预应力混凝土管桩基础设计浅析

经济市场　预应力混凝土管桩基础设计浅析　张琪　（安徽国祯环保节能科技股份有限公司，安徽合肥２３００８８）　提要：本文从单桩竖向承载力的取值、桩型及桩径的选择、沉桩方法及控制标准、桩基的检测验收、成桩偏差的控制和处　理等方面浅述一下对预应力管桩基础的设计体会。　关键词：预应力混凝土管桩；单桩承载力；试桩；沉桩　近年来预制桩得到工厂大量生产，预应力管桩由于具有制　（８．５．５—２）只适用于初步设计。而实际工程中由于多方面原因较　作工艺简单、质量容易保证、植桩方便、耐打性好、造价便宜、检　难以在施工图设计前进行试桩。一般情况下采用上述估算公式　测方便、施工速度快养护时间短等特点而被越来越多的应用于　计算，并将其计算结果结合当地同类地质条件下的桩基设计经　建筑基础工程。笔者结合自己的一些设计经验，从以下几个方面　验综合确定，以此作为施工图桩基承载力特征值进行设计，尔后　浅述一下预应力管桩基础的设计体会。　进行复核性试桩（Ｔ程桩试验）。通过多项工程的试桩及工程桩　１单桩承载力的取值　的检测，发现大多数预应力管桩的实际承载力和估算值偏差较　《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—２００２）规定除设计等　大。按照土性参数确定单桩竖向承载力时，除对土的种类、状态　级为丙级的建筑物外，单桩竖向承载力特征值应采用竖向静载　有把握外，对场地土的沉积环境特点如上、下层土的接触关系，　荷试验确定，初步设计时单桩竖向承载力特征值可按（８．５．５—１）　土质性质等因素也应考虑。另外对于开口预应力管桩，计算时未　及（８．５．５—２）式估算。“地基规范”对单桩竖向承载力特征值的确　考虑管桩内壁的侧摩阻力，管桩端阻面积仅考虑管壁的面积而　定，强调采用试桩的方法，因此规定经验公式（８．５．５—１）及　未考虑管桩桩端的“土塞”效应，与实际受力不符。所以桩基施工　前的试桩是相当必要的。　也就是说当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁　流出（此绕组作为负载，此时ｌ端电势比２端高），在铁芯内部产　场方向总是与原磁场方向相反；当穿过闭合回路的磁通量减小　生的磁通是从左至右，此磁通也将在第二个绕组上瞬间产生感　时，感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。所用的测量仪　生电流，感生电流产生的磁场要阻碍原磁通量的变化，在本例　表工具也相同。　中，感生电流产生的磁场由于其磁通方向应该是从右至左的，如　３．２同样的指针摆向对应于截然相反的结论，原因在于：　此感生电流的方向是从４端流人，从３端流出（此绕组作为电　（１）当测量电动机首尾端的时候，如图３中Ｕ１、Ｕ２接上电　源，此时３端电势比４端高），在３，４端接毫安表，如果毫安表的　池，即将Ｕ２接电池负极（假设它为Ｕ２）将ｕ１瞬间碰接电池正　极性如图所示，则毫安表将正偏。而电动机在同样的条件下，待　极，这时将有直流电流从ｕ１流入ｕ相绕组，从Ｕ２流回电源。绕　判的两相绕组中穿过的磁力线方向是相反的（磁力线的闭合特　组线圈中的电流产生一个磁通方向如图３虚线箭头所示，在Ｕ　性）。因此出现了同样的指针摆向对应于完全相反的结论。　相刚接通时，磁场从无到有地增加，根据楞次定律和电磁感应定　律，它在Ｖ、Ｗ两相绕组中感应的电动势会阻碍这个变化，阻碍　磁通量增大，即Ｖ、ｗ相线圈中电流将产生一个磁场来减少Ｕ　｜｜　｜｜　相线圈磁场的增长。根据右手螺旋定则，ｖ、ｗ相感应电动势（电　流）方向如图式所示，从Ｖ１、Ｗ１流进线圈，从Ｖ２、Ｗ２流出线圈。　用万用表毫安档检测，若Ｖ２、Ｗ２接在表的正极，Ｖ１或Ｗ１接在　．ｆ～．　２　●　３、，　、，　４　表的负极时，表针应向正摆动，说明接电池正极性端与接电流表　负极性端同为首端或尾端。反之，表针则向反向摆动。　图４　通过上述分析，既有助于学生清楚两者判断上的区别，也有助于　学生加深对楞次定律的理解。