1、静压预制桩在工程中的应用作者：郑 捷 来源：广西城乡规划设计院 【摘 要】静压桩具有单位面积承载力高、桩身质量易于保证和检查、易于在水上施工、抗腐蚀性能强及施工工效高的优点，并已在多高层建筑中得到广泛应用，本文根据国家有关规范，结合实际工程，对静压预制桩基设计作一些探讨。【关键词】静压预制桩；桩基计算；桩基构造 一、 前言近年来，随着国民经济的增长，建筑业得到了迅猛发展，大量的多、高层建筑拨地而起，各种建筑基础型式得到了广泛应用，其中有不少工程结合自身特点采用了静压预制桩，在设计和施工中方面积累了不少成熟的经验。桩是深入土层的柱型构件，桩与连接桩顶的承台组成深基础，简称桩基，其作用是将上部结构
2、的荷载传递到深部较硬的、压缩性小的土层或岩层，在一般房屋基础工程中，桩主要承受垂直荷载，此外还要承受风力、地震力等水平荷载。桩基通过作用于桩端的地层阻力和桩固土层的摩擦阻力来支承轴向荷载，依靠桩侧土层的侧向阻力支承水平荷载。桩主要分为灌注桩、预制桩和钢桩。静压预制桩的优点主要有：1桩的单位面积承载力较高。预制桩属挤土桩，打入地层时使松软地层挤密，从而使承载力较压桩前提高。2桩身质量易于保证和检查。3易于在水上施工。4桩身混凝土的密度大，抗腐蚀性能强。5施工工效高，压入桩的施工工序较灌注桩简单得多，工效也高。其缺点主要有：1单价较灌注桩高。预制桩的配筋是抵抗搬运起吊和压桩时应力设计的，远超过正常
3、工作荷载的要求，钢的用量大，如要接长时，接头增加了钢的用量，因而成本增加。2受起吊设备能力的限制。单节预制桩的长度不能过长，一般为十余米，长桩需按桩，桩的接头常形成桩身的薄弱环节。3不易穿透较厚的坚硬地层，需辅助其它施工措施。4打入后桩长超过要求时，截桩较困难。所以，静压预制桩最宜用于：1持力层上覆盖为松软地层，无坚硬夹层。2持力层表面起伏变化不大，桩长易于控制。3水下桩基工程。4大面积打桩工程。由于压入桩的工效高，在桩数量多的情况下，可抵消静压桩价格较高的缺点，而取得经济效益。二、工程实例2003 年 7 月，我院承接了广西玉力房地产有限责任公司玫瑰园四期的设计工作，该工程位于南宁市星光大道
4、，分为一区、二区、三区、总建筑面积为 15.0 万，除两栋楼为底层框架结构外，其它单体建筑均为砖混结构。按地质勘察报告大部分地区填土平整后地面标高为 7575.5m ，上覆盖软弱土层厚约 612m ，软弱土层以下为强度较低的粉质粘土，在 16m 以下为泥岩。本工程根据地质勘察报告提供的场地土特点，除部分浅层土质较好的位置的建筑采用天然基础以外，结合建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等因素，选择了静压预制桩基础。三、静压预制桩的设计内容1基本资料（1）本工程地质勘察资料。（2）建筑场地的平面图。（3）相邻建筑物
5、安全等级，基础型式及埋深。（4）水、电及有关建筑材料的供应条件。（5）建筑物的总平面图。（6）建筑物的安全等级。（7）建筑物抗震设防烈度和抗震等级。2桩的选型和布置桩的中心距按 3.0d，桩端全断面进入持力层的深度，按桩基规范取为 2d。3设计原则建筑桩基采用以概率理论为基础的极限状态设计法。本工程桩基安全等级为二级。4桩基构造静压预制桩截面边长取 350mm 和 400mm 两种，每栋楼根据自身的荷载特点及其下的地质情况取用一个截面，以便于压桩方便。静压法沉桩时，最小配筋率 0.4%，主筋直径不少于 14，桩顶 23d 范围内箍筋加密，并设置钢筋网片。预制桩混凝土强度 C30，纵向钢筋保护层
6、厚度 30mm。5桩基竖向承载力的计算按建筑桩基技术规范（JGJ9494），对桩数不超过 3 根的桩基，基桩的竖向承载力设计值为： R=QSK/S+QPK/P对桩数超过 3 根的非端承桩复合桩基，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，其复合基桩竖向承载力设计值为：R=S QSK/S+PQPK/P+C QCK/C式中：QSK 、QPK 分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值。QCK相应于任一复合桩的承台底地基土总极限阻力标准值。QCK=qCK AC/ nqCK 承台底 1/2 承台宽度范围内（5m ）地基土极限阻力标准值。AC承台底地基土净面积。S 、P 、C分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群
