靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)施工

關(guān)鍵詞 靜壓管樁；適用條件；管樁設(shè)計(jì)；施工控制；終壓力

　　1 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁發(fā)展概況

　　靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的使用是最早上海在20世紀(jì)60年代研究和應(yīng)用的。到了20世紀(jì)80年代，隨著壓樁機(jī)械的發(fā)展和環(huán)保意識的增強(qiáng)，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁得到了進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。而到了90年代，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁適用的建筑物不僅有多層和中高層，也可以在20-35層的高層建筑使用。目前在我國的大部分地區(qū)尤其是以武漢、上海、南京、廣州及珠江三角洲等地區(qū)應(yīng)用的較多。自2001年遼寧省引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)后，由于預(yù)應(yīng)力管樁具有施工工期短、承載力高及造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，得到了迅猛發(fā)展及推廣應(yīng)用。本文針對靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在設(shè)計(jì)和施工中存在的問題進(jìn)行了探討。

　　2 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的技術(shù)特點(diǎn)

　　靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在實(shí)踐應(yīng)用中解決了部分樁基礎(chǔ)施工無法克服的問題，在市區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等對振動、噪聲、污染有嚴(yán)格要求的地區(qū)取得了較好的成果。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在施工中利用了壓樁過程中的直觀性，解決了由于地質(zhì)條件的復(fù)雜而產(chǎn)生的不可預(yù)見性，從而為樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供了樁基承載能力的可靠性。

　　靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1）施工時(shí)噪聲小、振動小適合于在城市中和對噪聲有要求的區(qū)域內(nèi)的施工；2）施工過程中，樁身產(chǎn)生的應(yīng)力比錘擊法小，且在施工過程中不會出現(xiàn)拉應(yīng)力，因此可以減少樁的配筋，降低造價(jià)。3）管樁在工廠中制作，質(zhì)量安全可靠。在沉樁過程中可記錄壓樁全過程的壓樁力，有經(jīng)驗(yàn)的施工人員可根據(jù)終壓力、樁的入土深度及土質(zhì)情況比較準(zhǔn)確的估算處單樁承載力；4）施工速度快，工效高，工期短。

　　靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的缺點(diǎn)和局限性：對場地要求高，在新填土、淤泥及積水浸泡過的場地施工會造成機(jī)器下陷。存在一定的擠土效應(yīng)，在數(shù)量多布樁密集地區(qū)施工，會造成對旁邊樁和建筑物的危害。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在砂土地層施工時(shí)應(yīng)對壓樁的可行性應(yīng)進(jìn)行判斷。

　　3 靜力壓樁適用的條件

　　3.1 土層的性質(zhì)

　　靜力壓樁是依靠設(shè)備自身的重量克服壓樁阻力，將樁沉至持力層的。在沉樁前應(yīng)對土層的性質(zhì)進(jìn)行研究。對于高壓縮性粘土層或砂性較輕的軟粘土層，沉樁的成功率較高。而當(dāng)土層含有砂層時(shí)，需根據(jù)砂層的厚度、相對密度、壓樁能力等進(jìn)行綜合的

　　分析。

　　3.2 設(shè)備自身的能力

　　壓樁設(shè)備有輕重之分，一根樁能否被壓下去，與壓樁設(shè)備大小有很大關(guān)系。根據(jù)沈陽地區(qū)樁端為砂土層的情況，靜壓樁的壓入力與樁的極限承載力關(guān)系如下：

　　Qu=K·Q

　　式中：Qu—樁的極限承載力（kN）；

　　Q—壓入力（kN）；

　　K—與土層有關(guān)的系數(shù)。

　　靜壓樁的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：收集設(shè)計(jì)資料，選擇樁型，樁身設(shè)計(jì)，選擇樁端持力層，確定樁長、單樁承載力特征值、樁距、如何布樁，承臺設(shè)計(jì)等。

　　4.1 確定樁型

　　遼寧地區(qū)一般選用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。樁徑可視具體工程，一般選擇直徑300 mm~600 mm。同一工程中樁的規(guī)格、型號不應(yīng)太多，以免造成施工混亂。

