摘要:隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，樁基工程在工程上的應(yīng)用也得到了迅猛發(fā)展，本文首先闡述了樁基工程的發(fā)展，其次，介紹了樁基的特性、適用條件和樁基適用的情況，同時分析樁型和成樁方式的選擇和樁的破壞模式;最后，還以一個公路施工的實例來進行分析說明;具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞:樁基工程;工程;應(yīng)用

中圖分類號:TU753.3

文獻標識碼:B

文章編號:1008-0422(2009)11-0101-02

1樁型和成樁方式的選擇

1.1灌注樁

灌注樁的優(yōu)點:

(1)可適用于各種地層。

(2)樁長可隨持力層起伏而改變，不需截樁、沒有接頭。

(3)僅承受軸向壓力時不用配置鋼筋，節(jié)約鋼材。

(4)采用大直徑鉆孔或挖孔灌注樁時單樁的總承載力大。

(5)一般情況下比預(yù)制樁經(jīng)濟。

1.2預(yù)制樁

預(yù)制樁的優(yōu)點:

(1)樁的單位面積承載力高，打入土層時使松軟土層擠密，從而使承載力提高。

(2)樁身質(zhì)量較易保證和檢查。

(3)易于在水上施工。

(4)樁身砼的密度大，抗腐蝕性強。

(5)施工工效高，施工工序簡單。

適用條件:

(1)不需考慮噪音污染和振動影響的環(huán)境。

(2)持力層上覆蓋的為松軟土層，沒有堅硬的夾層。

(3)持力層頂面起伏變化不大，樁長易于控制，減少截樁。

(4)水下樁基工程。

(5)大面積打樁工程，打入樁的工序和設(shè)備簡單，工效高。在樁數(shù)量多的情況下可取得較高的經(jīng)濟效益。

1.3鋼樁

(1)鋼板樁:板樁有接口槽，已接板樁可沿河岸或海岸組成一個整體的板樁墻，也可將一組鋼板樁形成圍堰，或作為基坑開挖的臨時支擋措施。鋼板樁成本較高，但可多次使用，僅用于水平荷載樁。

(2)型鋼樁:可用于承受垂直荷載或水平荷載，貫入各類地層的能力強且對地層的擾動較少。H型和I型鋼樁的截面積較小，不能提供較高的端部承載力。在細長比較大時易于在打入時出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。彎曲超過一定限度時就不能做為基礎(chǔ)樁使用。

(3)鋼管樁:貫入能力、抗彎曲的剛度、單樁承載力和節(jié)長焊接等方面都有明顯的優(yōu)越性。但鋼管樁造價較高。日本生產(chǎn)的鋼管樁的外經(jīng)從500mm到1016mm，壁厚9～19mm。

鋼管樁打入土層時，其端部可敞開或封閉，端部開口時易于打入，但端部承載力較封閉式為小，必要時鋼管樁內(nèi)可充填砼。

鋼樁與砼樁比較，價格較高、抗腐蝕性能力差，需做表面防腐處理。

樁型和成樁方式的選擇:樁的類型和施工方法的選擇應(yīng)考慮多方面的因素，主要有:

(1)建筑物本身的要求。如:荷載的形式和量級、工期的要求等。

(2)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。

(3)場地的環(huán)境。對環(huán)境的保護要求等。

(4)設(shè)備材料和運輸條件，施工技術(shù)力量，施工設(shè)備和材料的供應(yīng)可能性等、

(5)經(jīng)濟分析。

通過室內(nèi)外實驗可知:樁側(cè)阻力和樁端阻力并不隨樁的入土深度增加而呈直線性增大;當樁的入土深度超過一定值后，阻力并不隨深度增加而增大，這就是樁側(cè)阻力或樁端阻力的深度效應(yīng)。

2樁的破壞模式

在軸向受壓荷載作用下，單樁有下述幾種典型破壞模式:

第一種情況，當樁底支承在很堅硬的地層上，樁側(cè)為軟土層，且其抗剪強度很低時，樁在軸向受壓荷載作用下，如同一根壓桿似地出現(xiàn)縱向撓曲破壞;其荷載一沉降曲線呈現(xiàn)明確的破壞荷載，這時樁的承載力取決于樁身的材料強度。

第二種情況，當樁材具有足夠強度的樁穿過抗剪強度較低的土層，達到或沉入強度較高的土層時，樁在軸向受壓荷載作用下，樁底土體能形成滑動面，出現(xiàn)整體剪切破壞，因為持力層以上的軟土層不能阻止滑動土楔的形成;在Q—s曲線上可找出明確的破壞荷載。此時樁的承載力主要取決于樁底土層的支承力，樁側(cè)摩阻力起的作用很小。

第三種情況，當樁材具有足夠強度，樁入土深度較大，樁周土層抗剪強度較均勻時，樁在軸向受壓荷載作用下，將會出現(xiàn)刺入式破壞。根據(jù)荷載大小和土質(zhì)的不同，在Q-S曲線上沒有明顯的轉(zhuǎn)折點。此時樁所受的荷載由樁側(cè)摩阻力和樁底阻力共同承擔。