7、桩效应系数、承台底土阻力群桩效应系数。S 、 P、C 分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、承台底土阻抗力分项系数。单桩竖向极限承载力标准值应根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系。按下式计算：QUK=QSK+QPK=qSiKli+qPK AP式中： qSiK桩侧第 i 层土的极限侧阻力标准值。qPK极限端阻力标准值。AP桩端面积。li 桩穿越第 i 层土的厚度。6桩基沉降计算本工程按规范可不进行沉降验算和抗裂验算。7承台计算（1）受弯计算：多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台高度变化处，可按下式计算：MX=Ni yiMY=Ni xi式中：MX、MY垂直 x 轴和 y 轴方向计算
8、截面处的弯矩设计值。xi、yi垂直 y 轴和 x 轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离。Ni扣除承台和承台上土自重设计值后第 i 桩竖向净反力设计值。三桩三角形承台弯矩计算截面取在柱边，按下式计算：My=Nx xlMx=Ny yl墙下条形承台梁，按倒置弹性地基梁计算弯矩和剪力。（2）受冲切计算受冲切承载力按下列公式计算：o Fl ft mh0Fl = F-Qi=0.72/（+ 0.2）式中：Fl作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值。ft承台混凝土抗拉强度设计值。m冲切破坏锥体一半有效高度处的周长。h0承台冲切破坏锥体的有效高度。冲切系数。冲跨比， = a0/ h0 a0 为冲跨，即柱（墙）边或承台
9、变阶处到桩边的水平距离。当 a0h0，取 a0= h0。 满足 0.21.0.F 作用于柱（墙）底的竖向荷载设计值。Qi冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力设计值之和。对柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力，按下式计算：o Fl 2 ox (bc+oy) +oy (hc+ox) ft h0式中：ox 、oy由式 =0.72/（+0.2）求得，ox=aox/ h0, oy=aoy/ h0hc、bc柱截面长，短边尺寸。aox 自柱长边到最近桩边的水平距离。aoy 自柱短边到最近桩边的水平距离。（3）受剪计算：剪切破坏面为通过柱边（墙边）和桩边连线形成的斜截面。斜截面受剪承载力按下列公式计算：o V fc
10、b0h0当 0.31.4 时，=0.12/ （+0.3）当 1.43.0 时，=0.2/ （+1.5）式中 V斜截面的最大剪力设计值。fc混凝土轴心抗压强度设计值。b0承台计算截面处的计算宽度。h0承台计算截面处的有效高度。 剪切系数。计算截面的剪跨比。（4）局部受压计算：对柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱的强度等级时，按混凝土结构设计规范（GBJ500102002）的规定验算局部受压承载力。为确保实际单桩竖向极限承载力标准值达到设计要求，静压桩施工完成后，应进行静载荷试验，桩数应不少于总桩数的 1%，且不少于 3 根，工程总桩数在 50 根以内时不应少于 2 根。四、静压预制桩的设计体会静压预制桩的设计方法计算比较简单，施工方法也相对简便，对邻近建筑物扰动不大，施工时噪声小，适合于城市市区内的施工。在施工进度上，工程造价上有定的优点。但是，我们也应注意到，并不是第个桩基工程都适合采用静压预制桩，设计中应针对各个项目的结构型式，认真分析工程地质条件，根据土层性质比较各种桩基型式的优缺点，来决定最终采用的桩基方案。
