预应力管桩的优缺点,优点是:适用范围较广、综合单价较低、工期较快等,在工程建设中被广泛使用;缺点是:施工工法常用锤击或静压等,因为要通过桩身才能将施工机械的作用力传到岩土层,所以管桩的钻进能力较机械成孔灌注桩的是偏弱的,通常只能进入强风化岩一小段距离。 当实际工程遇到上覆土层较软弱、中微风化岩面埋深又较浅的地层分布时,;如选用管桩则会出现桩长偏短的问题,虽然短期承载力较高,但侧向约束弱、稳定性欠佳会导致长期承载力的可靠性变差。目前最常用的措施是引孔(降低承载力、植桩、改用灌注桩等其它方式,在上一篇文章已进行分析对比,此处就不重复展开了)。
预应力管桩的优缺点,优点是:适用范围较广、综合单价较低、工期较快等,在工程建设中被广泛使用;缺点是:施工工法常用锤击或静压等,因为要通过桩身才能将施工机械的作用力传到岩土层,所以管桩的钻进能力较机械成孔灌注桩的是偏弱的,通常只能进入强风化岩一小段距离。
当实际工程遇到上覆土层较软弱、中微风化岩面埋深又较浅的地层分布时,;如选用管桩则会出现桩长偏短的问题,虽然短期承载力较高,但侧向约束弱、稳定性欠佳会导致长期承载力的可靠性变差。目前最常用的措施是引孔(降低承载力、植桩、改用灌注桩等其它方式,在上一篇文章已进行分析对比,此处就不重复展开了)。
引孔工艺常常会遇到桩长 <引孔长度的问题、即“吊脚”现象。有部分观点认为,出现吊脚,即使再怎么提高静压力或者锤击力,管桩都无法继续下沉了,说明桩侧阻很高、足以承担全部荷载,即使不考虑端阻也没有问题,按纯摩擦桩设计即可、吊脚悬空区无需处理。< pan>引孔长度的问题、即“吊脚”现象。有部分观点认为,出现吊脚,即使再怎么提高静压力或者锤击力,管桩都无法继续下沉了,说明桩侧阻很高、足以承担全部荷载,即使不考虑端阻也没有问题,按纯摩擦桩设计即可、吊脚悬空区无需处理。<>
该观点听起来有一定道理、也不排除确实有部分实际情况是吻合的。但是否包络了所有不利情况?毕竟基础设计的安全稳定是至关重要的,直接影响到基础自身及上部结构。
经思考分析,笔者发现也存在另一种可能性会导致吊脚现象,但不能按纯摩擦桩设计,其长期承载力及稳定性不可靠,存在安全隐患。
理论上,引孔是竖直的、下桩方向也是竖直且相互平行的,所以吊脚桩的桩底会悬空、端阻为0;桩无法再下沉说明侧阻承载力已经完全承担了荷载,足够强了。这也是纯摩擦桩观点的主要依据。
但实际上,引孔方向不可能100%竖直、下桩方向也一样,加上土层各向不软硬不均,孔、桩之间也可能会出现轴线角度相互交错的情况;所以桩无法再下沉的原因,也可能不是吊脚悬空、而是斜向压在了桩端(临时)硬层区。
此处略展开解释一下:管桩是挤土桩,桩侧土受到挤压可以往四周外扩、约束提高的影响相对较小,土层越松散软弱提高效应越小;桩端土受到挤压无处可去、自身叠合挤密形成了硬层区,约束提高效果较强。这点从《桩基规范》的侧阻端阻值表格也可以得到印证。
表格数据显示:淤泥、粘土、粉砂~粗砂等较软土层,预制桩和灌注桩的侧阻值是相当的;砾砂、全~强风化岩等较硬土层,预制桩侧阻值约为灌注桩的1.25~1.43。端阻值则不同,预制桩大幅高于灌注桩、普遍为2~3倍、最大可达4~5倍。
因此,管桩无法再下沉,也可能是桩端斜压在孔壁附近的(临时)硬层区,此时端阻提供了很大贡献、侧阻贡献较小,属于摩擦端承型。而不是假定理想状态下的纯摩擦型受力模式。
之所以加个定语(临时),是因为该桩端硬层区在施工期间土体受到急速挤压、即使毗邻引孔空洞也来不及外扩,短期强度很高阻止了桩继续下沉,容易造成桩承载力已经满足的假象。但硬层区周边的引孔空洞无法提供长期稳定的约束,随时间推移土中应力逐渐释放、土体也陆续向无约束的孔洞方向移动崩落,导致硬层区跟桩端部分或全部脱空,端阻失效也导致了桩的实际承载力大幅下降;这对粘聚力弱的碎石土砂土、或者遇水易软化的土层,影响尤为明显。
为更直观表述,可参照以下示意截图:
由图示可知,施工期间表象承载力已充分满足要求的引孔管桩,使用期间仍存在实际承载力大幅下降、不满足受力需求的安全隐患,需要引起警惕。认为吊脚管桩可按纯摩擦桩设计、无需后续处理的做法,不能包络各种不利情况、不建议采用。
针对以上隐患,采取孔底灌注砼或注浆进行适当填充、使桩端硬层区受到可靠约束不至崩塌,是保证管桩承载力及稳定性长期可靠的有效措施。相应的,管桩宜采用开口桩尖以便钻孔导管灌注。
当然,都是增加了钻孔的前置工序,相较于引孔,个人更推荐采用(扩底)植桩工艺,效果更可靠、也更经济合理(具体可看上一篇分享文字)。
综上所述,针对引孔管桩的做法,设计建议如下:
1、出现吊脚情况时,应采取孔底灌注砼或注浆进行填充。
2、引孔管桩,宜选用开口桩尖。
知识点:引孔管桩吊脚原因分析及处理措施