淺析高強預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計要點與施工偏差處理

叩立剛

摘 要：在樁基工程中，合理選擇樁基礎(chǔ)形式，保證安全，節(jié)約投資、降低造價。本文就以下幾方面對高強預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)設(shè)計時值得注意的問題進(jìn)行探討；高強預(yù)應(yīng)力管樁施工時的垂直度偏差為重要控制指標(biāo)，需嚴(yán)格控制。

關(guān)鍵詞：高強預(yù)應(yīng)力管樁；高層建筑基礎(chǔ)；施工偏差處理

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各類高層建筑拔地而起，基礎(chǔ)部分往往在整個建筑物投資中占據(jù)了很大的比例，高層建筑往往采用高強預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，如何選擇合理的樁基礎(chǔ)形式，對于保證安全，節(jié)約投資、降低造價起著舉足輕重的作用。筆者就以下幾方面對高強預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)設(shè)計值得注意的問題與施工偏差處理進(jìn)行探討。

2 管樁的應(yīng)用范圍

高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁主要適用于人工填土、軟土、粘性土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂為覆蓋層的地區(qū)；持力層一般選為粗砂、礫砂、圓礫、風(fēng)化巖。另外預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在一些特殊的地質(zhì)條件下應(yīng)用時，曾出現(xiàn)過不少斷樁、裂縫、樁身傾斜等質(zhì)量事故。通過對這些質(zhì)量事故的原因分析，列出了以下四種不宜應(yīng)用管樁的地質(zhì)條件：（1）含有較多孤石和障礙物的地層；（2）有不適宜作持力層且管樁又難以貫穿的堅硬夾層；（3）基巖上無適合作管樁持力層的石灰?guī)r地區(qū)；（4）從松軟地層突變到特別堅硬的地層。

3 管樁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注意的問題

3.1 工程勘察問題

勘察是設(shè)計的前提。不嚴(yán)謹(jǐn)勘察必然會導(dǎo)致錯誤的設(shè)計。工程勘察存在以下問題：

①勘察點過少。就是一些小型工程，勘察點也不宜少于五個。有些建設(shè)單位為省勘察費用而減少必要的勘察點，結(jié)果導(dǎo)致打樁施工時的更大浪費甚至失敗。

②標(biāo)貫試驗次數(shù)少。管樁工程要求地質(zhì)勘察報告中多提供有用的N值，所謂有用的N值，主要是遇到砂夾層、下臥軟弱層、殘積層及強風(fēng)化巖層時多做一些標(biāo)貫試驗，殘積層最好每2m、強風(fēng)化巖層最好每1m測一次N值，有利于配樁和打樁收錘。有些勘察單位往往在持力層上面的軟土層中做了許多標(biāo)貫試驗，而在硬夾層和強風(fēng)化巖層中一個也不做，這樣會給設(shè)計和施工帶來許多困難，甚至?xí)鸸こ藤|(zhì)量中故。

③提供的巖土力學(xué)指標(biāo)不符合實際。目前有些勘察人員對建工方面的巖土標(biāo)準(zhǔn)不熟，加之現(xiàn)行規(guī)范對管樁基礎(chǔ)沒有專門的規(guī)定，給出的設(shè)計參數(shù)比實際偏小許多，不利于管樁的推廣應(yīng)用。

3.2 單樁承載力問題

①管樁的豎向承載力按現(xiàn)行規(guī)范公式計算普遍偏低 。管樁穿越土層的能力比預(yù)預(yù)制方樁強得多，管樁樁尖進(jìn)入風(fēng)化巖層后，經(jīng)過劇烈的擠壓，樁尖附近的強風(fēng)化巖層已不是原來的狀態(tài)，巖體承載力幾乎達(dá)到中風(fēng)化巖體的原狀水平。

②樁間距大小影響管樁的承載力。規(guī)定樁的最小中心距是為了減少樁周應(yīng)力重迭，也是為了減少打樁對鄰樁的影響?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）規(guī)定飽和黏性土，擠土預(yù)樁排數(shù)不少于三排且樁數(shù)不少于9根的摩擦型樁基，樁的最小中心距為4.5d，其他情況最小中心距為4d（根據(jù)土質(zhì)區(qū)分）。目前，大面積的管樁群，在高層建筑的塔樓基礎(chǔ)中被廣泛應(yīng)用，有的一個大承臺含有管樁200余根。如果此時樁間距仍為4.0d，打樁引起的土體上涌現(xiàn)象很明顯，有時甚至可以將施工場地地面抬高1米左右，這樣不僅影響樁的承載力，還可以將薄弱的管樁接頭拉脫。因此高層建筑主樓的管樁基礎(chǔ)，最小樁間距為4.5d，有條件時采用5d，這樣擠土影響可大大減少，對保證管樁的設(shè)計承載力很有幫助。

