林慧/江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院

靜壓法預(yù)應(yīng)力管樁在施工中應(yīng)注意的問題研究

林慧/江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院

介紹了靜壓樁的優(yōu)缺點，結(jié)合分析靜壓樁在施工中的受力情況、擠土變形機理，通過工程實例提出了靜壓樁在施工中存在的問題及解決辦法。

靜壓樁；擠土效應(yīng)；終壓力；極限承載力，質(zhì)量控制

引言：混凝土預(yù)制樁靜壓法施工因其具有噪音低、振動小、施工速度快、工期短、污染小等優(yōu)點，且靜壓樁施工時同時能記錄壓樁力，能夠直觀地反映樁周土的分布和性質(zhì)，所采集的數(shù)據(jù)亦可為估算和驗證樁的極限承載力提供重要參考依據(jù)。同時，選用高強度預(yù)應(yīng)力管樁作為建筑物基礎(chǔ)，具有工藝簡單、質(zhì)量可靠、檢測方便等特點，已廣泛應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)的選型。

一、靜壓樁的優(yōu)缺點

（一）主要優(yōu)點

靜壓樁在施工時具有噪音低、振動小、速度快、無污染的優(yōu)點，適合在城市和其它對噪音、振動有限制要求的工程場地運用，如學(xué)校、醫(yī)院、住在區(qū)等；送樁深度比錘擊式樁要深，且送樁后樁身質(zhì)量可靠，無季節(jié)和時間限制，接樁方便。

（二）主要缺點

靜壓樁的施工對場地要求較高，特別是較大噸位的壓樁機，在回填土、淤泥土、積水浸泡過得場地施工會出現(xiàn)機械下陷情況，從而可能會導(dǎo)致樁身彎曲斷裂；同時壓樁機壓樁過程具有擠土效應(yīng)，對地下管線、周圍建筑和鄰近樁基具有一定的影響。

二、靜壓樁在施工中的質(zhì)量控制

（一）機械下陷

針對某些場地土承載力不滿足壓樁機械著地壓力的情況，施工中宜選取大小適合的壓樁機，使得其著地壓力小于淺層土的承載力；當淺層土承載力不能滿足時，可回填碎石或建筑磚渣土并進行輾壓，以改善淺層土的承載力從而避免發(fā)生壓樁機下陷。

（二）鄰近樁基樁身上浮

在軟土地基或含有較厚淤泥層、粘土層、泥沙土等地層，當靜壓樁施工中，樁與樁周土之間的擠壓作用使得在樁周形成超孔隙水壓力，土體向樁周發(fā)生較大的側(cè)向位移和隆起現(xiàn)象，在淤泥層較厚或樁距較小時尤為明顯，從而直接使得鄰近已施工的樁身上浮。如經(jīng)檢測判定樁身上浮影響樁的承載力，在壓樁機未離場的情況下，通常采取復(fù)壓是一種有效的補救措施；如果壓樁機已離場，可采用高壓灌注水泥漿補償樁尖與持力層的間隙的方法。

（三）擠土效應(yīng)

靜壓管樁屬于擠土樁，在沉樁過程中使得下部土體發(fā)生側(cè)向移動，地表隆起，必將對已施工完畢的鄰近樁產(chǎn)生徑向壓力以及垂直方向的上拔力，從而可能導(dǎo)致鄰樁彎曲、上浮以及傾斜偏位等一系列后果。如周圍存在建筑物及地下管線，則樁的擠土效應(yīng)同樣會對他們產(chǎn)生影響。因此，靜壓樁施工過程中的擠土效應(yīng)這一問題必須給予重視。靜壓樁間距按規(guī)范為3～4d，施工順序為先建筑物中間后周邊，從里向外，若間距不能滿足規(guī)范要求可采取間隔跳打的方法；若壓樁速度太快，可控制并降低壓樁速度，控制好壓樁進度和進尺速度。除此之外還可考慮下列措施：1）預(yù)鉆孔沉樁，減少排土量；2）設(shè)置應(yīng)力釋放排水降壓孔若干，內(nèi)填砂袋，或設(shè)置塑料排水板；3）加強建筑物和地下管線的監(jiān)測工作。

（四）終壓力與極限承載力的相互關(guān)系

工程實例：南昌市某九年制學(xué)校項目，與某重點高中僅一墻之隔，基礎(chǔ)采用無噪聲的靜壓式預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁（PHC樁）。樁端持力層為礫砂層，樁徑Φ400，A型，設(shè)計樁長16米，十字樁尖。場

