預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在鐵路橋涵中的應(yīng)用

 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在鐵路橋涵中的應(yīng)用

　　【摘要】：本文通過(guò)借鑒以往建筑領(lǐng)域的PC管樁應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工中的一些實(shí)際情況歸納總結(jié)了PC管樁在鐵路橋涵中的一些基本的設(shè)計(jì)施工理念和方法

　　【關(guān)鍵詞】：錘擊法，靜壓法，貫入度，終壓力，靜載試驗(yàn)

　　1、前言

　　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡(jiǎn)稱(chēng)PC管樁）因具有質(zhì)量可靠、造價(jià)適中、施工快捷、檢測(cè)方便、對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，在我國(guó)建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的高速發(fā)展，PC管樁也逐漸在鐵路路基、橋涵基礎(chǔ)處理中得到推廣。

　　2、錘擊法和靜壓法

　　鐵路橋涵預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和地質(zhì)條件確定樁所需要的容許承載力[P]及樁長(zhǎng)(參見(jiàn)《鐵路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的打入樁相關(guān)公式),一般鐵路橋涵樁基礎(chǔ)都是以樁長(zhǎng)和標(biāo)高控制，但對(duì)于PC管樁基礎(chǔ)，由于我們不能較直觀(guān)的判斷其地質(zhì)條件，我們還需根據(jù)不同的施工方法確定其相關(guān)的控制參數(shù)，目前應(yīng)用較廣泛的有錘擊法和靜壓法二種。

　　1) 錘擊法

　　錘擊法施工是通過(guò)打樁機(jī)的樁錘的沖擊力將管樁打入土中的一種工藝，其具有施工靈活、樁機(jī)對(duì)地基耐壓力要求低、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是對(duì)周?chē)�地基、建筑物擾動(dòng)較大、存在噪音污染等。

　　如采用錘擊法施工則應(yīng)利用相關(guān)的打樁公式確定其最后貫入度e，打樁進(jìn)行到所得貫入度（可取最后10擊的沉入值的平均值）等于或下于此貫入度為收錘標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)將我國(guó)PC管樁基礎(chǔ)工程中常用的打樁公式介紹如下：

　�、� 格爾塞萬(wàn)諾夫打樁公式　          

　　Pu—樁的極限承載力(KN),Pu=2*[P]

　　n—根據(jù)樁身材料和樁墊所定的系數(shù),可取n＝1500

　　A—樁的橫截面積[cm2]

　　Q—樁錘重量[N]，落錘取其全重，單動(dòng)汽錘取其錘擊部分的重量

　　q—樁重[N],包括送樁、樁帽及樁錘非錘擊部分的重量

　　k—恢復(fù)系數(shù)，可取K=0.4

　　H—樁錘的下落高度[cm]

　　② 海利打樁公式　                

　　W—一次沖擊能[N•cm]

　　—錘擊效率，按下列公式計(jì)算：

　　C—樁、樁帽和土的彈性壓縮模量之和

　　（其余參數(shù)含義及取值參見(jiàn)公式①）

　　工程實(shí)例：某鐵路橋設(shè)計(jì)采用φ50cm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)

　　20m，單樁容許承載力[P]＝800KN，施工時(shí)采用50KN柴油打樁機(jī)，落錘高度H=200cm；分別采用上述兩種打樁公式計(jì)算得最后貫入度e分別為2.11cm和2.18cm，結(jié)果比較接近，最后貫入度e采用2cm控制；首先施工2根對(duì)角樁，樁長(zhǎng)施工至25m時(shí)達(dá)到要求，然后按照設(shè)計(jì)容許承載力進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，均合格。

　　2) 靜壓法

　　靜壓法施工是通過(guò)壓樁機(jī)的自重和樁架上的配重作反力將預(yù)應(yīng)力混凝土管樁壓入土中的一種工藝，在沉樁過(guò)程中，壓樁力可直觀(guān)、安全、準(zhǔn)確地讀出并自動(dòng)記錄下來(lái)，因而對(duì)管樁的承載力控制及判斷精確度高，并且還具有對(duì)周?chē)�環(huán)境影響小、施工應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。

