深圳总院 陈涛
（仅供参考）
(01) 预应力管桩适用范围和不适用的场合
1）管桩桩端持力层可选择为强风化岩层（《广东锤击管桩规程》P18面规定：锤击式管桩可打入N>50的强风化岩层）、坚硬的粘土层或密实的砂层。 我省汕头、湛江及珠江三角洲某些地区，基岩埋藏太深，管桩桩尖一般坐落在中密至密实的砂层上，桩长约30—40m，这是以桩侧摩阻力为主的摩擦桩或端承摩擦桩、我省其他许多地区基岩埋藏较浅，约10—30m，且基岩风化严重，强风化岩层厚达几米、十几米，这样的工程地质条件，最适合预应力管桩的应用。预应力管桩一般可以打入强风化岩层1—3m，即可打入N=50—60的地方；（《广东锤击管桩规程》P18面规定：锤击式管桩可打入N>50的强风化岩层）
2）管桩不可能打入中风化岩和微风化岩层。这是一个基本概念，弄不清这个概念就无法正确应用预应力管桩。
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3）预应力管桩的应用，同其他任何桩型一样都有其局限性。有些工程地质条件就不宜应用预应力管桩。主要有下列四种：
（1）孤石和障碍物多的地层不宜应用；
（2）有坚硬夹层时不宜应用或慎用；
（3）石灰岩（岩溶）地区不宜应用；
石灰岩不能做管桩的持力层，除非石灰岩上面存在可作管桩持力层的其他岩土层。大多数情况下，石灰岩上面的覆盖土层属于软土层，而石灰岩是水溶性岩石（包括其他溶岩），没有强风化岩层，基岩表面就是新鲜岩面；在石灰岩地区、溶洞、溶沟、溶槽、石笋、漏斗等等“喀斯特”现象相当发育。在这种地质条件下应用管桩，常常会发生下列工程质量事故：①管桩一旦穿过覆盖层就立即接触到岩面，如果桩尖不发生滑移，那么贯入度就立即变得很小，桩身反弹特别厉害，管桩很快出现破坏现象；或桩尖变形、或桩头打碎、或桩身断裂，破损率往往高达30—50%。 ②桩尖接触岩面后，很容易沿倾斜的岩面滑移。有时桩身突然倾斜，断桩后可很快被发现；有时却慢慢地倾斜，到一定的时候桩身被折断，但不易发现。如果覆盖层浅而软，桩身跑位相当明显。即使桩身不折断，成桩的倾斜率大大超过规范要求。
③施工时桩长很难掌握，配桩相当困难。桩长参差不齐相关悬殊是石灰岩地区的普遍现象。
④桩尖只落在基岩面上，周围土体嵌固力很小，桩身稳定性差，有些桩的桩尖只有一部分落在岩面上而另一部分却悬空着，桩的承载力难以得到保证。
在岩溶地区打桩，时常可见到一种打桩的假象：当一根桩的桩尖附近的桩身混凝土被打碎以后，破碎处以上的桩身混凝土随着上部锤击打桩而连续不断地破坏，表面上看，锤击一下桩身向下贯入一点，实质上这些锤击能量都用于破坏底部柱身混凝土并将其碎块挤压到四周的土层中，打桩入土深度仅仅是个假象而已。1994年广州市西郊某工程，设计采用 400管桩，用D50柴油锤施打，取Rk=1200KN，其中一条桩足足打入73m，打桩时每锤击一次管桩向下贯入一点，未发现异常，但此地钻孔资料表明0—19m为软土，19.90以下是微风化白云质灰岩，管桩不可能打入微风化岩。为了分析原因，设计者组织钻探队在离桩边约40㎝处进行补钻，当钻到地面以下11—12m处，碰到混凝土碎块而钻不下去，说明下面8—10m 厚的地方全填满混凝土碎块，这全是桩身混凝土破碎造成的，在这个工地上，类似这样的“超 长桩”占整桩数15%以上，给基础工程质量的检测和补救工作带来许多困难和麻烦。总之，凡是设计以石灰岩做持力层的管桩工程，没有一个设计师的日子是好过的。
（4）从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用。门襟衬衫
