周粉霞 马鑫

预应力混凝土管状增强体复合地基在工程中的应用

周粉霞 马鑫

预应力混凝土管状增强体（简称PCT增强体，亦称为PCT桩）是采用离心成型的先张法预应力混凝土管状构件，PCT桩复合地基是由刚度较大的管桩经过填芯微膨胀混凝土处理和桩间土共同作用的复合地基，适用于非抗震和抗震设防烈度6度、7度、8度地区的工业与民用建筑的刚性桩复合地基，采用静压法施工。适用于处理黏性土、粉土、砂土、素填土和黄土等，具有承载力高、沉降小、调整幅度大等特点。在上部荷载作用初期，大部分荷载由PCT桩承担，PCT桩桩周摩阻力比管桩更能得到充分发挥，端阻力随着荷载作用时间及桩侧阻力发挥的程度而逐渐增高。同时桩顶垫层发挥调节作用，使桩间土和桩身进入共同的工作状态，逐渐形成复合地基。

一、工程概况

某住宅楼地上26层，地下两层，主体结构为剪力墙结构，建筑主体高度76.0米，抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级。主要土层的分布情况如下：

第③层粉土：中密，稍湿-很湿，该层分布比较稳定；土层平均厚度5.5米，地基土承载力特征值140KPa。

第④层粉质黏土：可塑,该层分布比较稳定；土层平均厚度2.24米，地基土承载力特征值135KPa。

第④-1层粉土：中密-密实，很湿，有砂感，该层仅局部存在；土层平均厚度2.5米，地基土承载力特征值150KPa。

第⑤层细砂：中密-密实，饱和，级配较好，分选性较好；局部夹有粉砂、中砂；该层分布比较稳定；土层平均厚度9.43米，地基土承载力特征值240KPa。

基础持力层位于第③粉土层，天然地基承载力不能满足上部荷载的要求，故采用地基处理的方案。通常采用CFG桩复合地基方案，CFG桩施工速度快，比较经济，但在该工程中打试桩时，CFG桩在成桩过程中桩身质量难易控制，出现缩颈现象，试桩的检测结果满足不了设计要求。结合出具的本场地勘察报告判别基底下第③、④-1粉土层为可液化土层，根据场地地层结构并结合拟建建筑物基础埋深、周围的环境等情况，经与地勘部门沟通后，确定对该楼地基处理拟采用PCT桩复合地基，现对该复合地基方案进行评价。

二、PCT桩复合地基承载力初步的计算

1.PCT桩复合地基处理深度

根据本场地工程地质条件，基底下③、④-1层为可液化粉土层，第⑤层细砂承载力高、分布稳定、地层层厚大、压缩性低，是良好的桩端持力层，且桩端下无软弱下卧层。结合上部荷载条件，桩要穿过第③、④-1层，以第⑤层细砂作为复合地基桩端持力层。

2.PCT桩复合地基设计参数

根据地勘提供的岩土性质和原位测试成果，PCT桩复合地基参数：桩侧阻力qsik和桩端端阻力特征值qpk，如表1所示，最终复合地基设计参数要以载荷试验为准。

表1 PCT桩复合地基参数一览表

注:基础底面下可液化土层为③、④-1粉土层，液化土层侧摩阻力已经过液化折减，折减系数取2/3。

桩型采用PCT400-95-10.5a，设计有效桩长为15.0m。桩顶和筏板垫层底之间应铺设200mm厚3∶7级配砂石褥垫层，最大粒径不宜大于30mm，每边宽出基础250mm，褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不应大于0.9。在从桩顶以下1.5米采用C30微膨胀混凝土填芯。

3.PCT桩复合地基承载力计算

PCT桩复合地基初步设计时，由桩周土和桩端土的抗力可能提供的单桩竖向抗压承载力特征值应按《建筑地基处理技术规范》公式（7．1．5-3）计算：

qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa），按表1 ；

lpi——桩长范围内第i层土的厚度（m）；

ap——桩端端阻力发挥系数，取1.0；

qp——桩端端阻力特征值（kPa），按表1；

复合地基应按《建筑地基处理技术规范》公式（7.1.5-2）计算：

式中：λ——单桩承载力发挥系数，取0.85；Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）；

Ap——桩的截面积（m2）； β——桩间土承载力发挥系数，取0.9。

按照《建筑地基处理技术规范》的公式（7．1．5-3），公式（7.1.5-2）采用正方形布桩形式，桩径为400 mm，依据表2所列复合地基设计参数，进行验算，结果见表2。

