王 賓

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市中各類高層建筑拔地而起,作為高層的基礎(chǔ)部分往往在整個(gè)建筑物投資中占據(jù)了很大的比例。而高層基礎(chǔ)往往采用樁基礎(chǔ),因此,如何選擇合理的樁基礎(chǔ)形式,對(duì)于保證安全、節(jié)約投資、降低造價(jià)起著舉足輕重的作用。筆者就以下幾方面對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中值得注意的問題進(jìn)行了探討。

1 樁基設(shè)計(jì)中靜載荷試驗(yàn)的重要性

目前的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程往往受到時(shí)間的約束,首先根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的參數(shù)確定單樁承載力設(shè)計(jì)值,根據(jù)估算的單樁承載力直接進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并施工,等工程樁施工結(jié)束后再挑選試樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。這個(gè)過程具有相當(dāng)?shù)牟豢茖W(xué)性,結(jié)果符合估算要求則皆大歡喜,否則因工程已施工完畢補(bǔ)樁也會(huì)很困難,且有時(shí)因地質(zhì)報(bào)告有出入會(huì)給施工帶來相當(dāng)?shù)牟槐?。這里主要有兩個(gè)問題,下面舉例來說明:1)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的樁周土摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值及樁端土承載力標(biāo)準(zhǔn)值,由規(guī)范JGJ 94-94計(jì)算的場(chǎng)區(qū)單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,不宜直接采用。近幾年來筆者通過各類樁基礎(chǔ)中試樁及工程樁的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)樁的實(shí)際承載力均大于計(jì)算值,有些相差幅度較大,因此按試樁獲得的實(shí)際承載力來布置基礎(chǔ)將會(huì)比按勘察報(bào)告估算的承載力來布置基礎(chǔ)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2)在場(chǎng)地不均勻或地質(zhì)報(bào)告數(shù)值有偏差的情況下,不進(jìn)行試樁而直接按地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行工程樁施工將給施工帶來巨大的困難且造成不必要的浪費(fèi)。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中靜載荷試驗(yàn)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。因?yàn)榇隧?xiàng)工作的質(zhì)量直接影響到樁基形式、樁規(guī)格和樁入土深度的確定,同時(shí)也對(duì)施工難易有密切影響。通過科學(xué)試驗(yàn),取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù),能使設(shè)計(jì)方案更加合理、可行和經(jīng)濟(jì),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過縮短工期所獲得的效益。

2 樁基設(shè)計(jì)中樁型、樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)的重要性

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中對(duì)樁型及樁長(zhǎng)的合理選擇均會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大的影響,合理的樁型、樁長(zhǎng)選擇將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。筆者在“幸福家園”住宅設(shè)計(jì)中,開始由于考慮時(shí)間原因,甲方要求采用 D400的預(yù)應(yīng)力管樁,根據(jù)地質(zhì)報(bào)告采用樁長(zhǎng)L=16 m,單樁承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值為850 kN,預(yù)算基礎(chǔ)部分造價(jià)約為160元/m2,在整個(gè)住宅造價(jià)中占了相當(dāng)大的比例。在其后的設(shè)計(jì)中,樁長(zhǎng)不變,筆者結(jié)合當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),將樁型改為D400的CFG樁,單樁承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值約為600 kN。CFG樁在當(dāng)?shù)氐氖┕r(jià)約50元/m,而預(yù)應(yīng)力管樁的單價(jià)約為100元/m。采用CFG樁后預(yù)算造價(jià)約為90元/m2,綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值明顯?？梢娺x擇合理的樁型,將對(duì)工程的造價(jià)產(chǎn)生巨大影響。同樣樁基設(shè)計(jì)中對(duì)樁長(zhǎng)的選擇也至關(guān)重要,在某一高層住宅樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,根據(jù)勘察報(bào)告采用D500預(yù)應(yīng)力管樁,可選樁長(zhǎng)有:樁長(zhǎng)25 m,單樁承載力特征值 Ra=900 kN;樁長(zhǎng)34 m,單樁承載力特征值 Ra=1300 kN。采用25 m樁,約需要樁數(shù)290根;而采用34 m樁,則需要工程樁 200根。從樁本身而言,兩種方案總的工程樁延米數(shù)量相當(dāng),但我們分析一下由此而相對(duì)應(yīng)的筏板設(shè)計(jì),采用25 m樁為滿堂布樁,所需筏板厚約為1200 mm;而采用34 m樁為墻下布樁,筏板厚可減至900 mm,經(jīng)濟(jì)效益明顯。因此,我們?cè)O(shè)計(jì)人員在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中一定要采用多方案比較,選擇合理的樁型與樁長(zhǎng),這都將對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性與經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生巨大的影響,當(dāng)然我們也應(yīng)考慮施工可行性等多方面因素。

