摘要:預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種成熟的樁基礎(chǔ)形式已越來越被大家所接受，其以施工速度快、長度易調(diào)整、質(zhì)量較可靠、造價較合理、易于檢測、現(xiàn)場清潔等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中。但是我們知道，抗震設(shè)防烈度為8度及以上地區(qū)，不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。為了解決這一問題，本文介紹了預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁的發(fā)展應(yīng)用情況與存在問題，并提出了建議。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土管樁;8度抗震區(qū);水平承載力

近十多年來，預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁在我國的生產(chǎn)與應(yīng)用以驚人的速度迅速發(fā)展，生產(chǎn)管樁的企業(yè)10年內(nèi)增加了近10倍。國家標(biāo)準(zhǔn)圖集“預(yù)應(yīng)力混凝土管樁”03SG409，適用范圍為非抗震區(qū)和抗震設(shè)防烈度6度、7度的地區(qū)，若使用于抗震設(shè)防烈度8度的地區(qū)，則需另行驗算。

1 水平承載力的計算

1.由樁身強度確定的水平承載力

隨著樁基工程應(yīng)用的增多和普及，水平承載力深入研究，國內(nèi)抗震宏觀調(diào)查，除建于液化地基上的建筑，地基基礎(chǔ)有較多失效報導(dǎo)外，地下室和樁的地震損壞遠遠小于上部結(jié)構(gòu)。樁基水平承載力的驗算應(yīng)考慮承臺、地下室外墻側(cè)面土的抗力也已進入有關(guān)規(guī)范的條文。樁基設(shè)計，近年來一般只做樁的豎向靜荷載試驗和豎向承載力驗算，不再做樁水平靜荷載試驗和樁水平承載驗算，認為考慮承臺、地下室外墻土的水平抗力后，樁的水平承載力已能滿足抗震要求。管樁的水平承載力，一由樁身強度決定，即樁身的抗剪承載力和抗裂彎矩。二由管樁樁側(cè)土的抗力決定的水平承載力，可由樁的水平靜荷載試驗確定或采用m法估算。一般后者的抗力小于前者。預(yù)應(yīng)力管樁抗剪承載力設(shè)計值(Vcs)、抗裂彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(Mk)與可用于8度地震區(qū)C型預(yù)制方樁的比較。

由以上兩表計算結(jié)果分析可以得到如下結(jié)論:

(1)預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁，在水平地震力作用下，樁身抗裂彎矩除Φ400×95A型樁外均高于可用于8度抗震的相近規(guī)格C類預(yù)制方樁。預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁不出現(xiàn)裂縫，預(yù)制方樁允許出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度Wmax≤0.2mm。

(2)預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁，在水平地震力作用下，樁身抗剪承載力，中國規(guī)范無計算公式，參照日本規(guī)范的公式計算，按日本規(guī)范規(guī)定混凝土抗拉強度ft=5?39N/mm2計算，管樁的抗剪承載力除Φ400×95A型樁外高于或接近于可用于8度抗震的相近規(guī)格C類預(yù)制方樁。

(3)按樁身強度驗算樁的水平承載力時，水平地震力應(yīng)采用設(shè)計值，地震力的分項系數(shù)為1?30。樁身的抗剪承載力、抗彎承載力應(yīng)除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)rRE，抗剪時為0?85，抗彎時為0?75。

2.由管樁樁側(cè)土確定的樁水平承載力

2?1 由單樁水平靜荷載試驗確定單樁水平承載力;

2?2 按電算程序估算管樁水平承載力

無管樁計算程序，應(yīng)將管樁截面折算后才能電算?？蓞⒖际褂贸绦驗?

(1)理正工具箱:樁水平承載力驗算;

(2)PKPM的JCCAD:基樁橫向承載力校核。

2?3 按管樁樁側(cè)土確定的水平承載力作抗震驗算時，同豎向承載力抗震驗算一樣，水平地震力取標(biāo)準(zhǔn)值，管樁的水平承載力應(yīng)乘1?25的提高系數(shù)。

當(dāng)m=4時(相當(dāng)于軟塑、流塑狀飽和黃土);對于Φ400×95管樁，樁水平承載力特征值Qa約為104?6KN，樁身強度控制的豎向承載力特征值Ra約為1500KN，1?25Qa/Ra=8?72%;對于Φ500×125管樁，Qa約為164?6KN，Ra約為2500KN，1?25Qa/Ra=8?23%。相當(dāng)于地震剪力和建筑物總重之比不超過該值時，可不作抗震驗算。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁設(shè)計與施工