大多数石灰岩地层也属于这种“上软下硬，软硬突变”的地层，但这里指的不是石灰岩，而是其它岩石，如花岗岩、砂岩、泥岩等等，一般来说，这些岩石有强、中、微风化岩层之分，管桩以这些基岩的强风化层作桩端持力层是相当理想的，不过有些地区，基岩中缺少强风化岩层、或者强风化岩层很薄，且基岩上面的覆土层比较松软，在这样的地质条件下打管桩，有点类似于石灰岩地区，桩尖一接触硬岩层，贯入度就立即变小甚至为零。石灰岩地层溶洞、溶沟多，岩面起伏不平，而这类非溶岩的岩面一般比较平坦，成桩的倾斜率没有石灰岩地区那么大，但打桩的破损率并不低。在这样的工程地质条件下打管桩，不管管桩质量多好，施工技术多高明，桩的破损率仍然会很高，这是因为中间缺少一层“缓冲层”。这个道理如同铁钉一样，铁钉钉入有弹性的木板时，敲一下进去一些，不会发生什么问题；铁钉若想打入坚硬的岩石时，只要敲几下就被敲弯而折屈。这样的工程地质条件在我省广州、佛山、三水、中山、深圳等地都遇到过，打管桩的破损率高达10—20%，因此，有些工程半途改桩型，有些做补强措施，有些也弄得难以收场。实际上，基岩上部完全无强风化岩情况比较少见。但有些强风化岩层很薄，只有几十厘米，这样的地质条件应用管桩也是弊多利少。有些工程整个场区的强风化岩层较厚，只有少数承台下的岩层很薄，那么，这少数承台中的桩，收锤贯入度要放宽，单桩承载力设计值要降低，适当增加一些桩，也是可以解决问题的。 以上探讨的是打入式预制桩不宜采用的工程地质条件，如果是采用静压方法情况就不同了，有些不宜应用管桩的工程地质条件也可以应用管桩了，所以大吨位的静力压桩是大有发展前景的。
(02) 预应力管桩成桩方式的正确选择
1)总的来说，锤击式比静压式穿透能力强。需要穿越较厚较坚硬的夹层，宜选用锤击式。静压式不宜穿越厚度3米以上，标准贯入击数大于20的粉土和沙土。
2）地质情况较复杂，持力层较软弱或单桩设计承载力偏低，宜选用静压。静压方式在沉桩过程中压桩力反映较准确，有经验的施工人员能根据终压值，桩长，土层情况判断是否达到或超过单桩设计承载力。从而作出是否终压的决定。
3）要做到2）点，必须要做到了解终压力和极限承载力的差别。在土体固结系数较高的软土（比如黏性土），桩最后的承载力比单桩极限承载力要大很多，但是桩端为密实状的粉土（e＜0.75），沙土(粉细砂，中砂，粗砂N＞30)时，压桩力普遍偏高，最终极限承载力达不到桩的终压力。这一点应该注意。
(03)管桩计算承载力的保守性问题
1）以下两个单位提供的管桩参数，比广东省和全国规范中的参数都要高，可以在某些场合复核桩承载力时参考。广东规程规定：qpa=4000～5500kpa，qs=80～150kpa，有的地质报告上提得底得离谱。
2）深圳宝安质检站：
深圳地区管桩主要勘察设计参数建议表（kpa）：
岩土名称 极限侧阻力qsik 极限端阻力qpk
全风化岩 100~200 7000~11000
强风化岩 200~250 11000~16000
注：其他土层按规范取值，但建议极限侧阻力取小值，极限端阻力取大值。据说可比一般勘察公司的提供的数据提高承载力20%~40%。
3）广州开发区建总：
管桩桩尖进入强风化岩层后，经过剧烈的挤压，桩尖附近的强风化岩层已不是原来的状
态，岩体承载力几乎达到中风化岩体的原状水平，据对多条试压桩试验结果进行反算以及对管桩应力实测数据表明，管桩桩尖进入强风化岩层后qp=5000—6000kpa，qs=130－180kpa，而现行的规范没有列出强风化岩体的设计参数。一般的设计人员参照坚硬的土层，取qp=2500－3000kpa，qs=40－50kpa，这样的计算结果必然偏小。
《1991年预应力管桩的设计、施工和工程质量控制》一文中提出一个估算桩尖进入强风化岩层的管桩单桩竖向承载力标准值的经验公式。
Rk=100Nap+Up∑gnL1
式中：Rk—管桩竖向承载力标准值；
N—桩端处强风化岩的标贯值；
Ap—桩尖（封口）投影面积；
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L1—各土层划分的各段桩长；
