肖臣龍 何煥行

摘 要：本文通過杭州部分位于飽和粉土和砂土的預(yù)應(yīng)力管樁靜載荷試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)錘擊法施工的樁承載力較低。認(rèn)為施工中的錘擊振動(dòng)造成飽和粉土、砂土的液化，液化土通過開口的樁底涌入管內(nèi)，樁端土和樁側(cè)土密度不如靜壓樁和閉口樁。樁側(cè)阻力較低、樁端阻力較低和樁端閉塞效應(yīng)較低是這些樁承載力較低的主要原因。

關(guān)鍵詞：管樁；砂土；粉土；承載力

近年來在杭州的濱江、蕭山和下沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，有一部分樁端持力層位于粉土和砂土中的預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力偏低許多，不能滿足設(shè)計(jì)要求，造成工程延誤，造價(jià)提高。筆者從其地質(zhì)條件、施工方法和樁型特點(diǎn)幾方面分析出現(xiàn)問題的原因。以求拋磚引玉，共同探討，以免類似問題不斷發(fā)生，使兩地乃至相似地質(zhì)條件的工程建設(shè)能夠順利進(jìn)行。

1 地質(zhì)條件與樁的特點(diǎn)

1.1 兩地的地質(zhì)條件

杭州的濱江區(qū)、蕭山區(qū)和下沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)位于錢塘江南北兩岸，地下水位埋藏較淺，上部15～20m為全新世錢塘江沖積形成的粉土和粉砂，飽和，稍密～中密，多數(shù)在7度地震作用下為輕微液化或不液化。在粉土和粉砂的下部往往分布有一定厚度的軟土，所以對(duì)荷重不大的建筑物，多采用短樁，以粉土、粉砂作為樁端持力層。

1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁特點(diǎn)

盡管粉土、粉砂密度不均，但在一個(gè)建筑場(chǎng)地內(nèi)水平向分布還比較均勻。早期采用的沉管灌注樁和預(yù)制短樁等都采用密實(shí)度較好的亞層作樁端持力層，并取得大量成功的經(jīng)驗(yàn)。近年來，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁因其工業(yè)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量可靠，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，品種規(guī)格多，大量替代了沉管灌注樁和預(yù)制樁。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與其它樁相比有許多不同之處，但最大的不同之處是樁身空心。

1.3 兩地部分試樁比較

在上述地區(qū)的粉土、粉砂中采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁不乏大量成功的實(shí)例，但也時(shí)而出現(xiàn)不能滿足設(shè)計(jì)要求的情況。如果比較這些工程的地質(zhì)條件，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其并無較大的差異，從設(shè)計(jì)采用的承載力上也無不合理之處。是何原因造成預(yù)應(yīng)力管樁承載力相差如此之大？

我們將收集到的部分試樁的樁長、樁徑、施工方法和試驗(yàn)得到的極限承載力列入表1。

表中單樁豎向靜載荷試驗(yàn)達(dá)到極限承載力的樁即承載力明顯偏低的樁，其承載力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這些樁有如下共同特性：

（1）樁身為開口預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁長較短；

（2）樁基采用錘擊法施工；

（3）樁端土和樁側(cè)土為飽和粉土、粉砂。

2 承載力差異原因分析

2.1 沉樁后粉土、砂土的密度變化不同

由于土的液化特性，所以施工方法不同可能是造成樁承載力明顯差異的主要原因。

根據(jù)以上分析，如樁的面積置換率相同，采用不同樁型和不同施工方法后樁側(cè)土密度提高的順序是：靜壓實(shí)心樁或封口管樁最高，錘擊實(shí)心樁和靜壓開口管樁次之，錘擊開口管樁最低。

2.2 管內(nèi)土塞效應(yīng)的不同

靜壓法施工，由于需要克服土的阻力，方能將樁送到指定持力層，沉樁過程，土塞在端阻力作用下擠密，呈超固結(jié)狀態(tài)。一般來說壓樁過程，就是土塞逐漸形成并與樁端土匹配的過程，隨著停歇的時(shí)間增加，土塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加，土塞完全能勝任阻擋樁端土進(jìn)入的重任。即土塞效應(yīng)系數(shù)應(yīng)可以接近1。

錘擊法施工，由于錘擊過程中管內(nèi)的土始終處于液化狀態(tài)，土的固結(jié)不如靜壓樁。尤其是液化的粉土、砂土，打樁結(jié)束后在重力作用下沉淀，由于時(shí)間短，甚至連正常固結(jié)的都達(dá)不到。盡管樁端土大量涌入，形成的土塞很長，但土塞效應(yīng)系數(shù)遠(yuǎn)小于1。

土塞效應(yīng)不同是承載力不同的原因之一。

3 結(jié)論與建議

粉砂和粉土中的預(yù)應(yīng)力管樁，其單樁豎向承載力與土性有關(guān)外，還與開口與否，布樁密度和施工方法有關(guān)。錘擊法施工開口樁，承載力偏低。如要獲得較高的承載力，應(yīng)以靜壓法為好，或采用閉口樁。另外，處于群樁中的單樁，其單樁豎向承載力試驗(yàn)結(jié)果會(huì)較高，如果在密實(shí)度不高的粉砂、粉土中僅打入一根樁進(jìn)行試驗(yàn)，單樁豎向承載力一般較低。

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