以某八度抗震區(qū)工程實例為例。該工程經(jīng)方案比較，并且進行計算比選，樁選用A型預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁（PHC），樁外徑￠500，壁厚100，混凝土強度等級C80，即選用國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集03SG409中PHC-A500（100）-H。設(shè)計的樁尖持力層選在第（5）（6）（7）層強風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂、微風(fēng)化石灰?guī)r層。樁進入持力層不小于0.5m，樁長約8至44m，并根據(jù)現(xiàn)場實際地形情況進行適當(dāng)調(diào)整，樁長總體相差較大。初步計算單樁豎向承載力最大特征值為1200kN，樁頂進入承臺50mm。考慮本工程的特殊地質(zhì)條件，必須進行試樁才能確定合適的單樁豎向承載力最大特征值。

1.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁試樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁試樁共選取3根，在現(xiàn)場，由業(yè)主、監(jiān)理、施工單位商量一致意見后，選定位于不同部位的3根樁進行試樁。從2007年3月17日上午開始，對選定的3根樁按計算單樁豎向承載力最大特征值1200kN分級靜壓進行試樁，每級270kN，加壓至10.5級荷載，達到2900kN，是設(shè)計承載力最大特征值的2.4倍，3根試樁均完好。根據(jù)以往通常的設(shè)計經(jīng)驗，又經(jīng)過試樁數(shù)據(jù)的分析，決定將單樁豎向承載力最大特征值定為1200kN。

2.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工

從2009年4月21日上午開始，進行正式壓樁施工。開始63根樁按設(shè)計要求施工比較順利，加壓至10.5級荷載，均達到2900kN。但在以后的壓樁施工中，從126號至154號樁段中，壓至18～19m時出現(xiàn)斷裂，壓力僅750～1600kN，根據(jù)地質(zhì)資料反映在19m處局部有石灰?guī)r、溶洞。各根樁的壓樁情況如下：

191#：壓樁深度23m，探孔深度18m，壓力2400kN。1

54#：壓樁深度30m，探孔深度13m，壓力1250kN。1

22#：壓樁深度32m，探孔深度25m，壓力2400kN。

58#：壓樁深度39m，探孔深度23m，壓力2200kN。6

0#：壓樁深度30.5m，探孔深度23m，壓力2200kN。6

2#：壓樁深度38m，探孔深度13m，壓力1500kN。6

7#：壓樁深度28m，探孔深度16m，壓力1500kN。3

9#：壓樁深度60.10m，壓力2800kN（復(fù)壓3次下沉4公分）。

在操作過程中凡在斷折深度位置感到有輕微受壓及振蕩，壓完126號至133號樁，將壓樁機移至樁長只有10m處下壓，現(xiàn)象也是一樣，壓樁時在10m處的樁管有黃泥水涌上。

3.出現(xiàn)問題原因分析

在沉樁過程中出現(xiàn)以上情況，設(shè)計單位得知后要求立刻停止壓樁施工，認真查閱研究《巖土工程詳細勘察報告》，根據(jù)問題樁位置一一對照地質(zhì)情況，查找原因。經(jīng)過設(shè)計單位與業(yè)主、監(jiān)理、施工單位共同商討，可以判斷出是樁身斷裂。樁身斷裂主要原因：（1）工程勘察存在的問題是勘察點太少，樁身在施工中遇到有石灰?guī)r、溶洞，硬度大的土層，且起伏較大，樁尖沒有進入持力層而滑移，出現(xiàn)較大彎曲，在集中荷載作用下，樁身不能承受抗彎而斷裂。（2）由于第④層砂質(zhì)粘性土層土質(zhì)總體硬實，不均勻，臨近基巖中央的土段易受地下水軟化而呈軟～可塑狀，工程性質(zhì)不甚穩(wěn)定。持力層第⑤層強風(fēng)化粉砂巖巖質(zhì)堅硬。導(dǎo)致樁壓到持力層土層時，樁尖進入持力層較少，壓入量很少，但壓力在不斷提高，到一定壓力時出現(xiàn)彎曲而斷裂。

預(yù)防措施：經(jīng)過仔細探討分析，了解周圍及附近場地的壓樁經(jīng)驗，決定采取如下措施：（1）到達持力層時，減慢壓樁速度；（2）降低單樁豎向承載力最大特征值，經(jīng)計算，決定采用800kN，樁頂進入承臺50mm，確保樁體完整。治理方法：施工中已經(jīng)出現(xiàn)的斷裂樁，會同設(shè)計人員共同研究處理辦法，根據(jù)工程地質(zhì)條件、上部荷載及所處的結(jié)構(gòu)部位，采取補樁的方法解決。還沒有壓樁的部位，單樁豎向承載力最大特征值調(diào)整為800kN，加壓至7級荷載，達到1900kN，是設(shè)計承載力最大特征值的2.4倍。一旦沉樁量達到要求，樁頂進入承臺50mm，不再加載，確保樁體完整。

4.結(jié)果良好

經(jīng)過以上預(yù)防措施的制定、具體治理方法的研究確定，施工單位按此要求進行施工壓樁，沒有再出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，整體施工進度也大大提高，此后壓的樁全部壓到1900kN的壓力，沒有再出現(xiàn)斷裂樁，滿足了設(shè)計要求，并且一次檢測通過。

參考文獻

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