垂直度對(duì)PHC管樁承載力的影響現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

摘要 PHC管樁是高速公路軟土路基常用的處治方案，其承載性能關(guān)系到路基的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際施工過(guò)程中，受施工場(chǎng)地、機(jī)械設(shè)備等因素影響，PHC管樁垂直度較難控制，從而影響其承載力。為解決該問(wèn)題，文章以廣東某在建高速公路工程為研究對(duì)象，通過(guò)采用現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)和垂直度檢測(cè)等方法，研究垂直度對(duì)PHC管樁承載力的影響。結(jié)果顯示，垂直度對(duì)PHC管樁承載力具有顯著影響，垂直度偏差越大，承載力越低。因此，工程施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制垂直度，以保證PHC管樁的承載性能。

關(guān)鍵詞 PHC管樁；承載力；垂直度；試驗(yàn)研究

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）20-0113-03

0 引言

管樁在施工過(guò)程中因場(chǎng)地及機(jī)械設(shè)備限制，施工質(zhì)量難以保證，施工過(guò)程中易出現(xiàn)管樁樁身斷裂或傾斜等情況，嚴(yán)重影響管樁承載力。管樁垂直度對(duì)管樁承載力的影響作用明顯，為進(jìn)一步研究管樁垂直度與承載力的變化關(guān)系，該文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)及試驗(yàn)前后管樁垂直度的對(duì)比研究[1-3]，較好地分析垂直度對(duì)管樁承載力的影響，對(duì)管樁施工管控起到一定的指導(dǎo)作用。

1 試驗(yàn)場(chǎng)地地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

某在建高速軟基段[4]主要分布在沖積平原，軟土分布面積廣、埋深淺、層厚大。用于試驗(yàn)研究的路段管樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為25 m，管樁直徑為300 mm，單樁承載力設(shè)計(jì)值為310 kN，填高3.4～7.3 m，軟土厚度為11.5～24.7 m，軟土埋深0.5～7.8 m，主要軟土層為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。具體軟土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)見表1所示：

試驗(yàn)檢測(cè)方案的制定如下：

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇地質(zhì)和填土高度有代表性的路段進(jìn)行管樁垂直度檢測(cè)。

（2）在已完成垂直度檢測(cè)的管樁中，根據(jù)垂直度檢測(cè)結(jié)果在同一路段中按照垂直度從小到大各選一根管樁進(jìn)行單樁靜載試驗(yàn)[2]。

（3）對(duì)靜載試驗(yàn)后的管樁再次進(jìn)行垂直度檢測(cè)，對(duì)比分析極限荷載作用下管樁垂直度的變化規(guī)律。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析及對(duì)比研究

2.1 管樁垂直度檢測(cè)結(jié)果

在已選路段中，共完成了78根管樁的垂直度檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，有9根管樁（12%）的垂直度小于1%，垂直度為1%～2%的管樁共28根（36%），垂直度為2%～3%的管樁共17根（22%），垂直度為3%～4%的管樁共16根（20%），有8根管樁（10%）的垂直度大于4%。具體見表2所示：

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)部分路段的管樁位移矢量進(jìn)行合成分析，見圖1所示：

從圖1可知，管樁在荷載作用下，偏移并未朝向某一個(gè)固定方向，垂直度檢測(cè)的位移矢量呈現(xiàn)不規(guī)律特點(diǎn)。

2.2 管樁靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

分別選取垂直度為1.11%、2.11%、3.19%、4.13%的4根管樁（編號(hào)為1#、2#、3#、4#）進(jìn)行靜載試驗(yàn)。管樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線圖見圖2～圖5所示：

從上述靜載試驗(yàn)Q-s曲線圖可知：

1#樁：試驗(yàn)加載到1 120 kN時(shí)，總沉降量突變，Q-s曲線出現(xiàn)明顯陡降段，綜合分析該樁的極限承載力為Qu=1 040 kN。

2#樁：試驗(yàn)加載到960 kN時(shí)，總沉降量突變，Q-s曲線出現(xiàn)明顯陡降段，綜合分析該樁的極限承載力為Qu=880 kN。

3#樁：試驗(yàn)加載到800 kN時(shí)，總沉降量突變，Q-s曲線出現(xiàn)明顯陡降段，綜合分析該樁的極aGucDFPh36KFd/O7i4EwsrQxHLC5pQFxJlFO1NmR9v8=限承載力為Qu=720kN。

