海陆交互相沉积层地质条件下 PHC桩的设计及应用
摘要：随着我国经济和社会的日益发展，高强度预应力混凝土管桩以其单桩承载力高、生产周期短、施工方便快捷等特点被应用到国内的各个行业，如工民建、道路桥梁、水利水电及市政行业。但是，随着高强度预应力管桩工程应用的增多，相应也出现了各种各样的工程问题，例如管桩桩端未进入设计持力层导致承载力不足，压桩过程中桩体偏移、垂直度不满足规范要求，管桩连接节点质量差或者桩头构造不合理，导致抗拉拔承载力不足，打桩过程中出现爆桩或者桩身受损等问题。 本论文在总结以往常见的工程问题基础上，以珠海高栏港区石化园区工业污水处理厂一期工程为背景，结合项目建设场地的工程地质情况，提出海陆交互相沉积层地质条件下高强度预应力管桩的设计要点、主控因素、施工常见问题及处理措施。设计上着重从管桩的适用条件、单桩承载力折减、稳定系数的计算以及负摩阻区段的确定、耐久性等方面进行阐述。施工上重点介绍沉桩方式的选用、沉桩辅助措施、打桩顺序、收锤标准等内容。针对常见的设计问题、施工问题、检测问题提出解决方案。
关键词：高强度预应力管桩，海陆交互相沉积，压屈稳定，收锤标准。
1 高强度预应力管桩概述
混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。 先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。其中桩身混凝土强度等级为C80及以上的管桩为高强度预应力混凝土管桩，简称PHC管桩。常用桩径300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm。按桩身混凝土有效预压应力分为A型、AB型、B型和C型。
2国内研究现状
从管桩在国内的发展历程看，我国在1944年开始生产混凝土离心管桩，简称RC管桩，20世纪60年代研制出混凝土预应力管桩（PC管桩），1969年开始批量生产，70年代研制出后张法预应力悬滚离心混凝土管桩（雷蒙特桩），20世纪80年代开始研制PHC桩，广东省在1984年开始研制和应用，1987年上海交通部第三航务工程局混凝土预制品厂从日本引进了PHC管桩的制造技术和设备。同时，广东省有的厂家参照英国BS标准和日本JIS标准，主要生产设备从国外引进，软件以国内为主开发了PHC管桩。1987年开始，我国研制具有
自主知识产权的PHC管桩。从管桩性能研究看，许旭堂汽车之友电子版[性反转1]的研究表明桩径是影响单桩承载力的主要因素，随着桩径的增大，复合桩桩顶的沉降值减小[2]。王铁成、王文进[3]通过对加入填芯的PHC管桩进行低周往复加载试验，对比普通的PHC管桩，发现其延性、承载力、耗能均有显著提升。而在低周往复加载试验中，增加轴压比和预应力钢筋的应力，会提高管桩的极限承载力和刚度，但会降低延性[密籍4]。王威[5]通过研究填芯PHC管桩，发现填芯对管桩的抗剪有显著提升，同时也对抗裂弯矩和极限弯矩有所提升。刘东辉[6]通过侧嵌式管桩研究发现，在竖向荷载、水平荷载作用下以及桩周土体作用对侧嵌式管桩较普通管桩承载力有显著提高。
本论文根据实际工程，重点阐述深厚软弱土交替分布地质条件下的PHC设计、施工、检测重要控制因素，为同类工程提供设计参考。
一、项目概况和地质条件
1.1、工程概况石婴
拟建项目场地位于珠海市南水镇，高栏港经济区石化基地工业园区内，石化六路东南侧、
平湾二路西南侧地块内。拟建污水处理厂总规模9万m3/d，一期规模2.5万m3/d。主要处理构筑物有事故池、均质池、中和池、A/O池、二沉池、污泥回流井、反应池进水井、混凝池、脉冲澄清池、脉冲澄清池污泥池、观察池、巴氏计量渠、消毒池、加药间、存留池、生化污泥浓缩池、化学污泥浓缩池、污泥浓缩脱水机房、鼓风机房变配电间、臭气处理装置、初期雨水池等。主要附属建筑物有综合楼、污泥脱水车间、鼓风机房及配电间、加药间及仓库等。 1.2、岩土工程条件
1.2.1 地质构造
项目场地地形平坦开阔，地表无基岩出露。依据钻探揭露，场地基岩埋藏深，基岩面起伏较小。依据珠海地区的区域地质资料和地质构造图，区域上存在马骝洲—大门岛断裂、 三灶岛—高栏岛断裂、西江断裂、泥湾门断裂构造。根据勘探成果，在钻孔控制范围内仅见基岩风化裂隙发育，未见断裂构造痕迹。
1.2.2 地层及工程特性
根据钻探揭露，场地内埋藏的地层主要有人工填土层、第四系海陆交互相沉积层，下伏基岩为泥盆系凝灰岩。场地内发育的地层按自上而下的顺序依次描述如下：
1人工填土（Qmlpitstop）（1）（（1）为地层编号，下同）：为填石：青灰、灰黑～灰黄，以块石、碎石为主组成。块石含量约80～90%，一般粒径20～60cm，最大粒径超过100cm，成分以微风化变质砂岩和花岗岩为主，棱角状。由10～20%中粗砂、碎石及少量黏性土填充。表层约60cm稍压实，呈稍密状。其下呈无序堆填松散状。堆填时间3-5年 。各孔均遇到该层，层厚0.70~8.20米。
2第四系海陆交互相（Qmc）沉积层：该套地层由淤泥（2-1）、黏土（2-2）、淤泥质土（2-3）、黏土（2-4）、淤泥质土（2-5）、粉质黏土（2-6）及中砂（2-7）组成，描述如下：电动小飞机
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