PHC樁的錘擊貫入度問題探討

□胡永生 □曹 偉（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

□羅國杰（華北水利水電學(xué)院）

PHC樁的錘擊貫入度問題探討

□胡永生 □曹 偉（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

□羅國杰（華北水利水電學(xué)院）

本文通過工程實(shí)例，介紹了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁貫入度設(shè)計的一般方法，指出了目前設(shè)計中存在的問題，提出廣東沿海地區(qū)可結(jié)合具體地質(zhì)條件，適當(dāng)減小貫入度控制值的建議。

PH C樁；貫入度；容許承載力；試驗

一、問題的提出

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（簡稱PHC樁）具有強(qiáng)度高、耐打性好、施工快、造價低、檢測方便的特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水利工程、工業(yè)與民用建筑、橋梁、港口碼頭等工程。特別是在廣東沿海地區(qū)，軟土地基分布廣泛，基巖風(fēng)化層較厚，采用PHC樁作為建筑物基礎(chǔ)十分普遍。

PHC樁通常采用錘擊沉樁方法施工，在堅硬土層中用貫入度控制樁長。現(xiàn)行《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）在預(yù)制樁錘擊沉樁施工一章中對貫入度控制有所規(guī)定，第7.4.6條：“當(dāng)樁端位于一般土層時，應(yīng)以控制樁端設(shè)計標(biāo)高為主，貫入度為輔；樁端到達(dá)堅硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、沙土、碎石類土及風(fēng)化巖時，應(yīng)以貫入度為主，樁端標(biāo)高為輔?！?/p>

顯然，對于堅硬土層，預(yù)制樁錘擊施工時對貫入度“必須嚴(yán)格控制”，但是貫入度應(yīng)由誰確定、如何確定并沒有十分明確的規(guī)定。因為貫入度不大可能由施工人員自行確定，目前一般是由設(shè)計人員參考有關(guān)經(jīng)驗予以提出，成為一項“設(shè)計要求”應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)，同時往往要求結(jié)合試樁情況進(jìn)行必要的調(diào)整?，F(xiàn)行規(guī)范沒有明確預(yù)制樁貫入度限值和設(shè)計可采用的規(guī)范計算公式，顯然貫入度作為錘擊預(yù)制樁設(shè)計指標(biāo)缺乏規(guī)范依據(jù)。

二、工程簡介

小虎島防洪排澇工程位于廣州市南沙地區(qū)黃閣鎮(zhèn)，隨著南沙地區(qū)大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，原有的防洪排澇工程已不能滿足現(xiàn)代化城市建設(shè)要求，需要新建改建該區(qū)內(nèi)河涌工程和水閘、泵站工程，沙多碼泵閘是該工程的重要組成部分。

泵間基礎(chǔ)采用PHC樁，直徑Φ400（AB型），管壁厚95mm，樁尖為十字型樁尖。采用D35柴油錘打樁機(jī)，沖程1.8～2.3m。設(shè)計要求單樁承載力特征值為450kN?；A(chǔ)平面尺寸為15.4m×7.85m，底板厚1.2m，樁長10～14m，樁數(shù)50根。

目前廣東番禺水閘泵站工程采用預(yù)制樁的一般是乙級建筑物，由于國家規(guī)范對地質(zhì)條件并不復(fù)雜的乙級建筑物沒有規(guī)定要進(jìn)行現(xiàn)場試驗確定單樁承載力，而是“可參照地質(zhì)條件相同的試驗資料”并結(jié)合原位測試和經(jīng)驗參數(shù)確定，所以這類建筑很少在設(shè)計施工前進(jìn)行樁試驗，其貫入度要求是依據(jù)經(jīng)驗設(shè)計的。

三、灌注樁設(shè)計

依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008），以摩擦為主的預(yù)制樁單樁承載力可用下式估算：

式中：Ra—單樁豎向承載力特征值；

Quk—單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

qsik—樁側(cè)第i層土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可按地區(qū)經(jīng)驗確定，無經(jīng)驗時可按規(guī)范表5.3.5-1取值；