③有無送樁器測出的貫入度不一樣。因為送樁器與樁頭的連接不是剛性的，錘擊能量在這里的傳遞不順暢，所以，同一大小的沖擊能量，直接作用在樁頭上，測出的貫入度大一些，裝上送樁器施打，測出的貫入度小一些。為要達(dá)到設(shè)計承載力，使用送樁器時的收錘貫入度應(yīng)比不用送樁器的收錘貫入度要嚴(yán)些。

④如何確定收錘標(biāo)準(zhǔn)？一般的規(guī)范都提出“宜通過試打樁確定”。通過試打樁可以了解管樁的可打性，驗證選錘的合理程度，提出較適合實際的收錘標(biāo)準(zhǔn)。整個場地幾根試打樁完成后，經(jīng)過綜合分析，可提出整個場區(qū)的統(tǒng)一收錘標(biāo)準(zhǔn)，也可根據(jù)不同情況，分別提出不同的收錘標(biāo)準(zhǔn)。全部工程樁打完后，再選一些試打樁作靜載試驗，進(jìn)行動靜對比。這樣做，一般不會出什么問題。

4 關(guān)于樁偏差的控制和處理：

樁基施工中對樁的偏差必須嚴(yán)格控制，特別是對于承臺樁及條形樁，樁位的偏差都將產(chǎn)生很大的附加內(nèi)力，而使基礎(chǔ)設(shè)計處于不安全狀態(tài)。對于樁位偏差我們主要控制兩個方面，其一是豎向偏差，一般規(guī)定控制樁頂標(biāo)高的允許偏差為-50～+100mm，但實際施工中偏差這么大將引起繁重的施工任務(wù)及損失。當(dāng)樁頂標(biāo)高高于設(shè)計標(biāo)高，則需要破樁，特別對于預(yù)應(yīng)力管樁等空心樁來說，樁頂有樁帽破樁既困難又不經(jīng)濟(jì)；而當(dāng)樁頂標(biāo)高低于設(shè)計標(biāo)高時，又需要補樁頭，這既影響工期又浪費金錢。這就要求施工單位在施工過程中必須嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，盡可能地使工程樁標(biāo)高同設(shè)計一致，特別是施工過程中必須考慮到樁在卸載后的回降量，否則不加考慮則每根樁都將高于設(shè)計標(biāo)高。而我們設(shè)計人員在設(shè)計過程中對施工誤差亦應(yīng)有所考慮，筆者建議針對目前的施工質(zhì)量，設(shè)計中可以考慮 2mm 左右的偏差容許，這樣就可以免除大量小偏差樁的劈樁，這在實踐工程中具有相當(dāng)?shù)目刹僮餍?，避免了大量不必要的工作。其二則是樁位的水平偏差。根據(jù) JGJ94-2008 第 7.4.5條控制各樁位偏差， 施工過程中發(fā)現(xiàn)樁位偏差較大則應(yīng)及時補樁處理。這里針對 4～16 根承臺的樁基，JGJ94-2008 規(guī)范第 7.4.5 條中規(guī)定允許偏差為 1/3 樁徑或 1/3 邊長，而根《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002 第 5.1.3 條則規(guī)定允許偏差為 1/2 樁徑或邊長。這顯然是矛盾的，在實際過程中很容易與施工驗收方產(chǎn)生不同的理解，因此筆者強調(diào)在設(shè)計過程中可以明確樁位偏差允許值所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。對于小直徑（D≤250）筆者強調(diào)必須對其偏位進(jìn)行嚴(yán)格控制而不應(yīng)按上述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，筆者建議對承臺樁可控制 70mm；而對于條形承臺則區(qū)分垂直于條形承臺方向 50mm，平行于承臺方向為 70mm，當(dāng)然這些要求必須在施工前予于明確。當(dāng)然樁位偏差滿足規(guī)范或設(shè)計要求僅僅代表樁基本身驗收合格，而對于由此引起的承臺整體偏心或基礎(chǔ)高度損失，我們必須另行處理。對于樁偏心我們可以采取增加承臺剛度或加大拉梁剛度、配筋來解決，這在實際工程中需針對具體情況相應(yīng)處理。

5 結(jié)束語

高強預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計過程復(fù)雜， 設(shè)計人員一定要詳細(xì)考慮， 統(tǒng)籌兼顧，從各方面使之合理化。不僅要保證建筑物安全，也要使設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王離.預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)注意的問題.混凝土與水泥制品，2012（10）.

[2] 林渝榕. PHC管樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工中若干問題的探討.福建建筑，2006（4）.

[3] 胡煜.預(yù)應(yīng)力管樁施工中應(yīng)注意的幾個問題.深圳土木與建筑，2005（19）.