预应力管桩在教学楼填土地基处理中的应用

龚美娜

摘要：本文结合紫金县第四中学5#教学楼、3#科技楼及2#3#综合楼工程采用的预应力管桩设计在教学楼填土地基的处理中浅谈其应用问题。

关键词：预应力管桩；填土地基

1.工程概况

采用预应力管桩设计应用于教学楼填土地基处理的教学楼的紫金县第四中学的5号教学楼、3号科技楼及2号3号综合楼工程。总的工程建筑面积为11204平方米，建筑采用多层框架结构，并使用筏板基础，基底埋深度为3米，同时需要保持力层强度和不变形要求。工程造价1570万元。

2.预应力管桩概述

2.1预应力混凝土管桩图片

2.2预应力管桩的特点应用

2.21预应力管桩的工作原理

预应力混凝土管桩是跟从国家节约资源的号召，采用先张预应力的设计，并掺加高效的减水剂同时配合高速离心蒸汽养护工艺制作而成的空心圆筒细长的预制桩，预应力管桩的应用是将建筑物的荷载传给地基土上，因此将建筑物的负荷承载转移到具有一定抗弯、扩压性能力的受力杆件上。

2.22使用预应力管桩的特点及优势

预应力混凝土管桩具有很多优点，从其对建筑物承载负荷的角度上讲，预应力混凝土管桩具有单桩承载力高的特点，这就比采用其他设计的承载负荷管桩设计更加具有优势；其次，从设计的角度上讲，预应力混凝土管桩设计具有设计选用范围广的特点，设计选用的方式，材料，工艺等等选择广泛的优势特点；再次，采用预应力混凝土管桩设计的优势还在于施工速度快，施工速度的加快一方面可以缩短施工时间，减少工期成本，提高工效，同时建筑采用预应力管桩设计还具有耐打的特点，在后期的监测工作中检测方便；最后，采用预应力管桩设计具有广泛的地区适应性，不管在北方还是在南方，预应力管桩设计都具有广泛的应用和成桩质量可靠等优点。

预应力管桩设计经过近十多年的推广，已经得到了广泛的应用，特别是在我国的南方地区预应力灌装设计应用日益广泛。近年来的发展来看，预应力管桩在北方地区也开始推广应用都证明了预应力管桩设计以其广泛的应用和特点得到越来越多的关注与使用。

3.施工中的设计与原则

3.1方案设计。

设计要求工程基桩的单桩竖向承载力特征值 Ra=900kN。复合地基承载力特征值达到 200kPa。设计桩径 400mm，桩入土深度 26.0m，有效桩长 23.0m，桩间距 2.2× 2.1m，第（4）层粉细砂做桩端持力层。2.单桩竖向承载力值估算。按《建筑地基基础设计规范》可按下式计算：Ra = up∑qsiaLi + qpa Ap（1）式中 Ra- 单桩竖向承载力特征值（kN）；up- 桩身周边长度（m）；qsia-桩侧第 i 层土的侧阻力特征值（kPa）；Li - 桩侧 i 第层土的厚度；qPa - 桩端土承载力特征值。

3.2各土层分布及力学性质指标

3.3预应力管桩复合地基承载力特征值估算。

预应力管桩加固的地基可视为刚性桩复合地基，其复合承载力特征值可按《建筑地基处理规范》（JGJ79- 2012）有關公式估算：fspk =mRa /Ap +β（1- m）f sk（3）式中 fspk-复合地基承载力特征值（kPa）；m-面积置换率；Ra-单桩竖向承载力特征值（kN）；Ap-桩横截面面积（m2）；β-桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取 0.75～ 0.95，天然地基承载力较高时取大值，本工程取 0.75；fsk-处理后桩间土承载力特征值kPa）宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。代入有设计参数估算 fspk=289kPa，大于设计要求的地基承载力特征值 200kPa，可满足工程要求。

3.4沉降计算。在进行沉降计算时，采用分层总和法，把总沉降量分为复合土层的沉降和压缩层范围内复合土层以下土层沉降，分别按规范计算后再求和。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 ζ 倍，参值可按下式确定：ζ= f s p k / fa k式中 f a k - 基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）。经过计算，拟建工程中心沉降量及各角点沉降差均满足规范要求。