Ap—樁端面積；

up—樁身周長；

qpk—樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可按地區(qū)經(jīng)驗確定，無經(jīng)驗時可按規(guī)范表5.3.5-2取值；

li—按土層劃分的各段樁長。

經(jīng)計算，單樁豎向承載力特征值為660kPa，設(shè)計沒有明確應(yīng)達(dá)到的承載力，要求最后三陣錘平均貫入度＜20～30mm，樁端設(shè)計標(biāo)高為參考，但提出可以結(jié)合試樁情況進(jìn)行必要的調(diào)整。

四、PH C樁貫入度設(shè)計值與試驗值比較

現(xiàn)以本工程為例，該工程的地質(zhì)條件如表1。

表1 地質(zhì)概況表

設(shè)計要求：樁長L=10～14m，樁徑400mm，最后三陣每陣10擊貫入度≤2～3cm（錘重3.5t，落距1m），單樁容許承載力450kN。

如用格氏經(jīng)驗公式計算貫入度，即：式中：S—打樁最后階段平均每錘的貫入度（mm）；

n—樁及樁墊材料系數(shù)?；炷翗队媚緣|，n=0.15；

Q—錘重（kN）；

q—樁、樁帽、樁錘的非沖擊部分重力（kN）；

H—錘擊高度（cm）；

A—樁的橫截面積（cm2）；

m—安全系數(shù)，永久建筑為2；

p—單樁容許承載力（kN）。

將本例有關(guān)數(shù)據(jù)代入格氏經(jīng)驗公式后即得：

計算結(jié)果與設(shè)計要求基本相符。但在實(shí)際施工中，樁管打至設(shè)計標(biāo)高時，部分管樁貫入度較大，達(dá)5～10cm（10擊），距設(shè)計要求相差相對較大。為此，我們選擇4根樁進(jìn)行了靜載測試，有關(guān)數(shù)據(jù)如表2、表3。

表2 施工記錄表

表3 靜載試驗表

試樁資料中表明上述PHC樁貫入度相對較大，經(jīng)進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)勘探分析，上述部位地層風(fēng)化嚴(yán)重、全風(fēng)化層較厚。

五、結(jié)論

（一）根據(jù)地質(zhì)資料確定樁長，對于地質(zhì)復(fù)雜的建筑物，需要詳實(shí)的地質(zhì)資料，以確定樁尖落到哪一層，進(jìn)入持力層多少，否則貫入度有可能與設(shè)計不符。

（二）對于貫入度達(dá)到控制值，但樁底沒有達(dá)到設(shè)計標(biāo)高的管樁，應(yīng)具體分析，可以適當(dāng)減少貫入度控制值，在保證承載力前提下，防止對樁身造成破壞。根據(jù)廣東沿海地區(qū)的具體地質(zhì)條件，貫入度可以控制在50～80mm范圍內(nèi)。

（三）參考有關(guān)文獻(xiàn)，在施工條件和地質(zhì)條件基本相同的情況下，PHC樁貫入度較錘擊沉管灌注樁的貫入度明顯偏小。這主要是因為PHC樁較沉管灌注樁質(zhì)量相對較重、樁身表面相對光滑所致。

（四）基于格氏經(jīng)驗公式是打樁動力經(jīng)驗公式，考慮地基土對樁的壓縮影響，按變形協(xié)調(diào)原則提出的控制貫入度的經(jīng)驗公式，對錘擊PHC樁，與試樁資料分析較沉管灌注樁吻合性相對較好。

（五）貫入度是一個較復(fù)雜的問題，受不同土質(zhì)、不同樁長、不同樁徑、不同施工方法及不同荷載的影響很大，完全套用預(yù)制樁的動力公式設(shè)計PHC樁錘擊貫入度，有可能與實(shí)際情況不符。管樁施工是一個復(fù)雜的樁、土共同作用的過程，要從理論上對貫入度做一個比較準(zhǔn)確的定量分析是比較困難的，至少現(xiàn)在的理論還不是很成熟。具體施工時可以結(jié)合試樁資料進(jìn)行必要的調(diào)整。參考文獻(xiàn)

[1]葉靜,田迪.預(yù)制樁設(shè)計施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——貫入度[J].遼寧建材,2007，（7）,47-48.

[2]田政海,曹文貴.錘擊式沉管灌注樁貫入度控制標(biāo)準(zhǔn)的探討[J].水電站設(shè)計,2002，（6）,95-97.

2011-07-23