林慧/江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)研究院

介紹了靜壓樁的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合分析靜壓樁在施工中的受力情況、擠土變形機(jī)理，通過工程實(shí)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(dòng)小、施工速度快、工期短、污染小等優(yōu)點(diǎn)，且靜壓樁施工時(shí)同時(shí)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(yàn)證樁的極限承載力提供重要參考依據(jù)。同時(shí)，選用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁作為建筑物基礎(chǔ)，具有工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠、檢測(cè)方便等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)的選型。

一、靜壓樁的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）主要優(yōu)點(diǎn)

靜壓樁在施工時(shí)具有噪音低、振動(dòng)小、速度快、無污染的優(yōu)點(diǎn)，適合在城市和其它對(duì)噪音、振動(dòng)有限制要求的工程場(chǎng)地運(yùn)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(shí)間限制，接樁方便。

（二）主要缺點(diǎn)

靜壓樁的施工對(duì)場(chǎng)地要求較高，特別是較大噸位的壓樁機(jī)，在回填土、淤泥土、積水浸泡過得場(chǎng)地施工會(huì)出現(xiàn)機(jī)械下陷情況，從而可能會(huì)導(dǎo)致樁身彎曲斷裂；同時(shí)壓樁機(jī)壓樁過程具有擠土效應(yīng)，對(duì)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(jī)械下陷

針對(duì)某些場(chǎng)地土承載力不滿足壓樁機(jī)械著地壓力的情況，施工中宜選取大小適合的壓樁機(jī)，使得其著地壓力小于淺層土的承載力；當(dāng)淺層土承載力不能滿足時(shí)，可回填碎石或建筑磚渣土并進(jìn)行輾壓，以改善淺層土的承載力從而避免發(fā)生壓樁機(jī)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(dāng)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(shí)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(cè)判定樁身上浮影響樁的承載力，在壓樁機(jī)未離場(chǎng)的情況下，通常采取復(fù)壓是一種有效的補(bǔ)救措施；如果壓樁機(jī)已離場(chǎng)，可采用高壓灌注水泥漿補(bǔ)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(dòng)，地表隆起，必將對(duì)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(huì)對(duì)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?yàn)橄冉ㄖ镏虚g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(jìn)度和進(jìn)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(qiáng)建筑物和地下管線的監(jiān)測(cè)工作。

（四）終壓力與極限承載力的相互關(guān)系

工程實(shí)例：南昌市某九年制學(xué)校項(xiàng)目，與某重點(diǎn)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(qiáng)混凝土管樁（PHC樁）。樁端持力層為礫砂層，樁徑Φ400，A型，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)16米，十字樁尖。場(chǎng)

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(jìn)入吃力層深度不小于1.5米，設(shè)計(jì)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(shí)間宜為5～10s。

此工程靜壓樁在試樁施工過程中，樁尖進(jìn)入持力層深度不足甚至未進(jìn)入持力層而達(dá)不到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的要求，而靜壓樁機(jī)的瞬間壓力遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)要求，終壓力達(dá)到1.2～1.3倍的樁豎向承載力極限值，靜載試驗(yàn)反映亦能滿足設(shè)計(jì)承載力的要求，根據(jù)試樁情況及時(shí)調(diào)整了設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。因此，作為一名結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員便會(huì)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(yàn)證樁的極限承載力提供重要參考，既能節(jié)省時(shí)間又能節(jié)約造價(jià)。

早期，一些工程技術(shù)人員對(duì)靜壓樁認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為只要靜壓樁的終壓力值達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁極限承載力即可停止壓樁，造成擅自改變?cè)O(shè)計(jì)要求導(dǎo)致了一些設(shè)計(jì)承載力不足的工程質(zhì)量事故。

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

短樁：6m≤L≤15m，Qu（=0.7～1.0）Pu

中長(zhǎng)樁：15m≤L≤23m，Qu=（0.9～1.1）Pu

長(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)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(shí)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(shí)要滿足沉降量小于限值，而確定終壓力時(shí)卻一般不考慮沉降，對(duì)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(yàn)確定的極限承載力值小于終壓力值，故而驗(yàn)證了上述短樁的經(jīng)驗(yàn)公式。有鑒于此，如若在確定終壓力時(shí)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(shí)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(jì)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(jìn)行靜載試驗(yàn)。當(dāng)終壓力值離散型較大時(shí)，說明土質(zhì)變化較大，應(yīng)適當(dāng)增加試樁數(shù)量；當(dāng)終壓力值的離散型較小時(shí)，則可考慮適當(dāng)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(shí)現(xiàn)在施工過程中及時(shí)調(diào)整樁長(zhǎng)，或?qū)Σ糠植粷M足設(shè)計(jì)承載力要求的樁及時(shí)進(jìn)行處理，這樣則可大大提高基樁的可靠性、降低成本、加快進(jìn)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(jì)人員的我們應(yīng)多從實(shí)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(bào)，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].