濱海新區(qū)PHC管樁應(yīng)用淺析

郭紹強(qiáng)

（天津大成國(guó)際工程有限公司，天津，300457）

濱海新區(qū)PHC管樁應(yīng)用淺析

郭紹強(qiáng)

（天津大成國(guó)際工程有限公司，天津，300457）

天津?yàn)I海新區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，其特點(diǎn)為地下水位高、土層孔隙率、含水率、地勢(shì)平坦和標(biāo)高偏低，多為陸海相沉積軟土，建筑基礎(chǔ)形式常采用樁基礎(chǔ)，并以預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁較為常見(jiàn)，但由于大厚度淤泥層和局部硬夾層的存在，常因施工及設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致樁基承載力不足、廢樁、斷樁等問(wèn)題,通過(guò)闡述工程實(shí)踐遇到的問(wèn)題，分析出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因，并結(jié)合本地實(shí)際提出設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁；靜壓樁；樁基檢測(cè)；深厚軟土層

一、引言

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁（PHC）在天津地區(qū)應(yīng)用廣泛，濱海新區(qū)新建的單層、多層住宅及廠房均采用此類樁型，天津本地生產(chǎn)廠家也較多，適于天津開(kāi)發(fā)區(qū)工程項(xiàng)目建設(shè)周期緊、成本控制嚴(yán)的實(shí)際情況。PHC管樁具有工廠化生產(chǎn)、造價(jià)低廉、穿透能力強(qiáng)、單樁豎向承載力高、耐久性好、施工工期短及施工現(xiàn)場(chǎng)整潔等優(yōu)點(diǎn)，但是在施工過(guò)程中，常出現(xiàn)樁頭暴裂、樁偏位、樁身偏斜等質(zhì)量問(wèn)題，且時(shí)有檢測(cè)出Ⅲ、Ⅳ類樁，出現(xiàn)問(wèn)題后設(shè)計(jì)部門(mén)處理困難。另外，濱海新區(qū)區(qū)內(nèi)塘沽、漢沽及開(kāi)發(fā)區(qū)西區(qū)地下水多屬弱堿性水，PH值介于7.1～8.5之間，場(chǎng)地地下水干濕交替作用下對(duì)混凝土及混凝土中的鋼筋都具有腐蝕性，影響結(jié)構(gòu)耐久性。如果設(shè)計(jì)人忽視了基礎(chǔ)部分防腐及預(yù)防混凝土堿集料反應(yīng)，施工時(shí)不按照?qǐng)D紙、規(guī)范要求進(jìn)行防腐處理，很可能導(dǎo)致工程缺陷，很難保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在建筑合理使用年限內(nèi)不出現(xiàn)問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視建筑基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)合工程所在地區(qū)實(shí)際情況和習(xí)慣做法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下考慮設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性。

二、濱海地區(qū)PHC管樁應(yīng)用

隨著天津市濱海新區(qū)發(fā)展納入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃，建設(shè)項(xiàng)目紛紛上馬，濱海建設(shè)正如火如荼地進(jìn)行中，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁因其諸多優(yōu)點(diǎn)成為設(shè)計(jì)首選。以我院近幾年的項(xiàng)目為例，多層住宅、公建基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)時(shí)采用PHC管樁，小高層住宅進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，受工程造價(jià)及場(chǎng)地、環(huán)保等因素的影響，基礎(chǔ)選型時(shí)方案也多采用錘擊或靜壓法施工的PHC管樁。但是，根據(jù)我院統(tǒng)計(jì)分析所做項(xiàng)目基礎(chǔ)檢測(cè)報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)情況，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁在實(shí)際工程運(yùn)用中還存在有一些問(wèn)題，部分可能是我們自身技術(shù)水平所限，特在本文中提出討論，以使今后設(shè)計(jì)更加安全合理。本文不足之處，望不吝賜教。本文列舉部分項(xiàng)目存在的問(wèn)題，僅做技術(shù)探討之用。

