对比冲孔灌注桩和PHC管桩竖向承载性能

　　伴随着近两年来工业科技的快速进步，人们对建筑工程的要求也有了更高的标准，尤其是针对桩基础更是以安全经济、优质高效为主要标准。在桩基础中冲孔灌注桩与预应力高强度混凝土管桩（PHC）数量中使用较为广泛的桩基础，均具有质量可靠、承载力大、经济合理以及工艺简便等优势[1]。截至目前为止，关于冲孔灌注桩与PHC管桩的研究文献非常多，并对其竖向承载性能提出了相应的看法，但关于两种桩基础的竖向承载性能的对比分析资料却相对较少，为此，对冲孔灌注桩与PHC管桩的竖向承载性能进行对比研究具有非常重要的作用，本次研究通过试验研究的方法，对冲孔灌注桩与PHC管桩的竖向承载性能进行试验对比，旨在为建筑工程桩基础的选择提供理论依据。

 

　　1场地地质条件

 

　　在某大型商住小区工程中，规划建设的高层住宅很多，选用性价比高、施工简便的桩型对于缩短工期和降低成本有着重要的意义。采用钻探对场地岩性和场地地层进行观察，其岩土层从上至下分别为：素填土、粉质粘土、淤泥质粉砂、淤泥质土、淤泥质粉砂、中砂、园砾、中风化岩和微风化岩（白垩系K砂岩与砾岩），基岩层在有软弱互层现象。

 

　　2试桩研究与对比分析

 

　　2.1试桩方案

 

　　为了满足工程建设过程中，桩阶段的技术要求，同时达到节省造价的目的，故分别从技术合理性以及经济效应两方面对其进行考虑，前期分别采取四组试验桩工作：

 

　　2.1.1φ1000mm灌注桩，将选取的三根桩分别标记为（S-1、S-2、S-3），将稳定的微风化砾岩作为桩端持力层，冲孔灌注桩全断面没入到稳定的微风化砾岩层中的深度不能够低于0.5m，加荷最大值应根据12000kN为标准，而设计的极限承载力则为12000kN。

 

　　2.1.2φ800mm灌注桩，将选取的三根桩分别标记为（S-4、S-5、S-6），同样将稳定的微风化砾岩作为桩端持力层，冲孔灌注桩全断面没入到稳定微风化砾岩的深度不能够低于0.5m，加荷最大值应根据9000kN为标准，而设计的极限承载力则为9000kN。

 

　　2.1.3PHC-600（110）AB管桩，将选取的三根桩分别标记为（S-7、S-8、S-9），将园砾层作为桩基持力层，桩端应当没入持力层中上部，根据施工的具体情况以及配桩情况，桩端没入6.5m左右为最佳，加荷最大值应不小于5600kN，而设计的极限承载力则为5600kN。

 

　　2.1.4PHC-600（130）AB管桩，将选取的三根桩分别标记为（S-10、S-11、S-12），将园砾层作为桩基持力层，桩端应当没入持力层中上部，加荷最大值应不小于6000kN，而设计的极限承载力则为6000kN。

 

　　2.2试桩承载力

 

　　对12根桩的竖向静载试验结果进行统计，并采用Q-s曲线对其结果进行表示，如图1与图2所示；根据相关规定，对各种桩型极限承载力的统计结果如表1所示。

 

　　根据上述统计结果来看，灌注桩的竖向承载力中特征值为6000kN，而的特征值为4500kN；另在PHC（AB）的竖向承载力中600（110）的特征值为2800kN，而600（130）的特征值为3000kN。

 

　　2.3灌注桩轴力与侧阻力分析

 

　　对灌注桩钢筋笼上布置钢筋测力计，对灌注桩的侧阻力和桩身轴力进行检测，钢筋计分布情况，详见图3。

 

　　根据分析和测试的结果来看，以S-1桩为例，将其灌注桩的侧阻力以及桩身轴力分布情况，分别表现为图4与图5。根据图4与图5可以观察看到，灌注桩的侧阻力与相应的土层、下压荷载大小均有着非常紧密的联系，且呈现为正相关，当荷载不断增大时，其土层的侧阻力也会随之表现为增大的趋势，其中以6层圆砾的侧阻力为表现为最大，同样伴随着荷载的不断增加而随之增大。

 

　　2.4桩型选择探讨

 

　　2.4.1两种桩型技术对比

 

