摘要: 闡述了靜壓管樁在丹東東港地區(qū)的的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合工程實(shí)例，采用有限元分析軟件對(duì)靜壓管樁樁基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并提出合理方案，從而降低造價(jià)，控制成本。

關(guān)鍵詞: 靜壓管樁;優(yōu)化設(shè)計(jì);數(shù)值模擬;沉降;承載力

1. 引言

近十幾年來(lái)，靜壓管樁技術(shù)以其單樁承載力高、抗震性能好、無(wú)噪音、造價(jià)適中、施工周期短、施工現(xiàn)場(chǎng)文明、易于檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)， 形成了從珠江三角洲向長(zhǎng)江三角洲、由南向北、由東向西、沿海沿江沿湖向內(nèi)陸地區(qū)迅速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。2003年以來(lái)，遼寧地區(qū)采用靜壓管樁基礎(chǔ)的工程項(xiàng)目越來(lái)越多，呈現(xiàn)了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，這對(duì)遼寧省加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐具有重要意義。

本文選取丹東東港某能源儲(chǔ)備基地樁基工程檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，結(jié)合數(shù)值模擬方法，對(duì)東港地區(qū)靜壓管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，為靜壓管樁技術(shù)在丹東地區(qū)的發(fā)展提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。

2. 工程概況及試樁分析

該工程為丹東市臨港工業(yè)區(qū)某能源儲(chǔ)備基地 ，該場(chǎng)地采用預(yù)制管樁基礎(chǔ)，混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C80，樁徑∮400mm，單樁承載力特征值1400KN，工程樁總數(shù)722根，檢測(cè)樁數(shù)8根。

該場(chǎng)地地層自上而下依次為:第1層 雜填土，稍濕~濕狀態(tài)，約1m~2.5m;第2層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，軟塑~流塑狀態(tài)，地基承載力特征值fak=13kPa，約10.3~15.7m;第三層 細(xì)沙，密實(shí)狀態(tài)，地基承載力特征值fak=38.8kPa，地層埋深大于18m，本次勘察未能揭穿。

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2000)、《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2003)、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)、《建筑基樁及復(fù)合地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(DB21/T1450-2006)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。本次靜載試驗(yàn)采用快速維持荷載法即逐級(jí)加荷，每級(jí)荷載達(dá)到穩(wěn)定趨勢(shì)后，加下一級(jí)荷載。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)原始記錄整理的樁頂沉降量與荷載的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析各試樁的豎向抗壓極限承載力如下:1#-8#試樁荷載加至3000 kN，試驗(yàn)結(jié)果沉降穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求，終止試驗(yàn)。

此時(shí)，單樁豎向抗壓承載力特征值可取1400 kN，滿足設(shè)計(jì)要求，但是存在著承載力和沉降嚴(yán)重浪費(fèi)的情況。

3. 靜壓管樁樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)

筆者選取三根試驗(yàn)樁進(jìn)行分析、對(duì)比。三根樁樁徑均為400mm，持力層入土深度均為18m。

通過(guò)圖表可以看出，當(dāng)加載到2倍設(shè)計(jì)承載力特征值時(shí)，沉降仍沒(méi)有達(dá)到規(guī)范限定的40mm，在加載到3000kN時(shí)，三根試樁的最大沉降僅為19.66mm，可見(jiàn)承載力和沉降都產(chǎn)生了極大的浪費(fèi)，因此對(duì)樁基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。

為此可以采取以下措施優(yōu)化樁基設(shè)計(jì):

1、由于該場(chǎng)地上部為雜填土，第二層又有10多米厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，側(cè)阻較小，承載力發(fā)揮大部分依賴持力層的端阻和側(cè)阻，所以減少持力層的入土深度，減小樁長(zhǎng)是一項(xiàng)有效措施。

為此筆者對(duì)所做的8根試樁的持力層入土深度和最終沉降量做了對(duì)比:

通過(guò)對(duì)比可以看出，沉降量并不隨樁的持力層入土深度的增加而線性減小，變化很不明顯，對(duì)于降低造價(jià)非常不利，因此，想一味的通過(guò)增加持力層入土深度減小沉降，提高極限承載力是不合理的。

此外，筆者還利用有限元模擬軟件，合理簡(jiǎn)化建模，選取Drucker—Prager彈塑性本構(gòu)關(guān)系，對(duì)不同持力層入土深度的靜壓管樁進(jìn)行模擬。

綜上，筆者建議在該地區(qū)持力層入土深度控制在13到15米時(shí)比較合適。

2、復(fù)壓加快固結(jié)沉降，以沉降換取承載力

靜壓樁是一種靜力擠土樁，地基土在有側(cè)限情況下具有一定的彈性，樁在壓至設(shè)計(jì)深度解除壓力后，會(huì)產(chǎn)生不同程度

的逆向反彈。這就是為什么某些試驗(yàn)樁開(kāi)始沉降量非常大的原因之一，反彈使樁端土的密實(shí)度降低，在建筑物完成后，荷載會(huì)使反彈的地基土重新壓實(shí)而造成一定量的沉降，即影響工程質(zhì)量又降低了極限荷載值。靜壓樁在解除壓力后再?gòu)?fù)壓一次，在整個(gè)工程完工，地基土固結(jié)基本完成時(shí)再?gòu)?fù)壓一次，既可以保證工程質(zhì)量又能使沉降提前固結(jié)，提高極限承載力限值，從而達(dá)到降低造價(jià)控制成本的目的。

4. 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)丹東東港某場(chǎng)地的8組靜壓管樁單樁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)比，結(jié)合有限元分析軟件，給出了減小持力層入土深度、復(fù)壓加快固結(jié)提高承載力兩條建議，為本地區(qū)建設(shè)工程發(fā)展，降低造價(jià)，控制成本提供了一些建設(shè)性的意見(jiàn)。