浅谈预应力混凝土空心方桩在颍河地区一级阶地中的应用

浅谈预应力混凝土空心方桩在颍河地区一级阶地中的应用

尚志府1，韩枫2，郎建国3，侯绪冉4，汪叶苗5

中建八局第一建设有限公司  华中公司 230000

[摘要] 为了研究预应力混凝土空心方桩在一级阶地地基加固中的表现，采用静荷载试验的研究方法，对位于颍河地区一级阶地地区，某使用预应力混凝土空心方桩进行地基处理的工程进行探究，通过试验分析了在颍河一级阶地地区，用预应力混凝土空心方桩进行地基处理地基的承载特性。试验结果表明：采用预应力混凝土空心方桩进行地基处理，可以满足设计施工要求。

[关键词] 空心方桩；一级阶地；承载力；地基处理； 应用

一、引言

近年来，随着土木建筑行业的蓬勃发展，中高层、大体量施工已成为当今建筑行业的发展趋势，作为建筑物承重的基础工程因此也变得越来越重要。其中，桩基础就是一种常见且重要的基础形式，得到越来越了广泛的应用[1]。而本项目研究的颍河一级阶地地基上的下部土多为黏土、中细砂夹粉土及粉质粘土与粉土互层，经过地质勘探后发现该建场地各地基土层水平成层分布，竖直方向韵律性较好，层面坡度一般小于10%，各土层土性较均匀，物理力学性质指标差异不大，属均匀地基[2]。综合分析建筑场地地基条件和建筑物层数及结构类型，地基基础设计方案采用预应力混凝土桩对地基进行处理，考虑到空心方桩较管桩而言，外表面积大且成方型或多边角型,在土层中桩体与土的休止角比圆型的外表大得多，空心方桩比管桩在同等地质条件下能获得更大的承力，能为工程省下大量的基础资金; 桩的理论计算抗剪力是同等管桩的2-3倍，这说明空心方桩的抗震性能非常优越，非常适合本项目高层建筑的建筑物基础中推广使用[3]。因此，通过对预应力混凝土预应力混凝土空心方桩的施工技术及工艺进行深入研究，有利于缩短建设工期，降低工程造价及绿色文明施工，推动现代建筑工程的发展具有重要意义[4]。

二、项目工程概况

（一）项目简介

本项目位于颍上县迎宾大道与颍凤公路交口东南角。距离颍河直线距离2km，项目主要包括8幢26~32层的高层商品住宅楼；附属设有1幢3层的幼儿园，1幢5层的快捷酒店，2层的商业及配套以电房。该工程1#-8#住宅楼采用PHS-400 AB 220方桩，设计采用PHS-400 AB 220方桩，设计强度等级为C80的预应力混凝土空心方桩加固地基。

（二）地质概况及方案设计

根据岩土工程勘察报告，拟建场地在勘探深度范围内各岩土层自上而下分布情况简述如下。

表1

（三）桩基设计与施工概况

根据地勘报告显示本项目场地的工程地质条件属稳定场地，适宜建造本工程建筑物且场地各地基土层水平成层分布，竖直方向韵律性较好，层面坡度一般小于10%，各土层土性较均匀，物理力学性质指标差异不大，属均匀地基。而预应力混凝土桩，无噪声、无振动、无污染，可以缩短建设工期等优点;因此该工程1#-8#住宅楼PHS-AB 400 (220)方桩，设计桩长29+6m，桩身强度等级为C80的预应力混凝土空心方桩加固地基，桩端持力层为⑥层，单桩竖向抗压承载力特征值为2100KN。其中地层为细砂夹粉土地层，桩身采用不同等级的砼，桩顶上部焊接同底板钢筋锚入底板，与之形成一个整体。

表2基桩设计与施工概况

三、现场试验

单桩竖向抗压静载试验依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）相关规定执行。本工程在场地内选取3个具有代表性的点作为试桩桩位，，编号分别为S1，S2和S3。压桩完成14天后对试桩进行现场单桩竖向承载力检测和桩身完整性检测，本次试验是为设计提供依据进行的试桩检测，采用慢速维持荷载法。

  根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2014第4.1.3条，压力的加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的两倍，本工程试验要求单桩承载力特征值为2100kN，最大荷载取2100×2=4200kN。分级荷载宜为最大加载 量或预估极限承载力的1/10，第一级可取分级荷载的2倍加载，本次试验最大荷载取4200kN，首级加载840kN，以后各级加载420kN。由于为设计提供依据，本次试验采用慢速维持荷载法，每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。当每一小时内桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次时，认为桩顶沉降速率达到相对稳定标准，可施加下一级荷载。卸载时，应测量每一级荷载的桩顶沉降量；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量。一共选取3根桩进行试验，编号分别为S1,S2和S3。

试验采用油压千斤顶加载，反力由上部堆载重物提供。其中，静载仪型号为JCQ-503B，位移传感器型号UPM-50。将千斤顶竖向放置施加轴向作用力，在受检桩两侧对称安装位移计，以测量试验桩的位移。

四、试验结果与分析

（一）

从S1#，S2#，S3#桩的单桩竖向抗压静载试验Q～S线上可以看出，当荷载最大加至4200kN时，曲线未出现陡降，其中桩顶最大位移沉降量为17.35mm，在S3#试桩中取得。从s～lgt曲线看，各级荷载对应的沉降曲线均较平坦，未见明显下弯，表明工程桩满足设计要求。

（二）卸载与回弹观测

S1最大加载量: 4200 kN、最大位移量: 16.85 mm、最大回弹量: 12.21 mm、回弹率: 72.46%；2最大加载量: 4200 kN、最大位移量: 14.18 mm、最大回弹量: 11.07 mm、回弹率: 78.07%；S3最大加载量: 4000 kN、最大位移量: 9.32 mm、最大回弹量: 8.76 mm、回弹率: 93.99%。

四、结语

综上所述，在颍河地区一级阶地地区使用预应力混凝土空心方桩，可以大幅提升地基承载力，有效减少沉降，同时预应力混凝土空心方桩施工方法简便，工艺成熟。本文通过现场试验探究在预应力混凝土空心方桩在颍河地区一级阶地地区的应用，为预应力混凝土空心方桩的应用提供工程依据。

参考文献

[1]徐子龙. 预应力混凝土空心方桩竖向承载特性研究 [D]; 合肥工业大学, 2014.

[2]安向勇, 阎风翔, 樊习英, et al. 山西汾河一级阶地及河漫滩区地基处理设计方法的讨论 [J]. 水利水电技术, 2019, 50(S1): 17-20.

[3]高文生, 刘金砺, 赵晓光, et al. 关于预应力混凝土管桩工程应用中的几点认识 [J]. 岩土力学, 2015, 36(S2): 610-6.

[4]李志刚, 张雁, 朱合华. 预应力高强空心桩(管桩和方桩)工程应用分析 [J]. 建筑结构, 2014, 44(08): 1-5+14.