地土層從上至下依次為回填砂層、粘土、淤泥質(zhì)土、中砂、礫砂層；預(yù)估單樁豎向承載力極限值為2200K N，要求樁端進入吃力層深度不小于1.5米，設(shè)計建議終壓力值按樁豎向承載力極限值的1.1倍控制，且復(fù)壓3次，穩(wěn)壓壓樁力不得小于終壓力，穩(wěn)壓壓樁的時間宜為5～10s。

此工程靜壓樁在試樁施工過程中，樁尖進入持力層深度不足甚至未進入持力層而達不到設(shè)計樁長的要求，而靜壓樁機的瞬間壓力遠超設(shè)計要求，終壓力達到1.2～1.3倍的樁豎向承載力極限值，靜載試驗反映亦能滿足設(shè)計承載力的要求，根據(jù)試樁情況及時調(diào)整了設(shè)計樁長。因此，作為一名結(jié)構(gòu)設(shè)計人員便會去思考靜壓樁的終壓力與樁的極限承載力的關(guān)系，尤其是終壓力可為估算和驗證樁的極限承載力提供重要參考，既能節(jié)省時間又能節(jié)約造價。

早期，一些工程技術(shù)人員對靜壓樁認識不足，認為只要靜壓樁的終壓力值達到設(shè)計要求的樁極限承載力即可停止壓樁，造成擅自改變設(shè)計要求導(dǎo)致了一些設(shè)計承載力不足的工程質(zhì)量事故。

林本海、王離（2004）[1]通過對廣州地區(qū)241根試樁資料進行分析，總結(jié)出經(jīng)驗公式：

短樁：6m≤L≤15m，Qu（=0.7～1.0）Pu

中長樁：15m≤L≤23m，Qu=（0.9～1.1）Pu

長樁：L≥23m，Qu（=1.05～1.25）Pu

劉俊龍（2005）[2]根據(jù)266根試樁資料，提出比值Qu/Pu隨樁長的變化規(guī)律并不明顯，持力層為黏土?xí)r比值Qu/Pu在0.88～2.57之間，平均值1.69；殘積土?xí)r比值Qu/Pu在0.86～2.87之間，平均值1.29；強風(fēng)化巖層時比值Qu/Pu在0.6～1.22之間，平均值1.0；砂性土?xí)r比值Qu/Pu在0.79～1.83之間，平均值1.17；礫砂層時比值Qu/Pu在0.8～1.67之間，平均值1.1。上述研究表明終壓力值與極限承載力之間存在著一定的聯(lián)系，但是比值范圍較大，且極限承載力大于和小于終壓力值的情形都存在，這阻礙了終壓力在估算承載力上的應(yīng)用。

根據(jù)以往的研究，終壓力和極限承載力之間最大的區(qū)別在于其各自與沉降量之間的相關(guān)程度存在差異。通常，在確定極限承載力時要滿足沉降量小于限值，而確定終壓力時卻一般不考慮沉降，對于短樁或有軟弱下臥層的樁往往因沉降量過大而導(dǎo)致靜載試驗確定的極限承載力值小于終壓力值，故而驗證了上述短樁的經(jīng)驗公式。有鑒于此，如若在確定終壓力時考慮沉降位移的大小，可使得終壓力估算極限承載力的可靠度大大提高。

終壓力值在一定程度上確實反映了樁的承載力，兩者之間具有線性關(guān)系，因此在設(shè)計和施工控制上可以根據(jù)終壓力值選取具有代表性的樁進行靜載試驗。當終壓力值離散型較大時，說明土質(zhì)變化較大，應(yīng)適當增加試樁數(shù)量；當終壓力值的離散型較小時，則可考慮適當減小試樁數(shù)量。如能充分利用終壓力提供的數(shù)據(jù)信息，即可實現(xiàn)在施工過程中及時調(diào)整樁長，或?qū)Σ糠植粷M足設(shè)計承載力要求的樁及時進行處理，這樣則可大大提高基樁的可靠性、降低成本、加快進度。

三、結(jié)束語

通過以上在施工中靜壓樁經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題的成因分析和解決辦法的探討，說明靜壓樁在工程應(yīng)用中遇到的問題具有其特殊性，作為設(shè)計人員的我們應(yīng)多從實踐中學(xué)習(xí)和總結(jié)。

[1]林本海，王離.靜壓樁承載性能的分析研究 [J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2004，25（3）：120-124.

[2]劉俊龍。靜力法沉樁的壓樁力與樁的極限承載力 [J].工業(yè)建筑，2005，35（3）：64-68.

[3]10G409，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁[S]. [4]JGJ94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].