PHC管樁在高靈敏土地區(qū)施工的研究

何冰峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

在高靈敏土地區(qū)施工PHC管樁，經(jīng)常出現(xiàn)單樁已達到了設(shè)計標高，但最終的壓樁力卻達不到設(shè)計承載力的現(xiàn)象；出現(xiàn)這一現(xiàn)象，經(jīng)分析認為當PHC管樁在豎向靜壓力作用下沉入高靈敏土層時，PHC管樁周圍的土體受到外力的作用產(chǎn)生劇烈的擾動，土體中孔隙水壓力迅速增大，PHC管樁周圍的土體隆起變形，土體受到剪切破壞，局部范圍內(nèi)土體產(chǎn)生重塑，土的抗剪強度下降，此時樁身在外力作用下極易下沉，壓樁作用力主要來自樁端向下穿透土層時直接沖剪土體的阻力，該阻力并不一定隨著樁體壓入土深度的增加而增大，而是隨著樁端土體的疏密、軟硬程度而變化，遇地層變化時壓力會發(fā)生突變，地層相似時基本保持不變。由于在靜壓樁施工過程中樁的側(cè)摩阻力較小，壓樁阻力主要來自樁端的阻力，靜壓樁施工結(jié)束后，隨著樁周土體孔隙水壓力的逐漸消散，土體重新固結(jié)，抗剪強度逐漸恢復(fù)，樁在達到設(shè)計齡期后，PHC管樁獲得最終極限承載力。

1 工程概況

項目位于山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)，為單層工業(yè)廠房，占地面積23475.8 m2，建筑高度28.45 m，地基采用PHC管樁，共布置PHC 500AB 100-30管樁325根，樁基施工采用靜壓法沉樁，樁端全斷面進入持力層的深度不小于1.0 m，PHC管樁混凝土強度為C80，PHC500AB100-30單樁承載力特征值不小于1800kN。

2 工藝流程

1）施工準備。正式進場前應(yīng)對靜壓樁機進行檢查，保證設(shè)備狀態(tài)良好，禁止帶故障設(shè)備進場。做好與PHC管樁施工相關(guān)的電纜線布置工作，保證進場后可立即投入施工，整平場地，清除地下及地上的障礙物。

2）測量、放線。施工前必須根據(jù)工程設(shè)計施工圖用全站儀將各軸線控制點測設(shè)于現(xiàn)場，并設(shè)立半永久性引測點標記。然后根據(jù)軸線控制點引測各樁位點，定位中心點用鐵釘固定在地面，鐵釘要插牢并與地面平，鐵釘頂部綁上紅色塑料繩。工程測量放線工作完成后先自檢，再請業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)部門到現(xiàn)場進行驗線工作并做好書面復(fù)核驗收簽字手續(xù)。

3）確定打樁路線及樁位編號。根據(jù)工程樁位的分布和場地情況，確定最合理的施工起點和路線，保證打樁機械不走或盡可能少走回頭路和空路。并應(yīng)考慮樁機進出場的方便，最大限度地提高機械工作效率。樁機的進場組裝位置應(yīng)盡可能地接近起始打樁點。參照樁機的打樁路線來確定樁位號，以免產(chǎn)生錯誤。

4）樁機就位。樁機就位就是依靠操作樁機的縱移機構(gòu)及橫移機構(gòu)，移動樁機到達打樁位置。樁機移動過程中應(yīng)注意場地平整，樁機機身要保持平穩(wěn)，確保移機安全。移機時要注意對樁位點的保護，以免產(chǎn)生樁位偏差。

5）材料進場預(yù)檢。管樁進場后，質(zhì)量員根據(jù)有關(guān)設(shè)計要求及質(zhì)量標準對管樁進行預(yù)檢，對于不能滿足要求的樁，要求退換貨處理。