教学实践表明，学生光是程序化地　记住判断的操作步骤，又或者只是机械性地记住原理，都不能真　正掌握知识，只有将理论与实践紧密结合，在熟练操作的前提　图３　下，将学过的原理溶合在操作之中，才能在深刻理解知识点的基　（２）当测量变压器同名端时，在交变磁通的作用下，变压器　础上，操作技能获得扎实提高。　的初、次级绕组中穿过的磁力线方向相同。如图４所示，１和３　参考文献：　是同名端，当把开关Ｓ合上去的瞬间，有电流从１端流人，２端　【１】秦曾煌电工学高等教育出版社，１９９９（￣５　ｒａ）．　『２１广州市安全生产宣传教育中．心．电工２００１．　２０１０年第１２期　技经济市场　２桩型及桩径的选择　管桩按混凝土强度等级分为预应力管桩和预应力高强混凝　土管桩。管桩按照受力性能分为Ａ型、ＡＢ型、Ｃ型，各型的有效　预应力不同，抗弯性能亦不同。根据受力特性，选择合理的桩型，　将对工程的造价产生较大影响。现行的广东省地方标准《建筑地　基基础设计规范））ＤＪＢ１５—３限制桩的长径比为６０，目的是限制　意。　除了以上的检验，对于静力压桩，施工单位还应提供经确认　的施工过程有关参数和最终压力值。施工完成后尚应进行桩顶　标高、桩位偏差等检验，并绘制桩基竣工图。　６成桩偏差的控制和处理　静压预制桩施工中对桩的偏差必须严格控制，特别是对于　承台桩及条形桩，桩位的偏差都将产生很大的附加内力，而使基　础设计处于不安全状态。对于桩位偏差我们主要控制两个方面：　其一是竖向偏差，根据ＪＧＪ９４—９４第７．４．１２条我们控制桩顶标高　的允许偏差为一５０～＋１００ｍｍ，但实际施工中偏差这么大将引起　繁重的施工任务及损失。当桩顶标高高于设计标高，则需要截　桩；而当桩顶标高低于设计标高时，又需要补桩头，这既影响　Ｅ　期又浪费金钱。这就要求施工单位在施工过程中必须严格控制　桩顶标高，尽可能地使工程桩标高同设计一致。　其二则是桩位的水平偏差。根据ＪＣ＿ｌ９４—９４第７．４．１１条控制　各桩位偏差，施工过程中发现桩位偏差较大则应及时补桩处理。　这里针对４～１６根承台的桩基，ＪＧＪ９４－９４规范第７．４．１　１条中规　定允许偏差为１／３桩径或１／３边长，而根据ＧＢ５０２０２—２００２第　５．１．３条则规定允许偏差为ｔ／２桩径或边长。这显然是矛盾的，在　实际过程中很容易与施工验收方产生不同的理解，因此笔者强　调在设计过程中可以明确桩位偏差允许值所执行的标准。另外，　当桩长较长时不宜采用小直径桩，以保证成桩质量及减少对承　载力的影响。考虑到管桩的成桩质量较好，有些地方规程将长径　比放宽到１００。因此，我们设计人员在桩基础设计中一定要多比　较，选择合理的桩型与桩径，这都将对整个基础设计的合理性与　经济性产生较大的影响，当然我们也应考虑施工可行性等多方　面因素。　３桩长的确定　当场地桩端持力层不均匀或勘察报告有偏差的情况下，按　勘察报告估算的桩长和实际施工的桩长往往有一些差别。桩基　施工前应根据桩端持力层的复杂程度先在桩端持力层顶面最深　和最浅等部位试压几根预制桩，以此试压的结果来确定正式施　工时压桩的长度。例如某项目，根据勘察报告设计采用１　ｌｍ长　的预应力管桩，施工单位由于施工前没有试桩而直接采用设计　的桩长进行施工，从而导致购买的１ｌｍ桩有很多长度不够需要　用送桩器向下多压１ｍ左右，这就给工程带来了不必要的麻烦　和经济损失。如果施工单位在施工前进行试桩就会避免以上所　说的不必要的麻烦和损失。所以桩长的确定应由试桩结果来确　定，施工图中确定的桩长只能作为施工前试桩的参考。　对于小直径桩（Ｄ≤２５０）笔者强调必须对其偏位进行严格控制　而不应按上述规范标准，笔者建议对承台桩可控制７０ｒａｍ；而对　于条形承台则区分垂直于条形承台方向５０ｒａｍ，平行于承台方　向为７０ｍｍ，这些要求必须在施工前予于明确。当然桩位偏差满　足规范或设计要求仅仅代表桩基本身验收合格，而对于由此引　起的承台整体偏心或基础高度损失，我们必须另行处理。对于桩　偏心我们可以采取增加承台刚度或加大拉梁刚度、配筋来解决，　这在实际工程中需针对具体情况相应处理。　４沉桩的方法及控制标准　预应力管桩的沉桩方法有锤击法沉桩和静压法沉桩。锤击　法沉桩应合理选择桩锤，选择桩锤重量时，可以根据以往经验，　也可以采用现场试打确定。一般情况下，每个型号的柴油锤其最　大沉桩能力约为１００倍的型号数（ＫＮ）。