胡玉山 陳 豐

隨著濱海地區(qū)基本建設(shè)項(xiàng)目的不斷增多,預(yù)應(yīng)力管樁大量應(yīng)用于工民建抗壓樁基中。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型方法制成的一種空心圓樁型鋼筋混凝土預(yù)制樁,它可以分為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC)、預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁(PTC)。施工方法分錘擊和靜壓兩種:施工機(jī)械中有400 t,600 t和800 t大型壓樁機(jī),DD63和DD83以上的柴油錘,天津?yàn)I海地區(qū)是典型的第四紀(jì)濱海相淤泥質(zhì)軟土地基,地質(zhì)條件較復(fù)雜,在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的勘察設(shè)計(jì)和施工中,存在不少有待解決的問(wèn)題。

1 勘察方面問(wèn)題

1)勘察孔間距應(yīng)比其他地區(qū)適當(dāng)加寬,并配以足夠數(shù)量靜力觸探孔,詳細(xì)探明各土層頂?shù)讟O起伏情況并對(duì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)強(qiáng)度較大透鏡體分布狀況詳細(xì)了解,為設(shè)計(jì)選擇持力層及沉樁方式打好基礎(chǔ)。

2)持力層盡量選擇土層強(qiáng)度高、厚度大且頂極起伏不大的土層,為以后施工時(shí)樁長(zhǎng)控制創(chuàng)造條件。

3)天津?yàn)I海地區(qū)含鹽量高,地下水對(duì)混凝土及混凝土中鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性較大,所以在取水樣時(shí)要特別保證取水樣孔質(zhì)量及水樣的質(zhì)量,且不要在鉆孔內(nèi)混合水取樣,以免造成對(duì)地下水腐蝕性判斷失誤。

2 設(shè)計(jì)方面

2.1 布樁要求及樁型

墻下樁的布置可依據(jù)荷載情況和橫墻間距大小確定,一般采用單排布置,應(yīng)盡量使群樁形心和荷載重心重合,務(wù)必要使各樁受力基本均勻,不可布置過(guò)于零散,造成施工不便。獨(dú)立樁基承臺(tái)下樁應(yīng)采用對(duì)稱布置,樁間距不應(yīng)小于3.5d,樁間距過(guò)小,在天津?yàn)I海地區(qū)會(huì)引起土體上涌和側(cè)涌現(xiàn)象。上涌有時(shí)會(huì)使施工現(xiàn)場(chǎng)提高0.5 m以上,這樣不僅影響樁的承載力,還可以將薄弱的管樁接頭拉脫;土體側(cè)涌會(huì)把已成樁樁位偏移直至拉斷,造成較大損失,當(dāng)然較大樁間距可使擠土效應(yīng)降低,但同時(shí)也會(huì)增加樁基承臺(tái)造價(jià),這方面應(yīng)綜合考慮。

2.2 持力層及樁型

預(yù)應(yīng)力管樁同其他樁一樣,有一定的適用范圍,該樁不能打入中、微風(fēng)化巖中,持力層應(yīng)選擇強(qiáng)風(fēng)化巖層、可塑狀態(tài)以上的粘性及中等以上的砂層,在天津?yàn)I海地區(qū)地層為第四紀(jì)海陸交互沉積,持力層選擇主要為粘性土、粉土、砂層;孤石和障礙物多的地層以及有堅(jiān)硬夾層卻不能作為持力層時(shí)不宜適用或慎用,否則樁身容易破裂,導(dǎo)致廢樁較多。持力層頂板變化不規(guī)律或起伏較大,會(huì)導(dǎo)致樁尖受力不均勻,以致樁長(zhǎng)不好控制,單樁承載力變化大應(yīng)慎用管樁。若持力層埋深較深,管樁以側(cè)阻力為主,屬摩擦或端承摩擦樁,一般采用 PTC樁,根據(jù)天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DB29-110-2004預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)規(guī)程長(zhǎng)徑比不宜大于80。當(dāng)持力層埋深較淺,樁端承載大,相應(yīng)要求樁身強(qiáng)度大,管樁宜選用PHC樁,PC樁,以避免沉樁將樁打碎,長(zhǎng)徑比以30～60為宜。