6）PHC管樁施工。使用經(jīng)緯儀保證樁身的垂直度，保證樁身垂直度偏差不超過0.5%，啟動壓樁油缸將樁壓入土層，壓樁過程中，要隨時觀察油表讀數(shù)及樁身垂直度，嚴格控制壓樁速度，壓入速度不宜超過2 m/min，接樁時采用CO2氣體保護焊接樁，新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線一致，預(yù)先清刷干凈兩施焊面上的泥土、油污、鐵銹，焊接表面的鋼板應(yīng)清潔，接頭焊好后進行外觀檢查，檢查合格后自然冷卻不小于5 min，方可繼續(xù)施工。

3 單樁豎向抗壓靜載試驗

3.1 設(shè)備安裝及試驗步驟

1）本次單樁豎向抗壓靜載試驗均在工程樁施工樁頂標高處進行。

2）在樁頂放置與樁同徑鋼墊板，然后將液壓千斤頂?shù)醴庞阡搲|板之上，千斤頂所施加的荷載作用點與鋼墊板形心和樁軸線重合。

3）將鋼梁支座對稱放置于載荷試驗樁兩側(cè)（與載荷試驗樁間距大于4 d），把兩根鋼梁并排吊放于支座之上。

4）在鋼梁兩側(cè)對稱放置堆載平臺支墩，兩個支墩的間距5.6 m，大于4 d；把堆載平臺吊放于支墩之上，一次性把混凝土配重塊全部均勻穩(wěn)固地堆放在堆載平臺上。

5）將基準樁打入地下，基準樁與試樁間距為5.4m，大于4 d。

6）安放基準梁，梁的一端固定在基準樁上，另一端簡支于基準樁上。

7）在試樁的兩個正交直徑方向?qū)ΨQ安放四個位移傳感器，位移感器經(jīng)萬能表架固定于兩根基準梁上。

8）用高壓油管、導(dǎo)線分別連接液壓千斤頂、油泵、壓力傳感器，位移傳感器和PDS-JY無線靜載荷試驗儀主機。加載預(yù)壓，預(yù)壓加載量為最大試驗加載量的5%，荷載維持時間不小于0.5 h。

9）卸預(yù)壓荷載至零，同時將儀器調(diào)零。

10）開始逐級加載，并按規(guī)定時間測讀樁頂沉降直至試驗結(jié)束。

3.2 加載方法

逐級加載，在每級荷載作用下，當樁頂沉降量達到相對穩(wěn)定后方可施加下一級荷載，直至達到試驗要求的最大加載量。試驗樁最大加載量為1800 kN，試驗荷載分10級施加，每級加載值180 kN，第1級加載量取分級荷載的2倍。

3.3 單樁豎向抗壓極限承載力分析

各試驗點在其最大試驗荷載1800 kN作用下，未達到破壞狀態(tài)，由于 p（荷載）-s（沉降）、s（荷載）-lgt（時間）曲線上無明顯特征點，且樁頂累計沉降量均小于40 mm，因此，依據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）第4.4.2條第5款，在本次試驗的最大試驗荷載下，各試驗點單樁豎向抗壓極限承載力取其最大試驗荷載1800 kN，取最大加荷值1800 kN的一半900 kN為單樁豎向抗壓承載力特征值。單樁豎向抗壓靜載試驗成果見表1。

表1 單樁豎向抗壓靜載試驗成果表

4 結(jié)語

高靈敏土地區(qū)土層抗剪強度及滲透系數(shù)低和壓縮性、靈敏度高，通過對靜壓管樁施工工藝的研究，得出一套成熟有效的施工工藝，使靜壓管樁工藝在高靈敏土地區(qū)得以普及和應(yīng)用，減短施工工期、提高工作效率、節(jié)約施工成本。

施工中收集資料、記錄有效的工藝流程，遇到問題首先分析原因、提出處理方案，然后對比分析，采用合理方案，最后考核處理結(jié)果，最終形成一套行之有效的施工工法，為今后在高靈敏土地區(qū)靜壓管樁施工提供技術(shù)和經(jīng)驗支持。