1、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁（PHC）優(yōu)點(diǎn)：

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁為工廠化生產(chǎn)，強(qiáng)度高，質(zhì)量好。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁（PHC）是我國(guó)引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)而研究開(kāi)發(fā)的一種預(yù)制樁型，產(chǎn)品均按照《GB 13476-2009 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》設(shè)計(jì)制造。它具有：工廠流水線生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；樁身混凝土強(qiáng)度高，耐錘打性好，貫穿能力強(qiáng)；單樁承載力高等優(yōu)點(diǎn)。施工期間進(jìn)度快，場(chǎng)地適應(yīng)性好，在市內(nèi)居住區(qū)可采用靜壓法施工，施工噪音、廢水等污染較少。

2、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁（PHC）在天津?yàn)I海地區(qū)應(yīng)用存在的問(wèn)題：

（1）PHC樁在土體有腐蝕性地區(qū)應(yīng)慎用。

天津?yàn)I海地區(qū)屬海泥長(zhǎng)期淤填而成的軟土地層，海水鹽類長(zhǎng)期滲透蓄積，地下水對(duì)混凝土構(gòu)筑物有較強(qiáng)的腐蝕性，主要為硫酸鹽腐蝕、鎂鹽腐蝕和氮離子腐蝕，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)重視基礎(chǔ)部分的防腐問(wèn)題，按照《工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-2008）的相關(guān)要求嚴(yán)格采取防腐措施。PHC樁不得用于對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土有強(qiáng)腐蝕性的場(chǎng)地。用于中、軟腐蝕環(huán)境應(yīng)采用防護(hù)措施，如使用特種抗腐蝕材料或摻入防腐外加劑等，管樁壁厚不應(yīng)小于80mm，樁身抗?jié)B等級(jí)應(yīng)≥S10,且選用樁徑應(yīng)大于400mm的樁型。另外，我院以前設(shè)計(jì)圖紙要求采用抗硫酸水泥，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)特種水泥生產(chǎn)采購(gòu)困難，該設(shè)計(jì)要求可操作性差，因此，我院設(shè)計(jì)要求以控制混凝土的最小水泥用量、最大水灰比和C3A含量為主，選擇樁型時(shí)保證樁身混凝土保護(hù)層厚度，針對(duì)地下不同的腐蝕介質(zhì)采取相應(yīng)防護(hù)措施，保證基礎(chǔ)穩(wěn)固安全。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在以下條件下不應(yīng)使用：

