靜壓預應力混凝土管樁在工程中的應用

石峰

【摘 要】隨著建筑技術(shù)不斷進步，預應力混凝土管樁在建筑工程中用量逐年增加，因比傳統(tǒng)預制方樁、振動沉管灌注樁、人工挖孔樁有更多的優(yōu)越性，工程中越來越多地被設計人員采用。管樁具有施工進度快，壓樁可預判單樁承載力等優(yōu)點，但在場地小、中密粉細砂、含卵石地層實用性較差。

【關(guān)鍵詞】靜壓預應力混凝土管樁 ?優(yōu)越性 ?局限性 ?中密粉細砂層壓樁注意的問題

1 預應力管樁用材及規(guī)格

中國建筑標準設計研究院《預應力混凝土管樁》標準圖集（10G409），云南省《先張法預應力混凝土管樁》標準圖集（DBJT 53-01-2007）等地方標準建立了管樁行業(yè)標準。預應力管樁采用先張法工藝工廠預制，按慢速、中速、高速三個階段離心澆筑高強度混凝土，成型后采用常壓蒸氣養(yǎng)護。管樁分為預應力高強混凝土管樁（PHC）、預應力混凝土管樁（PC），適用于工業(yè)與民用建筑低承臺樁基礎(chǔ)8度及以下地區(qū)。

混凝土：PHC樁混凝土強度等級C80，PC樁C60。鋼筋：采用預應力鋼筋（SBPDL 1275/1420），直徑φ7.1～12.6mm。樁規(guī)格：樁身直徑 300～600mm，PHC樁最大可達800mm，有多種壁厚及配筋量可選。

2 靜壓預應力管樁的優(yōu)越性

（1）單樁承載力高，單位承載力價格便宜。例如：φ600壁厚110mm PHC-AB型管樁樁身結(jié)構(gòu)對應的單樁豎向承載力最大特征值Rp=4250KN，抗裂彎矩計算值Mcr=211KN-m，極限彎矩計算值Mu=305KN-m，可用作高層建筑的樁基礎(chǔ)，單位承載力造價比預制混凝土方樁、沉管灌注樁低。

（2）杭彎性能好，樁身抗剪強度高。因為采用高強度、低松馳預應力主筋，樁身具有較高的預壓應力，其抗彎性能良好。采用C60及以上混凝土強度等級，與同載面普通樁相比較，樁身水平抗剪強度高，適合于地震區(qū)使用。

（3）樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠。工廠預制生產(chǎn)，選材、模具、張拉、高強混凝土質(zhì)量、離心澆筑、養(yǎng)護等整個生產(chǎn)過程可以嚴格控制，利用先進工藝、設備保證產(chǎn)品質(zhì)量。材料利用率高，浪費少，減少成本支出，降低產(chǎn)品價格。

（4）適用的工程地質(zhì)范圍廣，設計人員布樁更容易。樁身強度高，能穿過一般稍密，中密粗砂層，在地下水豐富及軟硬土層結(jié)合部不會影響樁身質(zhì)量，對樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應性強，樁長可根據(jù)持力層深度由工廠定做，接樁采用焊接施工方便。單樁承載力高，可減少樁數(shù)，布樁容易滿足規(guī)范最小樁距要求。

（5）壓樁對單樁承載力心中有數(shù)。樁施工時樁頂壓力可以通過儀表換算出來，通過試樁，得出樁的荷載-沉降關(guān)系曲線，作為施工控制樁長參考數(shù)據(jù)，隨壓樁經(jīng)驗不斷增加，在同類工程地質(zhì)條件下，施工人員對單樁承載力心中有數(shù)。壓樁預估承載力達不到要求，可以現(xiàn)場增加樁長，滿足設計要求。

（6）施工速度快，工期短。管樁是工廠生產(chǎn)、生產(chǎn)周期較短，常用樁型會有現(xiàn)貨，減少施工準備時間。軟土地基中擠土效應小于方樁，工程中管內(nèi)涌土1-5cm，壓樁速度比方樁快成樁質(zhì)量高，對于飽和軟土地基大面積壓樁情況，減小了基礎(chǔ)超孔隙水壓及土體隆起量。布樁數(shù)量多，樁距小時，宣設袋裝砂井，消除部份超孔隙壓，保證樁基礎(chǔ)施工順利施工。

