Discussing on Design of Uplift Pipe Precast Pile Embedded in Cement Soil
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摘要: 结合工程实例，介绍了水泥土复合管桩抗拔的基本原理和特性。为了便于抗拔承载力及经济效益的对比，在同一场地，试桩方案设计水泥土复合管桩2种桩型共6根，以及钻孔灌注桩2种桩型共5根，对其分别进行单桩抗拔静力载荷试验，通过对试验结果和基桩施工造价的分析后认为，在提供相同抗拔承载力特征值时，水泥土复合管桩上拔位移量是钻孔灌注桩的1/3，而造价仅为钻孔灌注桩的80%；管桩的顶部连接采用张拉机械套筒连接是安全可靠的。采用水泥土复合管桩以达到降低工程投资、提高施工质量和保护环境的目的。Abstract: According to the real project events, the basic principle and characteristics of uplift Pipe Piles Embedded in Cement Soil (PPECS) were introduced. For comparing the uplifting capacity and economic benefits between the PPECS and Drilling-casting Concrete Reinforced Pile (DCRP), in the same field, 6 piles with 2 types of PPCS, and 5 piles with 2 types of DCRP were constructed and did uplift static load testing to each of them. According to the testing results and the cost of pilling, the conclusions are as follows: at providing the same uplift capacity, the uplift displacement of PPECS is just 1/3 of DCRP, but the cost of a PPECS pile is just 80% of DCRP; Tension Mechanical Sleeve is effective in jointing pipes and foundation. PPECS is good for construction quality and environmental protection, also to be cost-saving.
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表 1 工程地质参数
土层编号及名称 层顶标高
/m$ q_{{\rm{s}}i{\rm{k}}} $
/kPa$ q_{{\rm{p k}}} $
/kPa抗拔
系数①人工填土 38.72～39.80 ②粉土 33.57～38.33 ③细砂、中砂 30.37～32.49 65 0.55 ④圆砾、卵石 25.82～28.18 130 0.35 ⑤重粉质黏土、黏质粉土 19.82～24.20 60 0.75 ⑥中细砂 17.63～19.02 75 1000 0.60 ⑦卵石、圆砾 12.72～15.50 140 2500 0.35 ⑧粉质黏土、黏土 7.07～8.87 65 0.75 ⑨卵石 150 3200 0.40 
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表 2 水泥土复合管桩抗拔设计方案参数
试桩
编号复合管桩
直径/mm管桩
型号有效
桩长/m设计桩顶
标高/m抗拔承载力
特征值/kNFH1 700/400 PHC 400C95 10.0 −14.05 700 FH2 800/500 PHC500 B100 9.0 −18.55 800 备注 1. 水泥土中的水泥掺量不应小于被加固土质量的30%，且水泥土在标准养护条件下28 d龄期的立方体抗压强度平均值不应小于4 MPa；
2. 试桩加载的最大拔力为抗拔承载力特征值的2倍。
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表 3 钻孔灌注桩抗拔设计方案参数
试桩
编号灌注桩
直径/mm受拉主筋
配筋有效
桩长/m设计桩顶
标高/m抗拔承载力
特征值/kNGZ1 600 14ϕ22 15.2 −14.05 700 GZ2 600 16ϕ22 17.2 −18.55 800 备注 1. 试桩加载的最大拔力为抗拔承载力特征值的2倍；
2. 桩身混凝土强度等级为C35。
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表 4 张拉机械套筒参数表
mm 主筋
直径锚固筋直径 张拉机械套筒尺寸 D D1 d1 d2 h1 L1 L2 L ϕ10.7 ϕ20 40 35 12 20 11 19 60 100 ϕ12.6 ϕ22 45 39 14 22 14 21 50 100 注：1. 张拉机械套筒材质：当预应力主筋直径为10.7 mm时采用45钢；当预应力主筋直径为12.6 mm时采用铬；应采用热镦头后滚丝直螺纹型套筒；2. 张拉机械套筒接头等级采用I级（100%接头）；3. 锚固钢筋需按厂家提供的张拉机械套筒滚丝。
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表 5 抗拔桩参数及抗拔静载荷试验结果
桩型 试桩编号 桩径/mm 管桩型号或配筋 有效桩长/m 计算裂缝宽度/
mm（实测抗拔承载力极限值/特征值
对应的位移）/mmFH1 1# 700 PHC400C95 10.0 11.53/1.65 2# 700 PHC400 C95 10.0 10.94/1.02 3# 700 PHC400 C95 10.0 7.25/1.34 GZ1 1# 600 14ϕ22 15.2 0.174 14.40/4.49 2# 600 14ϕ22 15.2 0.174 15.15/5.17 3# 600 14ϕ22 15.2 0.174 15.87/5.78 FH2 4# 800 PHC500B100 9.0 12.71/1.64 5# 800 PHC500B100 9.0 14.39/3.76 6# 800 PHC500B 100 9.0 11.03/2.33 GZ2 4# 600 16ϕ22 17.2 0.186 20.51/9.02 5# 600 16ϕ22 17.2 0.186 18.80/7.92 备注 FH1和GZ1抗拔极限标准值/特征值为1400 kN/700 kN；FH2和GZ2抗拔极限标准值/特征值为1600 kN/800 kN。
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表 6 钢材、混凝土和水泥用量以及综合造价对比
桩型 钢材
/kg混凝土
/m3水泥
/t单桩综合造价
/元复合桩（FH1） 187.6 1.01 2.19 8863 灌注桩（GZ1） 634.5 4.30 10971 复合桩（FH2） 230.7 1.13 2.58 10616 灌注桩（GZ2） 794.6 4.86 13284
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图(5) / 表(6)
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