它软质岩层时难以达到或桩长较短时应取低值。桩长小 于5米不宜采用预应力管桩。预应力管桩设计时，建议在管桩施工前先行试桩，但考虑到会增加造价。 如果邻近相似地质情况可作为参考时，可以不先行试桩，但最后作承载 力检验。4、对于同承台桩数不多于2根的基础，安全等级按提高一级考虑，原一、二、三级重要性系数为1.1、1.0、0.9现需调整为 1.2、1.1、1.0，而 1.2/1.1=1.1； 1.1/1.0=1.1

5、； 1.0/0.9=1.1，一 般工程多为二级，所以这时我们可以认为桩的承载力特征值降低，即分别为 1500/1.1=1364KN，2500/1.1=2273KN (32003000) /1.1= (29092727) KN5、偏心竖向力的作用下，应将单桩承载力特征值乘以1.25倍。6、由于预应力管桩承受水平力和弯矩的能力较差(通常认为桩顶与承台铰接)， 墙、柱底内力中的弯矩和剪力不能传递给预应力管桩，弯矩应由基础拉梁承受，当 无拉梁时，应由底板承受，或转化为桩的拉压力(多桩承台)；水平力应通过承台、 底板或地下室侧壁传递给地基土，而不应考虑预应力管桩承受水平力和弯矩。二、预应力管桩的选型1、

6、原则在设计合理的前提下，尽可能少选用桩型，一般工程不应超过2种桩型， 因为如果桩型过多会增加试桩费用和施工难度。2、一般多层或无单独地下室和裙房的高层可以选用一种桩型，因为这种建筑基 础内力一般比较均匀。3、一般工程选用0400与0500根比较合理，两个方面原因0400 与0500 比较承载力：2500/1500=1.67桩心距：1500/1200=1.25 （按3倍桩距考虑）也就是说桩的密度增加不大而承载力提高很大.0600 与0500 比较承载力：3200/2500=1.25桩心距：1800/1500=1.2提高幅度不大，且0600桩施工相对困难，除非0500桩布置不了时（即柱（墙） 底内

7、力较大，而且柱（墙）较密）才考虑使用。三、基底内力的选择1、确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；相应的抗力 应采用基桩或复合基桩承载力特征值。2、计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应准永久组合；计 算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震作用、风 载效应标准组合。3、验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用荷载效应标准组合；抗震 设防区，应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合。4、在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效 应基本组合。当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效应标准 组合和荷载效应准永久组

8、合。5、桩基结构设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数应按现行有 关建筑结构规范的规定采用，除临时性建筑外，重要性系数不应小于1.0。6、对桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数应按现行国家标准建筑 抗震设计规范(GB 50011)的规定采用。四、桩的布置1、剪力墙下的桩尽量沿墙布置，这样可以显著减少承台厚度。3、布置时，确定了选择的桩型后，应尽量减少根数，比如选择400、500两种桩型，标准组合下柱底轴力为7000KN时，布400需5根，布500需 3根，这时应选3根500，这样即节约桩造价，也会减少承台尺寸，同时 也降低了桩施工时将桩打坏的风险。3、对于两桩的布置，两根应沿柱(墙

9、)弯矩较大方向布置，将弯矩以力偶的形 式作用于桩，减少拉梁的负担，此传力途径明确、直接。4、当一承台下需布置多根桩时，应根据承台上墙柱的分布，将桩布置在墙柱的 周围，尽量使桩离开墙柱的距离较少，保证两个方向桩离墙柱的距离基本相 等，这对计算承台较为有利，可以减小承台尺寸。5、桩心距通常取3.5倍桩径，但当同一承台下桩数多于9根时，桩心距取4.0 倍桩径较为合适，这样相对较易施工，减小地基土垄起，但当柱距较密无法 实现时，应采取跳打，但跳打在实际施工中难以操作，因为打桩机具的移动 较为困难，且会把己压桩压坏。五、承台的设计承台的设计在满足规范构造要求的前提下，应精确计算，力争经济合理。1、各项构

10、造尺寸及构造措施应满足要。.2、承台应进行冲切验算，斜载面受剪验算，正截面受弯验算及局部受压验算。3、承台的高度通常由冲切和抗剪控制。4、进行承台设计时一定要注意墙、柱截面尺寸的影响，随着墙柱截面的增大， 冲跨和剪跨都相应减小，如果不考虑墙、柱截面的影响，承台的设计较为浪 费。5、柱、墙的砼强度等级通常比承台高，特别是框支柱，应注意局部受压验算。6、由于承台的尺寸一般较大，承台的最小配筋率可不按混凝土设计规范中受 拉受弯构件执行，按卧置于土上的厚板控制不小于0.15%为宜。六、拉梁的设计1、宽度不小于200，高度取1/151/10跨。2、当设有地下室且地下室设计钢筋混凝土底板时，我们通常将底板做成无梁楼 盖形成，不存在拉梁的问题，同时将承台四周按450放坡，作为柱帽。见下 图：3、当不设地下室或地下室不设计钢筋混凝土底板时，单桩承台应在两个方向设 置拉梁，两桩承台至少应在平面外设置拉梁。4、计算拉梁时，应考虑轴向力(设计值)的1/10作拉力，对单桩和两桩承台 平面外拉梁还应考虑柱底的弯矩，两种荷载相叠加。同时，若梁上砌