4#樁：試驗(yàn)加載到240 kN時(shí)，總沉降量突變，Q-s曲線出現(xiàn)明顯陡降段，s～lgt曲線不規(guī)則，綜合分析該樁的極限承載力為Qu=200 kN。

1#～4#樁的靜載試驗(yàn)極限承載力結(jié)果詳見表3所示：

從表3可知，管樁承載力隨著管樁垂直度的增大而減小，當(dāng)管樁垂直度增大到一定范圍后管樁承載力會(huì)急劇降低。從該試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，當(dāng)管樁垂直度超過(guò)4%時(shí)，管樁承載力會(huì)急劇下降。

2.3 靜載前后管樁垂直度對(duì)比分析

對(duì)已做靜載試驗(yàn)的1#～4#樁再次進(jìn)行垂直度檢測(cè)，得出靜載試驗(yàn)后的管樁垂直度，對(duì)比分析靜載前后深度與側(cè)向總位移的變化規(guī)律，詳見表4及圖6～圖7所示：

從圖6可知，1#管樁靜載試驗(yàn)前后H-S曲線總位移變化趨勢(shì)一致，相對(duì)位移很小，說(shuō)明在垂直度相對(duì)較小的情況下，極限荷載作用在管樁上并不會(huì)導(dǎo)致垂直度變大。從圖7可知，4#管樁靜載試驗(yàn)前后H-S曲線隨著深度的增加，總位移變化越來(lái)越大，說(shuō)明了在垂直度較大的情況下（該試驗(yàn)是4%），荷載作用后的垂直度變得更大。結(jié)合靜載試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)垂直度達(dá)到一定范圍時(shí)，管樁承載力會(huì)急劇降低。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，研究了管樁垂直度與管樁承載力之間的關(guān)系，得出結(jié)論如下：

（1）管樁承載力隨垂直度增大而不斷減小。管樁垂直度增大到一定范圍后承載力會(huì)急劇降低。經(jīng)該文試驗(yàn)，垂直度超過(guò)4%時(shí)，管樁承載力損失達(dá)72%。

（2）在垂直度相對(duì)較小情況下，荷載作用不會(huì)導(dǎo)致管樁垂直度變大；在垂直度較大情況下，荷載對(duì)垂直度產(chǎn)生顯著影響，荷載增加會(huì)加快管樁傾斜，使垂直度逐漸變大，并使管樁承載力急劇降低。

（3）荷載作用下管樁偏移位移矢量呈現(xiàn)不規(guī)律的特點(diǎn)，荷載的增加并不會(huì)使管樁朝某一固定方向偏移。

（4）管樁施工設(shè)備自重、高度均較大，須保證設(shè)備停泊位置的地基強(qiáng)度及平整度滿足施工需要，避免設(shè)備傾斜、下沉影響管樁垂直度。

（5）管樁應(yīng)采用機(jī)械連接，避免焊接接頭在施打過(guò)程中的偏移對(duì)垂直度產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)

[1]譚祥韶. 軟土地區(qū)PHC管樁垂直度檢測(cè)與施工控制[J]. 水運(yùn)工程，2018（7）： 206-209.

[2]劉吉福， 郭舒洋， 肖昌建. 管樁垂直度偏差檢測(cè)及其對(duì)豎向承載力的影響[J]. 廣東公路交通，2015（5）： 39-42.

[3]任重， 周婧. PHC管樁在水閘基礎(chǔ)冬季施工的垂直度控制[J]. 吉林水利，2013（7）： 58-60.

[4]蘇敏.高速公路擴(kuò)建工程軟土地基管樁施工擠土效應(yīng)及單樁承載力研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

收稿日期：2024-05-30

作者簡(jiǎn)介：李熠（1989—），男，碩士，工程師，主要從事高速公路改擴(kuò)建建設(shè)施工管理工作。