薄壁钢管离心混凝土桩在宝钢工程中的应用

王怀忠

工学博士，教授级高级工程师，注册咨询工程师。现任宝钢股份工程管理部首席工程师、宝钢集团技术业务专家。兼任中国力学学会理事、结构工程专业委员会委员、促进工程应用与产业结合工作委员会副主任委员，上海市力学学会岩土力学专业委员会副主任委员。

下面是他在第二届桩与深基础国际峰会上的演讲概要：

1 宝钢工程地质特征和钢管桩应用概况

宝钢的厂房及设备基础对沉降、差异沉降和水平位移都有严格的控制要求，根据地质条件，宝钢工程采用30m、45m和约60m三种桩基系列。

2 钢管桩(SP桩)静荷载试验和承载力

3 钢管混凝土桩(SCP 桩)

试验证明钢管桩可以获得较大的地基土承载力，钢管桩的轴向承载力取决于桩材承载力。为提高承载力必须在较大深度内灌入混凝土提高桩材强度。而对于大规模桩基工程，逐一测量并清除桩内土芯既花费高，又不能保证质量和进度。

SCP桩的问题及改进措施

1994年热轧、焦炉大规模应用闭口桩尖型Φ406.4mmSCP桩时，发现部分未灌入混凝土的钢管桩底部偏移问题。经研究，改为开口桩尖并在桩尖上10m或15m处设置钢隔板，沉桩后在钢隔板上方灌入混凝土。设置钢隔板的Φ406.4mm SCP桩承载力不变。

工程指挥部于1995年组织进行设置隔板的Φ609.6mmSCP桩施工试验和静载试验。采用慢速维持荷载法和B类多循环加载方式进行轴向荷载试验，将地基压至极限状态。根据试验结果，确定设置隔板的Φ609.6mmSCP桩的单桩承载力极限值为8000kN。

4 薄壁钢管离心混凝土桩(TSC桩)

桩的承载力取决于地基土所提供的承载力和桩材强度所提供的承载力两个方面。单桩静载压力试验表明，TSC桩穿透较硬较厚的土层⑦1和软弱夹层⑧1进入粉细砂层⑨1后，试验场地地基土提供的TSC400和 TSC600桩的单桩承载力极限值分别大于5400kN和8000kN。

根据建筑地基基础设计规范对桩材强度应满足桩的承载力设计的要求，结合短柱抗压试验的结果，采用一次二阶矩法对考虑钢管壁厚腐蚀减薄2mm的TSC桩，在常用的活载与恒载组合情况下，计算得可靠度指标都大于3.7，满足脆性破坏构件二级安全等级可靠度指标的要求。

5小结---薄壁钢管离心混凝土桩在宝钢工程中的应用

1）结合抗压试验的结果，采用一次二阶矩法对考虑钢管壁厚腐蚀的TSC桩，在常用的活载与恒载组合情况下，计算得对应宝钢工程承载力要求的可靠度指标都大于3.7；

2）TSC桩具有较大侧弯变形延性性能 ，可以解决 PHC桩因基坑开挖、地震等原因不能承受附加弯矩和剪切作用问题；

3）宝钢工程打入TSC桩逾6000根，节省数千万的工程投资；

4）直径大于1000mm的TSC桩如果能够替代钢管桩，预计在水工码头和桥梁结构中有广泛的应用前景。