　　在本次工程中，结合试桩试验结果以及施工情况来看，在本次试验中无论是采用PHC管桩，还是选择冲孔灌注桩，均能够达到本次工程的桩设计要求，且均有较好的可操作性，但相比之下，PHC管桩更具有优势，主要表现为：

 

　　（1）本次试验所选择的厂区，场地地质条件非常的复杂，对初步设计阶段岩土工程勘测报告进行分析，发现已经完成的85个钻孔中，其中有9个钻孔检测结果均表明该场地有软夹层，在钻孔中遇软夹层的概率达到了10.6%，为微风化岩中夹有中风化岩。若在桩基础施工中采用灌注桩，那么在施工的过程中，应当通过超前钻对软夹层的分布进行详细的了解，这就使得施工过程的施工成本、施工效率以及施工难度均大大增加。而结合试桩的结果来看，将园砾层作为桩基持力层，这完全能够满足本次施工设计的要求，同时还可有效规避基岩软弱夹层的影响。

 

　　（2）在场地岩土工程条件厂区，园砾层的分布情况可以说是较为稳定的，并且园砾层的顶面标高具有非常好的一致性，这就为PHC管桩的停锤标准提供了非常好的优势和可行性[2]。

 

　　（3）PHC管桩往往是由工厂进行集中生产，其桩身的强度能够高达C80，并且且施工工艺也非常的简单，这在提高施工质量上有着重要作用。与之相比，灌注桩的施工工艺就相对较为复杂，并且在施工过程中，不少环节都很难控制，一旦出现质量事故，势必会导致加固处理基础的难度因此增加[3]。

 

　　（4）PHC管桩具有非常好的贯入性能好，施工速度快以及接桩方便等有点，相较于冲孔灌注桩，其在缩减施工时间上有着非常显著的优势。

 

　　（5）钻孔泥浆的存在是影响冲孔灌注桩的最主要的因素，正是由于这个因素，使得施工无法做到文明施工，但PHC管桩却不会因钻孔泥浆受到影响。

 

　　2.4.2两种桩型经济对比

 

　　结合现目前所了解到的桩预计综合单价以及图纸设计，对两种桩型的经济适用性进行对比分析，统计结果见表2，而根据结果来看，灌注桩所耗费的成本更高，而采用PHC管桩则能够使其成本节省25%左右（还没计算钻（冲）孔灌注桩须进行超前钻的成本及有软夹层需增加灌注桩工作量的成本），这充分展现了其良好的经济性。

 

　　3应用PHC管桩应当注意问题

 

　　根据PHC管桩的特点和施工工艺，若在本次工程中采用PHC管桩应当注意以下几项问题：

 

　　（1）该工程场地的地下水位相对较高，其中淤泥就达到了5m厚，为了使PHC管桩的施工质量得到有效保证，并尽量缩小工程桩偏位，针对布桩较为密集的区域，则必须通过相应的措施加快上部软土孔隙水位压力消散，其中控制沉桩速率或施打塑料排水板等都是有效的措施，此外，还应当桩基施工的合理安排，并积极加强检测和监测工作。

 

　　（2）在沉桩施工时，为了避免出现PHC管桩施工对周围建筑造成影响，应对沉桩的施工进行密切的监测，离民居较近的地段建议设置减震沟，并在进行沉桩的过程中，对桩的入土深度以及桩长进行准确的记录，并对桩端设计标高进行有效的控制。若在沉桩时，有异常现象出现，必须及时联合建设、设计、地质勘察以及监理等相关部门对问题进行查找，并提出相应的解决措施[4]。

 

　　4结论

 

　　在地基施工的过程中，桩型选择可以说是与工程质量有着非常直接的联系，每一种桩型都有着各自的优缺点，而在对桩型进行选择时，不仅需要考虑其荷载性质，同时还应当的对施工地质条件等各方面进行综合判定。而在本次试验中，根据某大型商住小区的实际情况，其试验结果判定PHC管桩更加适用于其需要。

 

　　参考文献

 

　　[1]刘永超.预应力混凝土管桩结构性能研究及新桩型开发[D].天津大学，2009，7（1）.

 

　　[2]张国勋.PHC管桩水平承载力试验与数值模拟研究[D].华侨大学，2012，4（1）.

 

　　[3]郭志广，魏丽敏，冯胜洋，何群.增强型预应力管桩荷载沉降特性及模拟分析[J].建筑结构，2014，1（10）.

 

　　[4]司徒漫生.非软弱土层预应力管桩竖向承载性能试验研究[D].华南理工大学，2010，12（1）.