（7）文明施工。靜壓樁施工現(xiàn)場無振動、無噪聲、無砂石、無泥漿、無污染，工作時只有液壓設備發(fā)出很小聲音，是末來樁機的發(fā)展方向。

3 靜壓預應力管樁的局限性

（1）設備體積大、自重大。壓樁的反力由設備自重提供，設備自重400噸-1000噸（含配重），場地狹小的地方，設備進出困難、搬遷費用較高。

（2）有相鄰建筑，邊樁與相鄰建筑最小距離約為1.6m（采用偏心壓樁，設備壓力減少很多），此距離因設備不同有所變化。

（3）單樁承載力高，四～五層框架結(jié)構(gòu)的邊柱軸力可能比單樁承載力小，有的項目用一柱一樁，本人認為不宜采用。因為壓樁時不能保證樁中心與柱中心重合，存在偏心距，產(chǎn)生偏心彎距，對樁、柱都不利。

（4）無法穿越硬的風化土層、卵石層、密實粉細砂、砂層，難穿越較厚中密粉細砂、砂層，遇到這種情況可考慮采用取土或高頻振動靜壓樁機壓樁。

（5）用于抗拔樁時，圖集中樁與承臺連接處填芯混凝土中所配主筋較少，應對其主筋受拉及錨固進行驗算。

4 工程實例

某六層框架住宅采用靜壓預應力管樁（PC），場地為第四系沖積層和強風化層，主要地層為①層耕土，②層淤泥質(zhì)土，厚度0.4～4.5米，住宅平面北半段深，南半段淺，厚度變化較大，fk=70kpa，不能用作地基持力層。③層粉細砂、細砂層，淺灰白、淺黃色，濕，稍密～中密，局部含礫或強風化砂巖碎塊，厚度5.1～8.6米，樁極限端阻力 qpk=2500kPa。④層強風化砂巖，泥巖，淺灰、淺黃、稍濕、強風化，為前震旦系昆陽群淺變質(zhì)巖，未鉆穿，所見最大厚度12.9米，樁極限端阻力qpk=5000kPa。地下水來源主要靠大氣降雨及地表水補給，勘察期間地下水深度為地表下1.8米。

工程樁采用PC（C60）管樁直徑300mm、400mm，設計樁長7.0米。北半段壓樁順利，施工速度快，成樁質(zhì)量較好（因為②層厚，進入③粉細砂層深度在 3米以內(nèi)）。南半段壓樁較困難，③粉細砂層在地表下0.4米，樁壓入3米左右就很困難，超壓出現(xiàn)斷樁，施工單位工求設計縮短樁長?？紤]到樁長過短，形不成樁土共同工作的機理，不滿足設計要求，后經(jīng)多方研究同意將這部份樁長改為5.0米部分取土，壓樁較困難。15天后施工方請檢測部門對樁進行試測，靜載試驗結(jié)果出人意料，單樁承載力比壓樁時小了許多，達不到設計要求。經(jīng)分析主要原因是樁長不足，壓樁速度較快，中密粉細砂層中存在一定的超孔隙水壓，壓樁中因樁對中密粉細砂層擠密作用，在樁周邊粉細砂層中產(chǎn)生局部應力迅速增大現(xiàn)象，形成“硬殼”層，阻力很大難以壓入;隨著時間增加，樁周圍局部增大應力逐漸消散，“硬殼”層消失，承載力就大大降低。工程中對出現(xiàn)問題的樁進行接樁送樁，將入土樁長全部控制在不小于5.0米，承載力不足的進行補樁，增加靜載檢測樁數(shù)量，直到合格后才進行下道工序施工。

5 結(jié)語

在工程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗，遇到特殊地質(zhì)情況沒有經(jīng)驗時，應進行試壓管樁施工，出現(xiàn)問題逐個分析解決。如：可以部份取土，選用壁厚較大管樁，減慢壓樁速度或間歇壓樁等。壓樁時樁頂壓力應小于樁身結(jié)構(gòu)豎向承載力設計值Rp，否則樁身混凝土會被壓壞。靜壓預應力管樁有許多優(yōu)越性，也在存在一個適用范圍，隨著廣大工程技術(shù)人員在工程中使用總結(jié)、技術(shù)提高及壓樁設備逐漸改進，適用范圍會更加廣泛。

參考文獻：

[l]先張法預應力混凝土管樁（圖集號 DBJT 53-01-2007）.

[2]預應力混凝土管樁（圖集號 10G409）.

[3]預應力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程（DGJ32/TJ 109-2010）.

[4]建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）.