預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì),應(yīng)保證同時(shí)滿足單樁承載力和樁身強(qiáng)度兩方面要求,盡量以樁身強(qiáng)度控制單樁豎向承載力特征值,滿足樁身強(qiáng)度來(lái)保證設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性。

鑒于天津?yàn)I海地區(qū)特殊土質(zhì)、水質(zhì)條件,受預(yù)應(yīng)力管樁樁徑、樁長(zhǎng)限制(任一單樁的接頭數(shù)量不宜超過(guò)3個(gè)),對(duì)下述情況,預(yù)應(yīng)力管樁宜慎用:

1)對(duì)單樁豎向極限承載力要求極高的超高層建筑物;2)不能很好解決樁與承臺(tái)連接、樁與樁連接的抗拔樁;3)抵御水平力較大的基坑開(kāi)挖護(hù)坡樁;4)地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕大而未做任何防腐處理。

3 施工

天津?yàn)I海地區(qū)管樁施工目前有兩種方法,即靜壓法和錘擊法。

靜壓法沉樁方式適合于樁長(zhǎng)范圍內(nèi)硬夾層少且持力層為粘性土,該沉樁方式優(yōu)點(diǎn)在于沉樁時(shí)對(duì)土層擾動(dòng)破壞小,土層強(qiáng)度易恢復(fù),對(duì)樁損害小。

錘擊法:該法適合樁長(zhǎng)范圍內(nèi)硬夾層多且持力層為砂土的情況。該施工方法應(yīng)注意以下問(wèn)題:

1)錘擊拉應(yīng)力對(duì)樁的損壞:錘擊拉應(yīng)力大小取決于多種因素:如樁錘質(zhì)量、樁錘落程及錘擊速度,樁墊的軟硬度、厚薄情況、現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件及沉樁貫入度要求。如果樁錘較輕,樁錘落程太大及樁墊既薄且硬,樁身土層過(guò)硬,須強(qiáng)行打入時(shí),就有可能在樁體引起很大錘擊拉應(yīng)力,以致將樁打壞;相反當(dāng)樁錘重及落距選擇合理,樁墊既軟又厚,采用重錘低打時(shí),產(chǎn)生的錘擊壓應(yīng)力就不會(huì)很高,既可順利地沉樁到位,又可避免樁破損。為防止將樁打壞,不可一味提高混凝土強(qiáng)度,可結(jié)合考慮提高樁截面面積,即增加壁厚來(lái)解決這一問(wèn)題。

2)錘擊法對(duì)樁承載力的影響:相對(duì)靜壓法,錘擊時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)樁周土擾動(dòng)及持力層樁端土產(chǎn)生破裂松弛效應(yīng)較大。表現(xiàn)在施工幾天后土體強(qiáng)度降低最多而后強(qiáng)度慢慢恢復(fù),但就天津?yàn)I海軟土層來(lái)說(shuō),土體強(qiáng)度恢復(fù)很慢,短期內(nèi)很難恢復(fù)到原狀土水平,所以在計(jì)算軟土層的側(cè)阻力時(shí),應(yīng)適當(dāng)折減,對(duì)樁端土產(chǎn)生的破裂松弛效應(yīng),隨著后期沉降較大,端阻力會(huì)上升至與靜壓法一致的水平。為了減少沉樁時(shí)對(duì)土層的擾動(dòng)和破壞可考慮樁端配以樁靴。

3)終孔條件對(duì)單樁承載力影響:大量資料表明在樁端進(jìn)入臨界深度前,樁端進(jìn)入持力層的深度和樁端阻力是成正比的,控制好最后貫入度才能更好的保證樁端阻力值滿足設(shè)計(jì)要求,同時(shí)打樁收錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以最終貫入度控制為主,樁長(zhǎng)控制為輔。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力管樁正大量應(yīng)用于天津?yàn)I海地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目,與傳統(tǒng)樁型相比,管樁具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、施工快捷,對(duì)環(huán)境污染少等優(yōu)勢(shì)。如何保證該樁基的質(zhì)量,要求勘察、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)環(huán)節(jié)大力配合、缺一不可。

[1]DB 29-110-2004,天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]鄒海江.預(yù)應(yīng)力管樁水平頂拉糾偏與加固技術(shù)研究[J].山西建筑,2009,35(2):125-126.