先张法预应力混凝土( PHC) 管桩的适用性条件

       摘　要　以上海地区某桩基设计选型为例,从周边环境调查及环境控制要求、管桩沉桩对周边环境的影响评估等方面,探讨先张法预应力混凝土( PHC) 管桩的适用性条件,提出PHC 管桩适用性判别的合理工作流程。   
 Abstract 　Taking an example of pile selection in Shanghai area ,this paper discusses the application of PHC pipe pile and argues that its applicability is closely related to the investigation of the construction circumstance and the control of the circumstance. 
   
       1 　工程概况 
    
        项目地处市区,基地总占地面积约3 万m2 ,东西长约450 m ,南北宽为40～80 m ,成狭长条带状;总建筑面积约12 万m2 ,地下建筑面积2 万m2 。拟建建筑物包括6 幢高层,均为剪力墙结构(部分框支) ,层数为9～32 层。除1 # 建筑外,其余高层下均设一层地下室(统底板) ,基础埋深1 # 为- 2. 6 m ,其余为- 5. 6 m。各主楼地下室相连并扩展成地下车库。          
       项目所在场地地层分布较稳定,上海第⑥层、第⑦层、第⑧层、第⑨层均正常分布。本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供场区内约28 m以上为饱和软粘土,其中: ③、④层为软弱土,是桩基施工影响的主要土层;第⑦层总厚度达14. 3 m ,为高层建筑的主要桩基持力层;第⑧2 层土性好于第⑧1 层,可以作为超高层灌注桩桩基持力层;第⑨层土性虽更佳,但埋深大,作桩基持力层欠经济。  
         
       2 　初步方案确定  
   
       本施工场地为上海市正常地层,类同地层的类似工程经验对桩基选型、沉降计算等有很好的借鉴意义。通过收集类似工程的沉降资料,反分析本场地土层组合下桩基沉降计算经验修正系数,在确定桩规格及桩端入土深度时考虑[1 - 3 ] : ①满足设计布桩对单桩竖向承载力的要求及变形要求;本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供 ②考虑预制桩沉桩可行性; ③ 选择截面经济合理,地基土对桩承载力与桩身材料强度匹配。   
       根据以上原则,提出了经济性较优的桩基备选方案(见表1) 。由表1 可见PHC 管桩在满足承载力、沉降控制后,较灌注桩更加经济。
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       3 　PHC管桩适用性判别 
   
       根据桩基设计原则确定备选方案后, 要判别PHC 管桩是否适用,主要就是判别沉桩对周边环境的影响。    
      3. 1 　周边环境调查及环境控制要求  
      3. 1. 1 　周边建筑物调查及环境控制要求    
       根据周边建筑物调查结果分析:本基坑周边建筑物除15 # 、16 # 外,均为砖混结构,使用年限较长;且除13 # 可能存在桩基或进行过地基处理外,其他建筑物基本采用天然地基。该种结构型式整体性差。其中5 # ～8 # 四幢是外国式独体住宅,本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供使用年限最长,故其保护要求相对要高些;15 # 、16 # 是轻型排架结构,对不均匀沉降承受能力较砖混结构强,且为临时建筑,故其保护要求相对可以低些。   
       周边建筑物抵抗不均匀变形的能力,与其本身的结构类型、建筑年份、基础型式、埋深等因素有关。根据上海地区同类工程经验:2～4层旧式砖混结构   

的民宅抬高15～20 mm 时,就会出现板条墙落灰,门窗关启有些困难,地坪、散水出现裂缝。因此,抬高15 mm 可作为此类结构建筑物变形的临界值。根据上述分析,将周边建筑物保护划分三个等级,其变形控制要求标准为:    
      Ⅰ类(包括5 # ～8 # ) ,变形控制要求最高,变形控制值初定为抬高10 mm。        
      Ⅱ类(包括1 # ～4 # 、9 # ～14 # ) ,变形控制要求一般,变形控制值为抬高15 mm。       
       Ⅲ类(包括15 # 、16 # ) ,变形控制要求最低,变形控制值为抬高20 mm。   
      3. 1. 2 　周边管线调查及环境控制要求管线本身变形承受能力与管线接头、类型、埋设时间等有关。市政管理部门对各类管线位移规定见表2    
 

       大多数管线正常情况下本身允许变形可达20mm ,但市政管理部门对重要管线(如燃气管) 许可位移的标准控制较严。因此,本工程相邻管线变形控制标准确定为:      Ⅰ类(镇宁路上燃气管线) ,变形控制要求最高,变形控制值定为10 mm。   #p#分页标题#e#
      Ⅱ类(镇宁路上给水、雨水管线) ,变形控制要求一般,变形控制值为20 mm。         Ⅲ类(规划新闸路、乌鲁木齐北路30 弄上给水、雨水管线) ,由于其部分段位于拆迁场地,变形控制要求最低,变形控制值为25 mm。   
      3. 2 　PHC桩方案对周边环境的影响评估   
       沉桩施工对周边环境有影响,且涉及场地土性、布桩面积系数、单桩尺寸、距离相邻建筑物的距离、沉桩速度、流程等许多因素。本施工场地第③、④层为浅层软弱土,层底埋深约为地表下17～18 m ,沉桩时在该两层中产生的超孔隙水压力消散最慢,故该两层土是挤土效应最明显的土层。     
      3. 2. 1 　无防护措施时PHC 管桩沉桩对周边环境的影响   
       根据类似工程经验,如果不采取防护措施,本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供按正常的施工速度(6 根/ 楼•天) 及较合理的施工流程(背离重点保护对象) ,桩基施工对周边环境影响的定性预估见表3 。由表3 可知,不采取预防措施,沉桩对周边环境的影响较难控制在要求范围内。  
       3. 2. 2 　减小沉桩对周边环境影响的防护措施减小沉桩对周边环境影响的预防措施通常可从3 方面着手: ①减小土体超孔隙水压力; ②减小沉