3 關(guān)于樁偏差的控制和處理

樁基施工中對(duì)樁的偏差必須嚴(yán)格控制,特別是對(duì)于承臺(tái)樁及條形樁,樁位的偏差都將產(chǎn)生很大的附加內(nèi)力而使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處于不安全狀態(tài)。對(duì)于樁位偏差我們主要控制兩個(gè)方面:1)豎向偏差。根據(jù)JGJ 94-94第7.4.12條我們控制樁頂標(biāo)高的允許偏差為-50 mm～+100 mm,但實(shí)際施工中偏差這么大將引起繁重的施工任務(wù)及損失。當(dāng)樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高,則需要劈樁,特別對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁等空心樁來說,樁頂有樁帽,劈樁既困難又不經(jīng)濟(jì);而當(dāng)樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),又需要補(bǔ)樁頭,這既影響工期又浪費(fèi)金錢。這就要求施工單位在施工過程中必須嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高,盡可能地使工程樁標(biāo)高同設(shè)計(jì)一致,特別是施工過程中必須考慮到樁在卸載后的回降量,若不加考慮則每根樁都將高于設(shè)計(jì)標(biāo)高。而我們?cè)O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中對(duì)施工誤差亦應(yīng)有所考慮,筆者建議針對(duì)目前的施工質(zhì)量,設(shè)計(jì)中可以考慮2 mm左右的容許偏差,這樣就可以免除大量小偏差樁的劈樁,這在實(shí)踐工程中具有相當(dāng)?shù)目刹僮餍?避免了大量不必要的工作。2)樁位的水平偏差。根據(jù)JGJ 94-94第7.4.11條控制各樁位偏差,施工過程中發(fā)現(xiàn)樁位偏差較大則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)樁處理。這里針對(duì)4根～16根承臺(tái)的樁基,JGJ 94-94規(guī)范第7.4.11條中規(guī)定允許偏差為1/3樁徑或 1/3邊長(zhǎng),而根據(jù)GB 50202-2002第 5.1.3條則規(guī)定允許偏差為1/2樁徑或邊長(zhǎng)。這顯然是矛盾的,在實(shí)際過程中很容易與施工驗(yàn)收方產(chǎn)生不同的理解,因此筆者強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)過程中可以明確樁位偏差允許值所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然樁位偏差滿足規(guī)范或設(shè)計(jì)要求僅僅代表樁基本身驗(yàn)收合格,而對(duì)于由此引起的承臺(tái)整體偏心或基礎(chǔ)高度損失,我們必須另行處理。對(duì)于樁偏心我們可以采取增加承臺(tái)剛度或加大拉梁剛度、配筋來解決,這在實(shí)際工程中需針對(duì)具體情況相應(yīng)處理。