Qn—桩周土的摩擦力标准值，按GBJ7—89规范附录十五所列数值的上限（高值）取用。强风化岩的qs取值150kpa。
公式适用范围：
a、管桩桩尖必须进入N≥50的强风化岩层，当N>60时，取N=60。
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b、当计算出来的Rk大于桩身额定承载力时，取Rk为额定承载力
（04）广东地区常用管桩规格表及适用楼层：
外径（㎜）壁厚（㎜）混凝土等级节长（m）承载力标准
值（KN）
适用楼层
（层）
300 65—70 C60—C80 5—11 600—900 6—12
400 90—95 C60—C80 5—10 900—1700 6—18
100 C60—C80 5—12 1800—2350 10—30
500
125 C80 5—12 2000—2700 20—35
100 C60—C80 5—12 1800—2800 10—30
550
预应力混凝土管桩120 C60—C80 5—12 2000—2800 20—35
600 110—120 C80 5—13 2500—3200 20—40 (06) 关于桩尖的选型
管桩桩尖形式主要有三种：十字型、锥型和开口型。前两种属于封口型，穿越砂层时，开口型和锥型比十字型好。开口型桩尖一般用在入土深度为40m以上且桩径>550㎜的管桩工程中，成桩后桩身下部约有1/3—1/2桩长的内腔被土体塞住，从土体闭塞效果来看，单桩承载力不会降低，但挤土作用可以大大减少。封口桩尖成桩后，内腔可一目了然，对桩身质量及长度可用目测法检查，这是其他桩型所没有的，十字型桩尖加工容易，价钱便宜，破岩能力强，故广东约90%以上的管桩采用十字型桩尖，桩尖规格不符合设计要求，也会造成工程质量事故。
(08) 施工记录的正确阅读（收锤标准的判断）
收锤标准即停止施打的控制条件与管桩的承载力设计值之间的关系相当密切，这一点是众所周知的。但将最后贯入度作为收锤标准的唯一指标的观点值得商榷。因为贯入度本身就是一个变化的不确定的量：
1)柴油锤不同贯入度就不同
重锤与轻锤打同一根桩，贯入度要求不一样。
2)桩长不同贯入度要求不同
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同一个锤打长桩和打短桩，贯入度要求不一样。根据动量原量，冲击能相同，质量大（长桩）的位移小即贯入度小，反之贯入度大。所以，承载力相同的管桩，短桩的贯入度要求可大一些，长桩的贯入度应该小一些。
3)收锤时间不同贯入度就不一样
在粘土层中打管桩，刚打好就立即测贯入度，贯入度可能比较大，由于粘土的固结作用，过几小时或几天再测贯入度就小得多了，在一些风化残积土很厚的地区打桩，初时测出的贯入度比较大，只要停一二个小时再复打，贯入度就锐减，有的甚至变为零；而在砂层中打桩，刚收锤时贯入度很小，由于砂粒的松驰时效影响，过一段时间再复打，贯入度变大了。 4)有无送桩器测出的贯入度就不一样
因为送桩器与桩头的连接不是刚性的，锤击能量在这里的传递不顺畅，所以，同一大小的冲击能量。直接作用在桩头上，测出的贯入度大一些，装上送桩器施打，测出的贯入度小一些。为要达到设计承载力，使用送桩器时的收锤贯入度应比小用送桩器的收锤贯入度要严格一些。
5)设计承载力不同贯入度要求也不同
一般来说，同一场区承载力设计值较低的桩，收锤贯入度要求大一些，反之，贯入度可小一些。
6)不同承载性状的桩对贯入度“灵敏度”不同
以桩侧摩阻力为主的端承摩擦桩，对贯入度“灵敏度”较低，摩阻力占的比例大，“灵敏度”越低；而以桩端阻力为主的摩擦端承桩，由于要有足够的端承力作保证，收锤时的贯入度要求比较严格，也可说这类桩对贯入度的“灵敏度”高。
