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静压管桩在济宁运河城商务中心工程的应用

摘要该文以济宁运河城商务中心工程应用静压管桩为例，介绍静压沉桩的机理，管桩的设计与施工，施工中遇到的问题及处理措施，并对静压管桩在较硬土层及中密以上的厚砂层中的应用提出展望。

关健词静压管桩沉桩机理处理措施

1前言

预应力混凝土管桩（以下简称管桩）是近十几年来应用较多的一种预制桩型。由于该桩型具有工艺简单，质量稳定、性能可靠，单桩承载力高，抗裂、抗弯性能好，成桩质量可靠性高，对工程地质条件适应性强，施工现场简洁、对环境的不良影响小，施工工期短，检测方便，造价较低等优点，在工业与民用建筑、公路、铁路、港口等工程中得到了广泛应用，在软土地区的应用其优势更加突出，同时也积累了不少的地方经验。但在鲁南地区应用较少，鲁南地区地层主要为河流冲洪积层，土层相对较硬，而且砂层较多，达到中密到密实，静压沉桩较困难。济宁运河城商务中心工程越出常规，设计采用静压管桩基础。

2工程及地质概况

济宁运河城商务中心位于济宁市老运河北约150m，为商业繁华地段，为市重点工程。拟建物主要为商业建筑和高层写字楼。拟建物分为主楼和裙楼，主楼4幢（楼号分别为a、b、c、d座），单幢占地面积27mх27m，地上24层，地下3层，楼高94.2m，框剪结构，设计采用静压管桩基础，基础埋深17.0m；裙楼地上3~6层，地下3层，框架结构，采用独立基础，基础埋深14.5m。全部裙楼均与主楼相连接。根据地质勘察报告，拟建场区内土层为汶泗河冲洪积层，最大揭露深度60m，共分21层,主要为粘性土和砂土，粘性土中含有钙质结核，砂土分布不均匀，⑿层及以下各土层具中或低压缩性，力学性质较好。在桩基深度范围内土层的物理力学指标及预制桩极限侧阻力、端阻力取值见下表。

3桩基设计简介

3.1桩基设计

本工程主楼与裙楼连接在一起，对沉降很敏感，桩基础应满足强度及变形的要求。桩基方案有两种，一种是钻孔灌注桩，这种桩在当地应用较多，施工经验也较成熟；另一种是管桩，在当地从未应用过，无施工经验。通过从施工条件、工期、造价等方面对两种桩型进行分析比较，工程设计采用管桩。管桩的混凝土强度为c60，桩径500mm，壁厚125mm，桩间距1.75m，桩长21m，桩端持力层为⒃层中砂，单桩竖向承载力设计值为2200kn，单幢楼的总桩数为289根。

3.2单桩竖向承载力的确定

（1）经验参数估算

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，按下式计算：quk=up+qpkap。式中quk：单桩竖向极限承载力标准值；up：桩身周边长度；qsik、qpk：桩极限侧阻力、端阻力标准值；ap：桩底端横截面积；：第i层岩土的厚度。初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：ra=qpaap+up。式中ra：单桩竖向承载力特征值；qpa、qsia:桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得，采用当地经验值，一般相当于极限端阻力、侧阻力标准值的0.5倍。根据上述公式估算，单桩竖向极限承载力标准值为4800kn，单桩竖向承载力特征值为2400kn。

（2）单桩载荷试验

单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根[2]。首先对b号楼进行试桩，基坑已开挖至-15.0m，在楼基础外侧试桩，试桩数为3根，单节桩长7~11m，采用静压法沉桩，压桩机最大压桩力为8000kn。其沉桩情况如下：

1号桩：入土深度23m，有效桩长21m，最后压桩力15.5mpa。

2号桩：入土深度22m，有效桩长20m，最后压桩力15.1mpa。

3号桩：入土深度24m，有效桩长22m，最后压桩力16.3mpa。

在试桩龄期满28天后，进行了静载检测，检测结果如下：

1号桩实测试验单桩竖向极限承载力qu≥5000kn，最大沉降量为11.2mm。

2号桩实测试验单桩竖向极限承载力qu≥4900kn，最大沉降量为10.5mm。

3号桩实测试验单桩竖向极限承载力qu≥5200kn，最大沉降量为8.7mm。

经试桩，桩的单桩竖向承载力均能满足设计要求。

4静压沉桩机理及施工

4.1静压法沉桩及桩土作用机理

静压法沉桩是借助专用桩架自重和配重或结构物自重，通过压梁或压柱将整个桩架自重和配重或结构物自重反力，以卷扬机滑轮组或电动油泵液压方式施加在桩顶或桩身上，当施加给桩的静压力与桩的入土阻力达到动态平衡时，桩在自重和静压力作用下逐渐沉入地基土中。

桩的沉入过程是桩向四周挤开与自身体积相等的土体进入土层中的过程。此过程产生挤土效应，造成桩身和桩端周围