　　采用靜壓法施工時(shí)其主要控制參數(shù)為終壓值；以往一般簡(jiǎn)單的把終壓力值取為2倍的[P]，即認(rèn)為終壓力值與樁的極限承載力是相等的，但根據(jù)建筑工程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同樁長(zhǎng)、土質(zhì)應(yīng)區(qū)別對(duì)待，對(duì)于樁長(zhǎng)較短、地基以淤泥或砂成為主或者持力層遇水崩解或軟化時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大終壓力值，由于鐵路工程的重要性和地質(zhì)條件的多樣性，我們可以較保守的將預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工終壓力值取為2.5倍的[P]。

　　工程實(shí)例：某鐵路涵洞設(shè)計(jì)采用φ50cm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為11m，單樁容許承載力[P]=720KN,采用靜壓法施工，終壓力值取1800KN，施工壓力統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表：　                　　

　　從上表我們可以看出，當(dāng)施工到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高時(shí)，基本剛好達(dá)到終壓力值；同樣，施工完成之后進(jìn)行靜載荷實(shí)驗(yàn)，結(jié)果均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

　　終上所述，我們可以看出控制錘擊法施工的最后貫入度e主要由PC管樁的單樁承載力[P]和施工機(jī)械的型號(hào)決定，而由于鐵路橋涵工程具有線(xiàn)路里程長(zhǎng)、工點(diǎn)多的特殊性，在設(shè)計(jì)圖紙中是不可能準(zhǔn)確確定最后貫入度e值的，即便是到了施工階段，所使用的打樁機(jī)型號(hào)也不可能統(tǒng)一，這樣就會(huì)給設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等各方面造成較多麻煩；而靜壓法施工的終壓值基本上可以比較簡(jiǎn)單的由單樁容許承載力[P]確定，并且其在施工過(guò)程中的控制也比較簡(jiǎn)單；并且根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)錘擊法施工由于其沖擊力較大，如操作不當(dāng)容易使樁頭、樁身、接頭等薄弱處產(chǎn)生裂紋，影響樁身質(zhì)量，施工中對(duì)周?chē)�土體的擾動(dòng)相對(duì)靜壓法也要大，對(duì)承載力的控制往往不會(huì)很準(zhǔn)確，容易造成超打，筆者在實(shí)際工程中就發(fā)現(xiàn)如采用錘擊法施工樁長(zhǎng)往往會(huì)長(zhǎng)于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，所以建議鐵路橋涵的管樁基礎(chǔ)優(yōu)先采用靜壓法施工。

　　3、靜載荷實(shí)驗(yàn)

　　由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)參數(shù)取值目前尚無(wú)明確的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，管樁

　　施工的最后貫入度及終壓力值均與其所處的地質(zhì)環(huán)境有一定的關(guān)系，所以無(wú)論是采用錘擊法或者是靜壓法施工，設(shè)計(jì)得出的樁長(zhǎng)、貫入度e或終壓力值只能作為參考，不能單以某項(xiàng)值控制，樁基施工前還應(yīng)采用靜載荷實(shí)驗(yàn)確定其單樁承載力，來(lái)驗(yàn)證之前的設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理、可靠。

　　一般建筑規(guī)范上規(guī)定每個(gè)單體工程或同一條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的1％，并不少于3根，但對(duì)于鐵路橋涵而言則不大適用，由于鐵路橋梁每個(gè)單體工程的樁基承載力、樁長(zhǎng)均不一致，總樁數(shù)較少，如每個(gè)單體工程均試驗(yàn)3根樁費(fèi)用太高，并對(duì)施工周期有較大影響；根據(jù)管樁的特點(diǎn)，我們可靈活的將地質(zhì)情況類(lèi)似，樁長(zhǎng)相差不大的作為一個(gè)試驗(yàn)批，以驗(yàn)證之前計(jì)算取值的合理性為主。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　鐵路橋涵管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工相關(guān)理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)壳斑�不大成熟，目前還必

　　須從其它領(lǐng)域的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中加以借鑒，但其中又有著較為微妙的區(qū)別，需要我們工程技術(shù)人員細(xì)心把握；隨著預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在鐵路領(lǐng)域的廣泛使用和發(fā)展，其應(yīng)用技術(shù)一定會(huì)得到不斷的完善。