3.5施工原则要求

在施工期间，管理人员秉持严格落实各工序的质量主体责任，做好施工技术交底，要求工人做好每一个细节；做好每个工序交接验收工作，使每一个工人从“要我做”改变到“我要做”的质量意识上来，使得工程又好又快的完成了施工任务。

3.51工序的质量

每道工序的质量好坏影响到整体的工程质量大局，因此在施工过程中对于预应力管桩质量的考察与使用，对于地基材料的严格把关，以及在施工过程中严格遵守质量工序关，并且通过在施工过程中配备一定的监督管理人员保证施工过程的严格执行工序的保障，使得工序的质量有保证。

3.52技术工作的精益求精

在施工过程中对于技术工人的技术要求也实现了精益求精的追求。对于施工技术人员的技术交底工作，以及对于施工过程中每一个细节的要求与应该达到的最高与最低标准的要求明确具体，保证了技术工作人员对于细节的严格执行高标准的要求，对于技术的熟练运用。

3.53工程的验收

工程实施过程中严格要求极大程度上减少了对于不合格情况的产生，同时，管理人员对于监督安全保障机构的设立也在一定程度上起到了对于工程质量的保障作用。工程的验收工作具体到了每一道工序上，每一个细节中。

3.54工人意识的提高

管理工作的有效性在一定程度上激励了工作人员的工作积极性，也提高了工人的负责程度，将要我做的被动转变成我要做的积极主动，使工作变得更加切合员工的意愿，工作热情提高，工作质量与工作速度都得到了显著的提高。

4.工程效果检测

该工程于2010年06月施工建设，于2011年03月进行了施工检测，检测的内容基本上分为三个主要部分。第一，需要对单桩静压载荷试验即分别检测单桩的抗压的极限承载力；第二，需要对地基的静载荷测验，检验地基的最大载荷量，总沉降量，参与沉降量，以及计算出承载力的特征值。第三还需要对预应力管桩的低应变动力进行检测。

检测结果如表2：

结果显示出本工程中静压预应力管桩的完整性能良好，在單桩、复合地基的检测中都符合标准，未达到极限负荷量，因此工程在总体的把握与工程具体情况的细节处理上都满足要求。

5.工程施工的注意事项

5.1施工过程需要有针对性。

在施工中，要针对工程的具体特点，考虑施工的环境，采用适宜的施工方案以及选择合适的劳动组合、需要用到的的机具、架设工具以及施工季节等具体情况，5.2施工过程中需要制定保障安全施工措施。

安全设施防护用品需要在施工之前已经准备好，同时还都必须进行验收合格，才允许投入施工现场使用。因此当出现不合格的产品可以在检验之前就发现。特别防止误用，导致可以人为避免事故的发生。.

对于各种安全防护设施与装置的检查分配任务应该引起相关部门的重视，并且以明确的任务形式分配到人的身上，还需要有监管人员保证安全防护措施的落实。完成后还必须进行验收工作。

5.3施工过程的安全防护

施工前、施工中、施工现场和伤亡事故这四个环节是在这四个环节建筑施工安全生产的主要范围，简单来说在施工过程的每一个方面，施工过程涉及到的每一个施工人员都离不开安全话题，也离不开安全防护。因此，参与工程中的每一个员工都需要承担起安全责任，提高安全责任意识。

作为管理人员需要在宣传工作上做好提高工人安全责任意识的宣传与培训，帮助每一名参与的工人建立安全责任意识，并且保证安全生产责任制能落实到处，通常可以采用的方法是制定责任制的考核办法。通过落实责任，才能在建筑施工中的安全生产工作达到事事有人管，件件能落实的目标状态。

结语

本文通过结合了教学楼的紫金县第四中学的5号教学楼、3号科技楼及2号3号综合楼工程采用的预应力管桩设计在教学楼填土地基中的应用，并展开前腰的介绍与分析其特点与应用。

参考文献：

[1] 徐跃进，预应力管桩应用中的若干问题 [J]，建筑技术，2003.

[2] 贾尚星等，郑州通达纵横小岩土工程勘察报告[R]，郑州岩土工程勘察设计院，2005.

[3] 中国建筑科学研究院主编，建筑地基处理技术规范[S]，北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4] 孙军伟等。春萌雅居 4# 楼地基检测报告[R]，郑州，中国地震局地球物理勘探中心，2005.