第四種情況，當樁底端處的土層比較軟弱，樁上的荷載主要由摩擦力承擔，端阻力不起作用;在Q-S曲線上，有豎直向的切線，表明摩擦力已充分發(fā)揮。

3樁基工程在工程中的實例應(yīng)用

3.1工程概況

某高速公路是GZ35工程中工程技術(shù)含量最高、工程最為艱巨、有效工期最短(僅18個月)的一段。2007年計劃完成13.245億元人民幣的投資工作量，占建安投資總量336374萬元的33%。計劃完成路基土石方1100萬立方，占總量的97%;大中橋橋梁樁基3600根，占總量的94%;橋梁墩柱1351根，占總量的50%;小橋、通道16道，占總量的100%;涵洞100道，占總量的82%;防護與排水砌體107914m3，占總量的60%;隧道全斷面掘進13024m，占總量的70%;隧道全斷面襯護12000m，占總量的65%。

該高速公路軟基處理采用管樁累積約25萬延米。管樁復(fù)合地基應(yīng)用于處理路堤地基的設(shè)計理論，尤其是復(fù)合地基沉降計算方法尚有待探討。

3.2 地質(zhì)條件

工程所在地區(qū)地形復(fù)雜，溝、梁、峁縱橫交錯。 黃土高原是在第三紀末起伏和緩的準平原基礎(chǔ)上，歷經(jīng)第四紀以來多次黃土堆積和侵蝕作用，使得地形破碎、溝壑發(fā)育。以北為黃土梁峁區(qū)，溝壑縱橫，地面非常破碎，水土流失極為嚴重，生態(tài)環(huán)境相當脆弱;以南的西、南緣分布有島狀基巖低中山。南部為中低山夾黃土塬，山區(qū)植被覆蓋率高，局部地方病流行，塬面平坦適宜農(nóng)作物生長。根據(jù)形態(tài)特征可分為七種地貌類型。

(1)沙蓋黃土梁

(2)黃土梁峁

(3)黃土殘塬

(4)黃土梁塬墹地

(5)黃土塬

(6)河谷階地

(7)基巖低中山

第四系主要為沖積黃土。三疊系長1為淺灰色、灰色層狀長石砂巖與深灰色、黑色粉狀砂質(zhì)泥巖、頁巖互層，夾多條煤線或煤層。長2+3主要以灰、淺灰色塊狀中細粒長石砂巖為主，夾藍色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，砂巖局部含油，極易縮徑。長4+5為灰、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖，泥巖與灰色細粒長石砂巖不等厚互層，砂巖局部含油。長6為灰、淺灰色細粒長石砂巖，與深灰色砂質(zhì)泥巖不等厚互層，是主要采油層。

3.3 設(shè)計情況

管樁地基設(shè)計剖面如圖1。管樁型號PHC-414A，樁徑d=300mm，樁a=3.5m，長度L=11.2m，正方形布置，監(jiān)測歷時221d。

3.4 管樁復(fù)合地基沉降量計算

(1)單樁承載力計算

本次計算依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范，根據(jù)土的物理指標與承載力之間的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標準值Quk，按下式計算:

Quk = u∑qsikli+qpkAp

公式中qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值

qpk——極限端阻力標準值。

qsik和qpk分別由表查得，得到

Quk = 996.00kN

(2)沉降計算

某處斷面加載高度H=5m，填土容重平均為20kN/m3，因此

N=AHr=6.25×5×20=625kN

因為N≦Quk，所以Pp=N=625KN，Ps=0，Ss=0

Sp采用分層總和法，設(shè)單樁的沉降主要由樁端以下土層的壓縮組成，

L0=1.5m，ф=28o

Ae=3.14/4[d+2(L-LO)tanф/4]2=6.37m2

A= a2=6.25 m2

根據(jù)《土體原位測試機理方法與其工程應(yīng)用》，結(jié)合現(xiàn)場靜力觸探資料，樁端底部為粗砂層，按Es=2-3qc確定Es

Es=2×3000=6000kPa

取m=1.5，得Sp = m ∑ ———△Zi =76.7mm

(3)與實測沉降量對比分析

沉降變化曲線如圖3，左、中、右觀測點累計沉降量分別41.2mm，75.5mm.90.4mm.由于計算點與中觀測點位置相近，計算結(jié)果與其僅相差3.8mm，另外，由于計算點與左、右觀測點位置相差較遠，計算結(jié)果與其相差較大，但將觀測3點取平均值68.0mm，則與計算結(jié)果相差較小，由此可見此計算方法基本合理可行。

4小結(jié)

樁基工程無論在橋涵工程還是在路基路面、邊坡防護等工程中都具有相當重要的作用。隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷飛速發(fā)展，樁基工程的作用越來越明顯，其應(yīng)用也越來越廣泛，因此很有必要對樁基工程進行更深一步的研究與改進，這是一個很漫長而艱巨的任務(wù)，同時也是一個研究的新趨勢，具有較大的經(jīng)濟與社會價值。

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