4 施工中特殊情況處理

1)樁基達(dá)到其極限承載力而無法壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。這里可能存在兩種情況:a.地質(zhì)報(bào)告有誤,樁實(shí)際承載力大于計(jì)算值,必須先做試樁以確定其合理的樁長(zhǎng)及承載力。b.可能由于土層本身原因,譬如飽和砂土產(chǎn)生的孔隙水壓力使樁基根本無法壓入,這就需要我們從施工措施上去解決。首先必須制定合理的施工順序,如跳打,使先期施工的樁產(chǎn)生的水壓力消散后再施工下一根樁;其次對(duì)靜力壓樁必須選擇有足夠壓樁力的施工機(jī)械,要避免抬機(jī)等現(xiàn)象出現(xiàn);另外可以采取引孔,設(shè)置排水孔等措施盡量減小空隙水壓力。當(dāng)然壓樁時(shí)必須注意壓樁力應(yīng)控制在樁身極限強(qiáng)度范圍以內(nèi),且應(yīng)注意壓樁擠土作用對(duì)周邊建筑物的影響。2)樁基靜載荷試驗(yàn)不合格。某工程由于時(shí)間限制,甲方要求試樁與工程樁同時(shí)進(jìn)行,待試樁滿足JGJ 94-94附錄C.0.6條時(shí)進(jìn)行靜載荷試驗(yàn),結(jié)果三組試樁有一組滿足設(shè)計(jì)要求,而另外兩組試樁均在小于設(shè)計(jì)承載力時(shí)產(chǎn)生破壞。這就要求我們從設(shè)計(jì)、施工和試驗(yàn)等各方面去分析這兩組試樁,但經(jīng)過與周邊工程比較及現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)記錄分析,均未發(fā)現(xiàn)特殊情況,即不存在施工,試驗(yàn)中的失誤。筆者對(duì)第一組合格試樁的情況進(jìn)行了比較,終于發(fā)現(xiàn)后兩組試樁本身的停歇時(shí)間已夠,但周邊的其余工程樁施工在試驗(yàn)前兩天才完成,完全有理由認(rèn)為是因?yàn)楣こ虡妒┕r(shí)將試樁周邊的土破壞而沒有固結(jié),影響了試樁的承載力。因此等工程樁停歇時(shí)間也滿足JGJ 94-94附錄C.0.6條時(shí)再次對(duì)兩根試樁進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn),結(jié)果與我們判斷完全一致,試樁均滿足設(shè)計(jì)要求。3)管樁裂縫處理。預(yù)應(yīng)力管樁以其強(qiáng)度高,制作周期短,比預(yù)制樁節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)在工程設(shè)計(jì)中受到普遍應(yīng)用,但也存在受剪能力差的不足之處。在工程實(shí)踐中,由于垂直度偏差或擠土等原因經(jīng)常會(huì)使管壁產(chǎn)生裂縫而影響質(zhì)量。在太原某一工程中由于場(chǎng)地天然地面標(biāo)高較低,在樁施工前場(chǎng)地回填了約2 m的土,而施工中又未對(duì)上述情況采取合適的措施,使壓樁機(jī)械在施壓過程中對(duì)樁產(chǎn)生了不均勻的側(cè)壓,施工結(jié)束后發(fā)現(xiàn)局部樁位產(chǎn)生了側(cè)偏,經(jīng)小應(yīng)變檢測(cè)發(fā)現(xiàn)這些管樁都不同程度地產(chǎn)生了裂縫,如何處理顯得相當(dāng)關(guān)鍵。我們對(duì)偏差資料經(jīng)過分析歸類后,對(duì)于垂直度偏差小于0.5%的管樁,管壁基本無裂縫,我們認(rèn)為承載力應(yīng)不受損失,故在增加了一組試樁證明承載力滿足設(shè)計(jì)條件后不再進(jìn)行處理。而對(duì)垂直度偏差大于0.5%的管樁,可以認(rèn)為管壁均已產(chǎn)生裂縫,承載力已受影響,我們對(duì)此類樁采用了先糾偏再進(jìn)行灌芯處理,使裂縫部位的傳力通過灌芯部分混凝土傳遞,經(jīng)最終靜載荷試驗(yàn)證明是切實(shí)可行的。因此我們?cè)诠軜兜膶?shí)際施工中一定要注意垂直度的控制,因?yàn)楣軜兜目辜裟芰^差,很容易因破壞而引起不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

樁基工程是一繁重而復(fù)雜的過程,我們?cè)O(shè)計(jì)人員一定要考慮到每一個(gè)環(huán)節(jié),統(tǒng)籌兼顧,從各方面使之合理化。好的設(shè)計(jì)不僅僅是要保證建筑物安全,更要使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。

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