例如Ｄ４５柴油锤最多可　打４５００ＫＮ的桩。打桩的收锤标准应以到达的桩端持力层、最后　贯人度或最后ｌｍ沉桩锤击数为主要控制指标。桩端持力层作　为定性控制，最后贯入度及最后ｌｍ沉桩锤击数作为定量指标。　最后三阵贯入度应通过试打桩、合理选择桩锤来确定。静压沉桩　施工中应随时对照地质报告，桩端进人持力层深度由压桩力控　制，最终压桩力一般不小于两倍单桩竖向承载力特征值。终压连　续复压次数应根据桩长及地质条件等因素确定。达到压桩力要　求后，必须持荷５～ｌ０秒钟。然而实际工程中，很多施工单位对压　桩力一般都能达到，但是对后面的稳定标准往往忽视了。　７管桩出现裂缝的控制和处理　预应力管桩以其强度高，制作周期短，比预制桩节省材料等　优点在工程设计中受到普遍应用，但其也存在受剪能力差的不　足之处。在工程实践中，由于垂直度偏差或挤土等原因经常会使　管壁产生裂缝而影响质量。例如某工程由于场地天然地面标高　较低，在桩施工前场地回填了约２ｍ左右的土，而施工中又未对　上述情况采取合适的措施，使压桩机械在施压进行过程中对桩　产生了不均匀的侧压，施工结束后发现个别桩位产生了侧偏，经　小应变检测发现这些管桩都不同程度地产生了裂缝，如何处理　显得相当关键。我们对偏差资料经过分析归类后，对于垂直度偏　差小于０．５％的管桩，管壁基本无裂缝，我们认为承载力应不受　损失，故在增加了一组试桩证明承载力满足设计条件后不再进　５桩基的检测验收　《建筑基桩检测技术规范》（ＪＧＪ１０６—２００３）规定工程桩应进　行单桩承载力和桩身完整性抽样检验。　工程桩竖向承载力检验一般采用静荷载试验。静压预应力　管桩基础的静荷载试验比其他桩基的静荷载试验较为方便，可　以直接采用现场的静力压桩机来完成。检验桩数不得少于同条　件下总桩数的１％，且不得少于３根。　对于桩身完整性抽样检验一般采用低应变方法来检测。低　应变检测试验点选择除了注意在平面上应均匀分布外，还要注　意随机选点，以保证缺陷桩统计比例的真实性。如果是有意识的　选择有问题的基桩进行试验，检验是可以的，但试验结果不能参　加统计，因为这种选择不是随机选择，它违背了规范编制的本　作者简介：张琪（１９７８一），男，工程师，国家一级注册结构工程师。　行处理。而对垂直度偏差大于０．５％的管桩，可以认为管壁均已　产生裂缝，承载力已受影响，我们对此类桩采用了先纠偏再进行　灌芯处理，使裂缝部位的传力通过灌芯部分混凝土传递。经最终　静载荷试验证明是切实可行的。　此我们在管桩的实际施工中　定要注意垂直度的控制，因为管桩的抗剪能力较差，很容易破　一坏而引起不必要的经济损失。　８不宜采用预应力管桩的工程地质条件　预应力管桩的应用同其他桩基一样有其自身的局限性。有　些工程地质条件就不宜采用预应力管桩。主要有下面几种：（１）　０　２０１０年第１２期　技经济市场　水利工程项目招标标底编制方法的探讨　墨运涛　（扬子江工程咨询有限公司（湖北），湖北武汉４３００１０）　摘要：编制水利工程标底是为选择出最优承包商提供依据，有利于建设项目的投资控制和工程质量管理。本文结合水利　工程招标现状，主要探讨标底编制的目的、原则和方法，并着重将定额消耗量法和实物量法进行了对比分析。提出了适用　于地方中＿／Ｊ、型水利工程项目招标标底编制的方法。　关键词：水利工程；标底编制；方法研究　随着《中华人民共和国招投标法》的实施，水利工程建设行　２．３符合市场经济环境与竞争态势，要有利于引导正当竞争，　业逐步走向规范化，对项目施工方的选择，实行了公开招标。编　防止不正当竞争。标底应反映社会生产力平均先进水平，兼顾国　制标底是水利工程招投标工作中的重要环节，标底的准确与否，　家、招标人和投标人的权益，确保建筑市场有序发展和充分发挥　是招投标工作成败的关键。地方性中小型水利工程中往往有分　市场竞争机制；　布散、数量多、体量小、施工环境复杂、地方协调矛盾多等特点。　２．４标底的价格应接近于市场价格，原则上不突破设计概算或　因此，在编制标底时，如何能运用科学的方法确保标底编制准确　项目管理预算相应部分（项目）的额度。招标投标活动是在招标　合理，公平公正成为需要关注的问题。