a. 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土有強(qiáng)腐蝕性的場(chǎng)地，

b. 地下存在軟硬夾層或持力層起伏較大、坡度大于5%的場(chǎng)地。

c. 無(wú)地下室（半地下室）且在承臺(tái)周邊存在軟弱土層的小高層建筑，

d. 有一層地下室且在地下室周邊存在軟弱土層的高層建筑（16層以上）。

e. 塘沽地區(qū)的Ⅳ類場(chǎng)地（介于Ⅲ、Ⅳ類之間的按照Ⅳ類場(chǎng)地考慮）。

（2）PHC樁濱海地區(qū)使用應(yīng)切合本地實(shí)際。

濱海地區(qū)軟土地區(qū)適宜PHC樁型的應(yīng)用，但應(yīng)認(rèn)真分析場(chǎng)地土層分布，避免在有堅(jiān)硬夾層的場(chǎng)地上使用PHC樁。以我院承接的某休閑會(huì)所設(shè)計(jì)為例，該工程為“一”字型建筑，長(zhǎng)度近一百米，場(chǎng)地內(nèi)粉土層間有東高西低的堅(jiān)硬夾層分布且有較大起伏，建設(shè)單位為節(jié)省勘察費(fèi)用而沒(méi)有采納我院針對(duì)特殊地質(zhì)條件進(jìn)行補(bǔ)充勘察的建議，結(jié)果導(dǎo)致打樁施工時(shí)沉樁困難，部分樁位有效樁長(zhǎng)無(wú)法到達(dá)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，靜壓樁機(jī)增加配重后仍無(wú)法壓穿硬質(zhì)夾層，樁底標(biāo)高與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)普遍相差2～3米。雖然根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與勘察部門(mén)協(xié)商修改了設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，認(rèn)定該夾層厚度大且無(wú)軟弱下臥層,可以作為管樁持力層，且經(jīng)檢測(cè)后樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，但是我們反思整個(gè)過(guò)程，該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)確實(shí)有不足之處。設(shè)計(jì)人員沒(méi)有認(rèn)真分析地勘報(bào)告的疏漏之處，對(duì)地層中層面標(biāo)高有起伏的硬質(zhì)夾層沒(méi)有引起足夠重視，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到地層標(biāo)高差異及硬夾層對(duì)樁基施工的影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)失誤。一方面，設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持現(xiàn)場(chǎng)按照規(guī)范要求補(bǔ)充勘察孔點(diǎn)，提供可靠設(shè)計(jì)依據(jù)，并在現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)行試沉樁，待檢測(cè)完成后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是否合理，避免設(shè)計(jì)浪費(fèi)及安全隱患。另一方面，部分樁位樁機(jī)未送樁就位，需要大量截樁，這對(duì)于PHC樁的承載力和耐久性是有一定影響的，必須嚴(yán)格執(zhí)行天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)規(guī)程》（DB29-110-2010）[1]的規(guī)定，采用靜載試驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)所需的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力、單樁水平承載力驗(yàn)收檢測(cè)，抽檢樁數(shù)不應(yīng)少于總樁數(shù)的2%，且不少于5根。管樁與承臺(tái)連接應(yīng)采用端頭板焊筋與承臺(tái)錨固，截樁時(shí)可采用膨脹混凝土灌芯插筋與承臺(tái)錨固；無(wú)論管樁與承臺(tái)采用哪種方式連接，管樁樁頂端處混凝土灌芯深度應(yīng)大于 8倍的樁徑?？傊?，濱海地區(qū)特別是塘沽地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選用PHC樁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照《塘沽區(qū)高層建筑預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用技術(shù)管理暫行規(guī)定》的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠、環(huán)保節(jié)能。

（3）PHC樁施工前應(yīng)先進(jìn)行試樁，嚴(yán)禁工程樁作為試樁。

選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為基礎(chǔ)樁型時(shí)，必須在工程樁以外進(jìn)行試樁并檢測(cè)，以檢驗(yàn)管樁豎向、水平承載力設(shè)計(jì)值是否正確合理，施工工藝、沉樁情況時(shí)候符合要求。設(shè)計(jì)單位應(yīng)參照規(guī)范提出試樁時(shí)間、定位等具體要求，待完成后根據(jù)試樁結(jié)果修改復(fù)核設(shè)計(jì)后，方可進(jìn)行施工。

（4）PHC樁不得作為抗拔樁使用或承受拉應(yīng)力。

PHC樁嚴(yán)禁作為抗拔樁或在地震、風(fēng)荷載等水平荷載作用下可能出現(xiàn)拉應(yīng)力的樁基中使用，尤其是地下室基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，按照地勘資料提供的抗浮水位及本地工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，如果基礎(chǔ)可能出現(xiàn)上述情況，選擇樁型時(shí)就應(yīng)選擇其他樁型或采取措施防止PHC管樁受拉。

三、結(jié)論

濱海新區(qū)場(chǎng)地多為后填土，其下多淤泥 淤泥質(zhì)黏土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，地基承載力很低。PHC樁因強(qiáng)度高、施工快等優(yōu)點(diǎn)成為本地區(qū)設(shè)計(jì)首選，得到廣泛應(yīng)用。但是，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁作為新樁型工程實(shí)踐中尚存在不少問(wèn)題，特別是濱海軟土地區(qū)應(yīng)用還需進(jìn)行大量研究工作，設(shè)計(jì)人員選擇樁型應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際綜合考慮，不能以經(jīng)濟(jì)性為唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在保證結(jié)構(gòu)安全耐久的前提下考慮設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性，更不能犯經(jīng)驗(yàn)主義錯(cuò)誤。圖紙不但要滿足國(guó)家規(guī)范要求，還應(yīng)滿足天津地方標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)地方規(guī)定，結(jié)合本地實(shí)際進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，力求所交付的圖紙安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

[1] DB29-110-2010(天津市地方標(biāo)準(zhǔn)) 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)規(guī)程

[2] JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[S]

[3] 土力學(xué)地基與基礎(chǔ)疑難釋義(第二版). 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2004北京 .

[4] 伍錦湛等.預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量通病及其預(yù)防措施.《廣東土木與建筑》2005(8).中國(guó)廣州；

TU473

1674-3954（2011）03-0348-01