預(yù)應(yīng)力管樁沉樁過程中的常見問題分析及施工處理措施

呂才能　馮慶華

摘要:本文論述了預(yù)應(yīng)力管樁工程試樁過程中的常見問題并結(jié)合工程實例重點從勘察、施工等不同角度分析其原因,給施工沉樁提出一些處理措施,從而更好地的提高樁基施工的質(zhì)量,為工程建設(shè)服務(wù)。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力管樁試樁壓樁力質(zhì)量控制

0 引言

近來年,預(yù)應(yīng)力管樁在建筑工程基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用越來越多,其自身的優(yōu)點已得到了許多設(shè)計、施工、建設(shè)等單位的認(rèn)可。預(yù)應(yīng)力管樁具有規(guī)格化生產(chǎn)、成樁質(zhì)量易于控制和檢查,施工周期較短,沉樁質(zhì)量比砼灌注樁有保證,經(jīng)濟(jì)性較實心方樁好,施工現(xiàn)場噪音小、對環(huán)境污染小、振動小、檢測方便等特點。蘇州、無錫地區(qū)已有很多工程的成功經(jīng)驗,但試樁和施工沉樁中經(jīng)常出現(xiàn)異常情況(貫入困難、壓樁力達(dá)不到設(shè)計值、樁身砼承受不住壓應(yīng)力而被壓壞等情況),作者作為一名巖土工程勘察技術(shù)人員,通過許多工程的實踐,從巖土工程勘察角度分析其原因,給施工沉樁提出一些處理措施,從而更好地提高樁基施工的質(zhì)量,為工程建設(shè)服務(wù)。

1 沉樁機(jī)理

沉樁施工時,樁尖“刺入”土體中時原狀土的初應(yīng)力狀態(tài)受到破壞,造成樁尖下土體的壓縮變形,土體對樁尖產(chǎn)生相應(yīng)阻力,隨著樁貫入壓力的增大,當(dāng)樁尖處土體所受應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度時,土體發(fā)生急劇變形而達(dá)到極限破壞,土體產(chǎn)生塑性流動(粘性土)或擠密側(cè)移和下拖(砂土),在地表處,粘性土體會向上隆起,砂性土則會被拖帶下沉。在地面深處由于上覆土層的壓力,土體主要向樁周水平方向擠開,使貼近樁周處土體結(jié)構(gòu)完全破壞。由于較大的輻射向壓力的作用也使鄰近樁周處土體受到較大擾動影響,此時,樁身必然會受到土體的強(qiáng)大法向抗力所引起的樁周摩阻力和樁尖阻力的抵抗,當(dāng)樁頂?shù)撵o壓力大于沉樁時的這些抵抗阻力,樁將繼續(xù)“刺入”下沉。反之,則停止下沉。

2 工程實例

某高層4#、5#住宅樓22層,長32米、寬13.6米;6#住宅樓22層,長57米、寬13.6米,位于無錫市北塘區(qū),為舊房拆遷場地,設(shè)計采用Ф500砼管樁,樁長32米和38米,持力層選用⑥-5粉砂夾粉土層及⑦-1粉質(zhì)粘土層。

2.1 地基土分層如下(見表1):

2.2 試樁情況說明及原因分析

2.2.1 按程序計劃先打試樁,試樁數(shù)量由設(shè)計單位、建設(shè)單位等各方確定,4#樓、5#樓、6#樓各二根。根據(jù)巖土工程勘察報告及設(shè)計要求,4#樓、5#樓的持力層為⑥-5粉砂夾粉土層,樁長32米;6#樓的樁尖持力層因⑥-5粉砂夾粉土層厚度往東逐漸變薄,不能滿足設(shè)計要求,設(shè)計選?、?1層粉質(zhì)粘土層作為樁尖持力層,樁長38米。

2.2.2 試樁情況介紹:C56#孔試樁壓樁力為4092KN,進(jìn)入持力層約2.2米;C67#孔試樁壓樁力為4464KN,進(jìn)入持力層約3.0米;C58#孔試樁壓樁力為4836KN,進(jìn)入持力層約3.5米;C67#孔試樁壓樁力為4464KN,進(jìn)入持力層約3.0米;C77#孔試樁壓樁力為4650KN,進(jìn)入持力層約5.0米,出現(xiàn)樁被壓壞;C47#孔試樁壓樁力為2952KN,進(jìn)入持力層約5.0米。

2.2.3 情況說明及原因分析:按巖土工程勘察報告提供的樁周土摩阻力及樁端土的端阻力,根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(94-2008)計算的各試樁單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)力,大部分樁的實際承載力均大于《規(guī)范》計算值,部分相差較大,少部分樁的實際承載力小于《規(guī)范》計算值,對樁的施工控制提出了難題,建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位討論多次,我從勘察的角度提出了如下的觀點:由于本工程區(qū)下伏主要為粘性土且部分為軟土,樁在施工過程中將不可避免地擾動樁周土,降低土體強(qiáng)度,超孔隙水壓力上升引起樁的承載力下降,以高靈敏度飽和粘性土的摩擦樁最明顯。隨著休止時間的增加,土體重新固結(jié),土體強(qiáng)度逐漸恢復(fù)提高,樁的承載力也逐漸增加。研究資料表明,時間效應(yīng)可使樁的承載力比初始值增長40%-400%。其變化規(guī)律一般是初期增長速度較快,隨后漸慢,待達(dá)到一定時間后趨于穩(wěn)定,其增長的快慢和幅度與土性和類別有關(guān)。

3 結(jié)論與建議

3.1 選擇合適的施工機(jī)械,施工前認(rèn)真研究設(shè)計圖紙和地質(zhì)報告,選擇壓樁機(jī)時,要核算壓樁力,并建議參考下表選用(見表2):

3.2 靜力壓樁工程在施工過程中盡可能縮短停止時間。施工過程中由于沉樁擾動樁周土,使土的結(jié)構(gòu)破壞,使此時的壓樁側(cè)阻力減小為殘余應(yīng)力,若停頓時間太長,就會使樁周土重塑,壓樁力常常會大幅度上升,造成壓樁力過大甚至無法壓入。

3.3 控制沉樁順序和接樁位置,在飽和土中密集沉樁時,由于擠土效應(yīng)明顯,后打的樁沉樁越來越困難,故應(yīng)遵命從內(nèi)到外的原則排定沉樁順序,最大限度地降低擠土效應(yīng)。當(dāng)遇有密實度較好的砂夾層時,應(yīng)避免接樁時樁尖停在砂夾層中致使壓樁困難,必要時應(yīng)與設(shè)計人員協(xié)商調(diào)整樁的分節(jié)長度。當(dāng)在較好的土層中沉樁時,如樁較密集,可根據(jù)樁長的不同采取先引孔后沉樁的辦法以減少擠土效應(yīng)和對周邊建筑物等的影響。沉樁應(yīng)采用壓樁力和樁長雙向控制。

3.4 由于目前高層建筑樁長一般較長,工期要求不允許用鉆孔灌注樁,沉樁可能會困難,施工中常采用引孔壓樁,根據(jù)成功經(jīng)驗,引孔孔徑應(yīng)比樁徑小50-100mm,深度是樁長的(1/3-1/2)L,引孔應(yīng)隨引隨壓,中間間隔時間不宜過長。

參考文獻(xiàn):

[1]巖土工程勘察規(guī)范.(GB 50021-2001).

[2]建筑樁基技術(shù)規(guī)范.(94-2008).

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[4]建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范.(JGJ 106-2003).

[5]樁基工程手冊編寫委員會:樁基工程手冊.中國建筑工業(yè)出版社.1995.