２００３年９月２３日，水利　设计完成后开始的，按照跟踪变化与合理调整的原则，项目管理　部印发了《水利工程建设项目施工招标标底编制指南》，其中重　预算相应部分的额度可以作为招标标底的上限参照额。在项目　点针对大中型水利枢纽工程的标底编制做了说明，而对于地方　管理预算编制滞后的情况下，也可以以设计概算作为基本参照　中小型水利工程的标底编制方法却没有明确的规定。笔者将尝　额；　试提出适用于地方中小型水利工程项目招标标底编制的方法。　２．５编制的标底要合理反应建设工程所在地的地方法规与市　１标底编制的目的　场价格，一个招标项目只能编制一个标底。标底是衡量投标报价　水利工程建设项目标底是招标人对招标项目“内部控制”的　是否切实可行的标尺，是评标决标的重要参考依据，不能有任意　预算，即是在市场竞争条件下对实施工程项目所需费用的预测，　性和多重标准，可以进行多方案的分析，但最终只能有一个标　是招标人进行招标所需掌握的重要价格资料，是正确判断和评　底。　价投标人投标报价的合理性和可靠性的重要参考依据。编制招　３标底编制的方法　标标底最主要的目的是使业主和建设单位能够对工程投资更好　３．１主要方法介绍　地进行控制和管理，使招标人对拟招标工程的预期造价做到心　目前，我国招投标经常采用的标底编制方法主要有以下几　中有数，避免盲目决策。　种：概算分解法，即将批复的初步设计概算按照招标项目划分内　２标底编制的原则　容进行对应分解，再测算出恰当的降幅比例后确定。定额消耗量　标底的重要性，客观上要求标底的编制必须从全局出发，　法，即根据招标文件给定的工程量清单，按现行有关行业规定的　认真对招标工程组成的各个项目进行研究与核算，以确保标底　完成单位产品所需的人、机、料定额和经分析研究确定的相应基　的准确性、合理性、可靠性。所谓准确性是指实际上工程结算价　础价格而计算出标底价。实物量法，是将间接费分解为企业管理　款与标底之间的差额不大；所谓合理性是指完成该项工程，除了　费、财务费用、其他费用三类进行计算。工序分析法是根据招标　支付施工中的活劳动与物化劳动消耗外，还要保证施工企业有　文件给定的某项目工程量，分析确定完成该项目各个工序所需　一定的利润；所谓可靠性是指标底是真实的，一切取用资料和计　人工、施工设备的工作时问和相应基础价格而计算出标底价。经　算数据无误。编制标底须遵循以下基本原则。　验估算法是标底编制人员根据自身积累的丰富经验和大量的类　２．１标底编制应遵守国家、地方及水利行业的有关法律、法规；　似工程造价数据，用简单类比、分析估算的方法直接确定项目单　２．２参照国家和行业制定的基础定额与技术标准以及计价规　价。组合运用法是将上述几种方法联合使用于同一］－：程建设项　定。国家和行业制定的基础定额与技术标准是反映全国或某一　目的标底编制中。　行业在某一时段的整体水平，也是社会平均生产力水平的体现。　３．２实物量法和定额消耗量法的比较　编制标底在执行国家有关规定的同时，应充分考虑地方水利行　国内水利水电工程招标标底一般采用实物量法和定额消耗　业的具体情况。严格按照招标文件的要求进行编制；　量法两种方法编制。两种方法在实际应用中主要存在计算依据　不同和计算涉及因素的处理方法不同。实物量法以市场取向为　孤石和障碍物多的地层不宜用。在有孤石和地下障碍物的区域　不宜应用。（４）石灰岩地区不宜应用。　压桩，预应力管桩可能不会全部沉至持力层，有时在同一承台内　桩长相差很多。桩尖接触到孤石或地下障碍物时，桩身可能还会　参考文献：　ｆ１１建筑地基基础设计规范（ＧＢ５０００７—２００２）中国建筑工业出版社，］２００２．　偏离原位或产生倾斜。（２）有坚硬夹层时不宜应用或慎用。坚硬　１２１建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４—９４）中国建筑工业出版社，１９９５　夹层指的是极密实的砂层或碎石层等。当桩必须要穿越此夹层　［３】建筑基桩检测技术规范（ＪＧＪ１０６—２００３）中国建筑工业出版社，２００３　时，预应力管桩将很难穿越。（３）从松软突变到特别坚硬的地层　ｌ　４ｌ徐至钧，李智宇．预应力混凝土管桩基础设计与施工机械工业出版社，２００５　２０１０年第１２期　０