PHC管桩作抗拔桩的分析与释疑复地集团总师室高志建【摘要】利用绿化及道路下场地作为地下停车库的开发案例较为普遍，对于这类无上部结构的地下室采用PHC管桩作为抗浮桩，集团很多工程技术专业管理人员还存在着一些疑虑和认识上误区，本文从桩身结构强度、焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头等几个方面，对采用PHC管桩作为抗拔桩进行了分析，验证了PHC管桩作为抗拔桩的可行性，并提出在施工和验收过程中的重点注意事项。1前言在地下水位较高的地区，建筑工程中尤其是无上部结构的地下室以及地下停车场，工程结构的抗浮问题较为普遍。最常见的抗浮措施是设置锚杆和抗拔桩，常见的抗拔桩主要有钻孔灌注桩、预制方桩、phc管桩。为抵抗拉力，控制拉力作用下的桩身裂缝，钻孔灌注桩和预制方桩须额外配置数量可观的抗拉钢筋（远远大于一般抗压桩时的钢筋数量），工程造价较高。pHc管桩由于桩身混凝土中有效预压应力可以抵消上拔时的拉应力，一般无须额外增加抗浮钢筋，造价较低。加上pHc管桩本身质量稳定、养护时间短、施工速度快、施工方便等因素，越来越多的工程中开始采用phc管桩作为抗浮桩。本文以地区PHCB500100管桩为例，从桩身结构强度、焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头等几个方面，对采用PHC管桩作为抗拔桩进行了分析，验证了PHC管桩作为抗拔桩的可行性。抗拔桩桩身结构承载力验算强度2．1桩身结构强度验算桩身结构强度的验算，目前有国家标准、广东省规程、江苏省规程推荐的公式，具体计算如下。桩身结构强度验算表引用规程计算公式和列式计算结果国家标准
设计
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《预应力混凝土管桩》（03SG409）NWfpy*Ap=1000x3.14x10.72x15=1348kN1348kN广东省《预应力混凝土管桩基础技术规程》（DBJ/T15-22-98）Rpl=crpc*A=7.56x3.14x(5002-3002)/4=950kN950kN江苏省《先张法预应力混凝土官桩基础技术规程》(办JG/T011-2003)NlW(bpc+fl)A=(7.56+2.22)x3.14x(5002—3002)/4=1228kN1228kN广东省标准只是利用了管桩中的有效预压应力，不考虑预应力筋和混凝土的进一步发挥作用，因此不须考虑裂缝控制；国家标准将预应力筋性能完全发挥；江苏省标准除发挥管桩混凝土的有效预压应力和抗拉性能外，较之国家标准还保留了预压应力筋的抗力作为安全储备。国家标准和江苏省标准桩身应力都超过有效预压应力，因此须进行裂缝验算，但由于有效预压应力抵消大部分拉应力，裂缝控制容易满足。因此在地质水文条件复杂、抗腐蚀要求高的情况下，可利用广东省标准进行桩身强度验算，而在正常设计中建议利用江苏省
规范
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进行桩身强度验算。2．2接桩处的焊缝强度验算N1W3.142(DI2-D22)ftw/4=0.25x3.142x(4982-4762)xl70=2860kN。从焊缝验算结果可以看出，如果焊缝质量可以保证，则端板焊缝强度远大于桩身结构强度。2．3端板孔口抗剪强度验算由于管桩端板与桩身预应力筋的连接处的受压冲切力，因此须进行孔口抗剪强度验算，计算表明该处是管桩应用中的一个薄弱点。NWn*3.142*(dl+d2)*[ts-(hl+h2)/2]*fv/2=15x3.14x(12+20)x[19-(9.5+6)/2]xl25/2=1017kN。验算的抗剪强度值远小于桩身强度和焊缝强度，常采用加厚端板的
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，提高孔口抗剪强度。若加厚至24mm，则承载能力=15x3.14x(12+20)x[24—(9.5+6)/2]x125/2=1470kN。2．4钢棒墩头抗拉强度验算在PHC管桩作抗拔桩的试桩过程中，也出现过预应力筋墩头拔出的现象。这是由于墩头在受力过程中受到冲切破坏。因此须验算墩头抗拉强度。NW0.95fpy*Ap=0.95x1348=1280kN。通过上面的分析可知，PHC管桩作为抗拔桩使用时，桩身具有较高的承载能力，在地质条件允许情况下，不仅施工、
检测
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方便，而且经济性较好。实际应用时，须注意端板孔口抗剪强度和钢棒墩头抗拉强度的验算。施工中的重点注意事项3.1接桩处的焊缝质量从焊缝验算中可以看出，如果焊缝质量可以保证，则端板焊缝强度远远大于桩身结构强度。但在实际工程抗拔桩试桩时发现，焊缝处发生事故的几率很大，原因主要是以下几点：1）端板焊缝坡口尺寸太小，不少端板生产厂家对坡口尺寸的加工不重视，普遍偏小，连e4焊条也放不进去，造成焊缝强度的先天不足。2）焊缝施工质量差。手工焊接时必须分三层以上对称进行环缝焊接，并采取措施减小焊接变形，其中第一层必须用e3.2电焊条打底，确保根部焊透，第二层方可用粗焊条（e4或e5）。焊接时，要正确掌握电流和施焊速度，每层焊接厚度应均匀，每层间的焊渣必须敲渣后方能焊次一层，焊接时间应充分保证，不能草草了事，一般e400管桩，两个焊工同时施焊时，需要12〜15分钟。此外，电焊厚度宜高出坡口1mm。3）焊缝不注意保护。焊缝应有足够的冷却时间（一般大于8分钟），方可继续沉桩。另外在沉桩时，应保持桩身垂直，力戒偏心锤击，轻锤高击，静压施工时，夹具应避开接头。3.2确保抗拔管桩施工质量的措施1）加强桩身质量的验收:应对端板的材质、板厚、坡口尺寸等加强验收，严格满足有关规范、图集和设计要求。2）电焊焊接时，焊缝坡口尺寸宜比规定尺寸大1mm，或按设计要求特制。3）保证焊接施工时间和焊缝质量。结论通过上面的分析，可以得出以下结论和建议：1）在地质条件允许情况下，抗拔桩建议选用PHC管桩，不仅施工、检测方便，而且经济性较好。2）焊缝强度验算中一般都能满足抗拔承载力要求，重要的是控制焊缝质量。3）端板孔口抗剪强度是PHC管桩作为抗拔桩中的薄弱点，因此宜特别注意此处的验算。不够时，应加厚端板厚度。
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