广东近十年来应用管桩已有1000多万米，大多数（80%）管桩的桩尖座落在强风化基岩上，一般来说，桩尖进入N=50—60的强风化岩层中，单桩承载力标准值可达到或接近管桩桩身额定承载力，贯入度大多数为15—50㎜/10击，破损率≤2%，这是管桩应用的普遍情况。鉴于上述基本事实，我们对贯入度选择也应有个优化问题。贯入度太大，心理上接受不了，操作者掌握不容易，承载力可能达不到设计要求。贯入度过小，桩体容易内损，桩锤容易打坏。有些工程贯入度取到5㎜/10击，甚至为零，反而会使管桩工程质量出问题，所以并不是贯入度越小越好，规范规定收锤选小了，换大一级柴油锤即可解决问题。用重锤低击的施打方法，可使打桩的破损率减少到最低程度，承载力也可达到设计要求。
收锤标准应与场地的工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的种类规格长短、柴油锤的冲击能量等多种因素有关，收锤标准应包括最后贯入度、桩入土深度、总锤击数、每米锤击数及最后一米锤击数、
桩端持力层及桩尖进入持力层深度等综合指标。这些综合指标不是无侧重的，据笔者经验，桩端持力层、最后贯入度和最后一米锤击数这三个指标是收锤标准中的主要指标，桩端持力层是定性控制，最后贯入度和最后一米锤击数是定量控制。当然，主要指标也会随着工程条件不同而有所不同，如摩擦桩，上述三个指标都不是主要指标，桩长才是主要控制指标。就是摩擦端承桩，上述三个主要指标也会随着工程条件的变化而变化，如强风化岩上面有10多米甚至更厚的竖硬风化残积土层，管桩桩端持力层并非一定要打到强风化岩层，大致进入坚硬的风化残积层8m左右即可满足设计承载力和沉降要求，若死死抱住非打到强风化岩层不可的观点，有时桩的总锤击数可高达3000—4000击，这对工程质量并无益处。每米进尺锤击数也是一个不可忽视的参考指标，通过观察桩的每米进尺锤击数，可以清楚地看出桩长范围内土层的软硬及厚度，甚至可以判断桩尖进入强风化岩层的深度，为打桩收锤提供直观的信息，所以，一定要具体情况具体分析，不能认为列出这么多收锤指标，收锤验收时一定要全部达到这些指标不可，应该有所侧重，突出重点，抓住主要矛盾，参考其他指标，作综合评定，否则，又会走向事物的另一端，引起新的工程质量问题。
如何确定收锤标准？一般的规范都提出“宜通过试打桩确定”，通过试打桩可以了解管桩的可打性，验证选锤的合理程度，提出较适合实际的收锤标准。问题是我省大多数工程试打桩以后没有立即进行静载荷试验，一般要等工程桩全部打完以后再做静载荷抽检，万一当初试打桩时收锤标准定得不当，等最后的静载荷试压结果出来，发现桩的承载力达不到设计
要求，为时已晚，挽救非常困难，因而不少设计人员在试打桩时往往将收锤标准定得非常苛刻，从而与施工发生矛盾。为解决这一矛盾，笔者推荐用PDA打桩分析仪配合柴油打桩机进行现场试打桩，可以尽快地得出比较合理的收锤标准，方法是：
①试打桩应选在地质钻探孔附近，按不少于1%工程桩数量且不少于3根进行；
②按地质资料提供的桩入土深度再加长3—4米作为配桩长度，用柴油锤按常规方法施打；
③桩尖接近持力层时桩头处装上传感器，启动PDA，继续锤击；
④根据土的性质估算土的固结系数，如在粘性土层，取固结系数a=1.2—1.25；砂土层取a=0.9—1.0；
⑤当PDA显示瞬时阻力为2Rk/a时停止锤击，记下每米锤击数、入土深度，测出最后贯入度，分析桩尖进入持力层深度；
⑥经过24h再复打一次，若PDA测出的瞬时阻力达到2Rk时，说明固结系数估计正确。前一天测得的收锤指标可以作为今后施打桩附近的管桩的收锤验收标准。
⑦整个场地几根试打桩完成后，经过综合分析，可提出整个场区的统一收锤标准，也可根据不同情况，分别提出不同的收锤标准。
⑧桩打完后，再选一些试打桩作静载试验，进行动静对比。这样做，一般不会出什么问题。
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