　　4.2 樁端持力層的選擇

　　為了充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力管樁的高強(qiáng)度特性（混凝土等級為C80），通常要把樁壓到堅(jiān)硬的持力層來得到較大的端承力。深基礎(chǔ)滑動破壞面發(fā)生在樁底以上約6d和樁底以下約2.5d范圍內(nèi)，所以該范圍內(nèi)土層的性質(zhì)對樁的承載能力十分重要，要求嵌入堅(jiān)硬的巖石層。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（jGj94-2008），靜壓樁全截面嵌入持力層深度，對于粘性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，隨時(shí)土不宜小于1.0d。當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí)，樁端以下持力層的厚度不宜小于4d。靜壓樁能觀察到壓樁力，所以樁端進(jìn)入持力層的深度容易判斷。

　　4.3 確定樁長

　　確定樁長時(shí)要對靜壓樁穿透土層的能力，即沉樁可能性進(jìn)行預(yù)測，確定樁長，這樣既能保證樁的承載能力又能保證樁端嵌入持力層的深度�？筛鶕�(jù)不同地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)或靜力觸探試驗(yàn)，確定或預(yù)測樁長。

　　4.4 靜壓樁的豎向承載力

　　靜壓樁施工的最終壓力與周圍土壤的摩擦力和單樁承載力特征值是相關(guān)的。在樁周圍土壤為粘土、粉質(zhì)粘土等固結(jié)系數(shù)較高的時(shí)，靜壓樁最終獲得的極限承載力會比壓樁時(shí)的最終壓力高出很多（有時(shí)達(dá)到2倍以上），這種程度與土的性質(zhì)、樁長、樁間距、固結(jié)時(shí)間等因素有關(guān)。在砂層中成樁時(shí)，由于砂層的滲透系數(shù)較大，沉樁產(chǎn)生的孔隙水壓力迅速消散，壓樁阻力隨樁入土的深度增大而增大。當(dāng)以砂層為持力層時(shí)，在終壓力作用下，砂顆粒之間的咬合和摩擦作用提供的反作用力使樁處于動平衡狀態(tài)。卸載后一定時(shí)間內(nèi)砂粒之間會產(chǎn)生部分錯(cuò)動，顆粒重新排列，樁端阻力和樁側(cè)阻力會有所降低，樁的極限承載力可能會比終壓力小。一般地基往往是介于粘性土層與砂性土層之間。單樁極限承載能力是對土體的相對穩(wěn)定的長期抗力檢測，而沉樁的終壓力實(shí)際上反映的是土體對樁的短時(shí)間的抗力�？梢詫⒔K壓力看作是廣義的零時(shí)刻的極限承載力。

　　4.5 樁數(shù)和樁距

　　靜壓樁是擠土樁，如果布樁過密，先壓入的樁就有可能受后壓入的樁的影響而被拱起來，因此嚴(yán)格按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（jGj94-2008）規(guī)定的樁距來布樁。在有條件的樁施工時(shí)，應(yīng)跳花施工，待第一批樁澆灌混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后，再施工相鄰樁。

　　5 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工

　　液壓樁機(jī)對樁的壓力通常是由水平方向的液壓千斤頂來完成的，稱為抱壓式或抱箍式。在抱壓處樁體受力處于復(fù)雜三維應(yīng)力狀態(tài)，在壓樁力較大時(shí)可能對樁頭、樁身產(chǎn)生破壞。因此對于預(yù)應(yīng)力管樁樁身允許的壓力為：

　　Pjmax≤0.45（fck-σpc）A

　　式中：fck—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

　　σpc—混凝土有效預(yù)加應(yīng)力（kPa）。

　　一般情況下，除保證樁長及樁尖入持力層深度應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)要求外，還要控制終壓值Q的大小。這種關(guān)系與工程地質(zhì)構(gòu)造情況關(guān)系較大，與樁的長度以及所在的持力層關(guān)系也有一定關(guān)系。

　　6 結(jié)束語

　　靜壓管樁技術(shù)在我省的應(yīng)用時(shí)間較短，靜壓管樁工程尚處于實(shí)踐階段，但隨著靜壓管樁技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，以及人們對靜壓管樁的理論研究和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，相信靜壓管樁技術(shù)將會不斷地得被提高。

　　參考文獻(xiàn)

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