表2 复合地基承载力验算结果表

经计算单桩竖向抗压承载力特征值为850kN，单桩竖向抗压极限承载力为1700kN，复合地基承载力特征值为400kPa。

三、PCT桩复合地基施工要求及应注意的问题

施工工程桩前，必须先打试桩，PCT桩复合地基承载力特征值应通过现场静载荷试验确定，以获得可靠的桩基设计参数和施工工艺，同时确定桩端是否可以达到持力层设计标高，并且满足上部荷载的要求。试桩检测合格后方可施工工程桩。施工中如遇异常情况，须通知设计人员商定解决。

施工过程中应首先满足最大压桩力、进入持力层深度、桩顶标高的要求，桩长可根据现场施工情况调整。压桩在最大压桩力下复压3次。

沉桩结束后基坑开挖时，实际桩顶以上至少300mm厚的土应采用人工开挖，严禁超挖及挖土机械挤、碰桩身。

浇灌填芯混凝土前，应先将管桩内壁浮浆清理干净，宜采用内壁涂刷水泥净浆、混凝土界面剂或采用微膨胀混凝土等措施，以提高填芯混凝土与管桩桩身混凝土的整体性。

PCT桩施工采用静压方式， 应按国家现行的规范、规程及图集《预应力混凝土管状增强体复合地基》（14YTG102）和《预应力混凝土管桩》（10G409）要求施工，确保质量。

对于PCT桩，根据场地土质情况，第⑤层细砂为密实状态，根据计算，主楼PCT桩需进入该层土1.90～2.58m，进入砂层沉桩会比较困难，桩基施工前应进行试桩，以确定桩能否达到持力层，并且施工时必须采取有效的措施，以确保桩端到设计标高，压桩时建议采用800吨静压桩机，总配重不小于450吨，采用16点抱桩器。施工中往往桩周土体影响较大，特别是当桩较密时会引起周围地面隆起，因此施工时应合理安排施工时间，控制好管桩的挤土效应。采取相应措施减少施工对周围道路和现有建筑物的影响，发现问题应及时处理。

在施工前应做试桩试验，对于静压PCT桩基础施工，场地土承载力必须满足压桩机的机底压力，以防桩机施工过程中发生陷机，否则地基应进行处理或加大压桩机底面积以减少机底压力。

四、PCT桩复合地基的试桩结果

对该主楼采用的PCT桩复合地基进行了静载荷试验。试验标高为83.67m，桩型为PCT400-95-10.5a，设计有效桩长为15.0m，单桩竖向抗压承载力特征值为850kN，单桩竖向抗压极限承载力为1700kN，复合地基承载力特征值为400kPa。本次试桩试验不做破坏性试验，停止加载条件为单桩载荷达到极限值且复合地基承载力满足设计要求。

试桩检测结果报告如下：

1.单桩竖向抗压承载力（单桩竖向抗压静载试验）

根据3根单桩竖向抗压静载试验结果，单桩竖向抗压极限承载力统计值为1700kN，单桩竖向抗压承载力特征值为850kN，满足设计要求。

2.复合地基承载力（复合地基载荷试验）

根据测试点复合地基载荷试验结果，复合地基承载力特征值为400kPa，满足设计要求。

3.桩身完整性检测（低应变法）。

4.4根试桩桩长均约为11.0m，约2m接头均明显。

五、结论

采用PCT桩复合地基设计，弥补了传统CFG桩复合地基容易缩颈的不足，且在提高承载力方面更优越于管桩复合地基，通过采用在PCT桩内填芯混凝土，有试验结果可以证明，更大大提高了PCT桩桩周摩阻力，从而提高复合地基的承载力。所以，在同等桩长、桩径和同等地质条件下，PCT桩复合地基承载力提的更高，更能达到节约成本的效果，PCT桩复合地基在未来会有更大的市场。

（作者单位：核工业第五研究设计院第一设计所）