預(yù)應(yīng)力管樁在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用

□王 文 □鄧世順 □張文剛（河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

預(yù)應(yīng)力管樁在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用

□王 文 □鄧世順 □張文剛（河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，一些新型的建筑產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力管樁因其具有高強(qiáng)度、抗彎性好、有較強(qiáng)的穿透力、施工機(jī)械化程度高、綜合經(jīng)濟(jì)效益好等一系列優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來(lái)。文章結(jié)合在實(shí)際工程中的應(yīng)用實(shí)例，綜合介紹了管樁的設(shè)計(jì)要求，供廣大設(shè)計(jì)人員參考、使用。

預(yù)應(yīng)力管樁；單樁承載力特征值；構(gòu)造要求

1.工程概況

安陽(yáng)市洹上名門(mén)住宅小區(qū)位于彰德路北段，南臨機(jī)床廠北街，北臨金水花園住宅區(qū)，小區(qū)內(nèi)共有9棟18層（局部閣樓）住宅樓，建筑面積共計(jì)87592m2。其中4～6#樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)，1～3#東臨市區(qū)繁華路段彰德路，1～2層為商業(yè)用房，采用帶轉(zhuǎn)換層的部分落地剪力墻結(jié)構(gòu)，住宅部分建筑層高均為2.950m，商業(yè)部分層高為3.90m，閣樓層高3.70m為電梯機(jī)房；局部樓層地下室為2層，負(fù)一層層高2.80m，主要為儲(chǔ)藏間；負(fù)二層層高3.10m，主要為防空地下室。本工程抗震設(shè)防為丙類(lèi)，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期0.35s，剪力墻（及框架）抗震等級(jí)為二級(jí)，抗震構(gòu)造等級(jí)二級(jí)，轉(zhuǎn)換層部分抗震等級(jí)提高一級(jí)，為一級(jí)抗震。本工程基礎(chǔ)持力層位于第二層褐黃色粉土單元，承載力特征值為faK=100kPa，采用天然地基不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行處理。且在場(chǎng)地中部有一古河道，使得場(chǎng)地地層在力學(xué)性質(zhì)方面有明顯差異，且地質(zhì)較軟，適合采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行處理，因此基礎(chǔ)采用筏板+預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。

2.工程地質(zhì)條件

根據(jù)安陽(yáng)市恒泰巖土工程有限責(zé)任公司提供的《安陽(yáng)市洹上名門(mén)住宅小區(qū)巖土工程勘察報(bào)告》-詳勘，地質(zhì)土層情況如下：第(1)層為雜填土單元，層厚0.60～4.70m，平均厚度1.97m；第(2)層～第(8)層為粉土單元，平均厚度3.30m，局部第(8)層上層為粗砂單元，厚度0.6～1.20m，平均0.92m；第(9)層為粉土單元，厚度0.3～3.60m，平均2.18m；第(10)層為圓礫，平均厚度0.89m；第(11)層～第(12)層為粉質(zhì)粘土單元，平均厚度3.90m；第(13)層為粉土單元，最大揭露厚度5.70m。

本場(chǎng)地土類(lèi)型為中軟場(chǎng)地土，場(chǎng)地類(lèi)別為II類(lèi)，該場(chǎng)地為建筑抗震不利地段，采取有效措施后，受不利地段的影響不大，可不考慮地震液化影響。地下穩(wěn)定水位在22.1～23.9m之間，年變化幅度在1.0～2.0m；該區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.4m。

3.預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)

3.1 管樁簡(jiǎn)介

管樁混凝土宜采用強(qiáng)度等級(jí)>42.5級(jí)的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥，加摻礦物摻和料、外加劑，進(jìn)行科學(xué)配比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)>C80。鋼材采用預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，先張法預(yù)應(yīng)力張拉工藝，有較高的抗裂彎矩與極限彎矩，管樁承載力高、抗彎性能好。預(yù)應(yīng)力管樁適用于工業(yè)與民用建筑的承臺(tái)樁基礎(chǔ)，以及鐵路、公路與橋梁、港口、碼頭、水利、市政、構(gòu)筑物及大型設(shè)備等工程基礎(chǔ)，適用面較廣，且管樁運(yùn)輸?shù)跹b方便，施工機(jī)械化程度較高，檢測(cè)方便，施工周期短、效率高。

3.2 單樁豎向承載力計(jì)算

3.2.1 單樁豎向極限承載力計(jì)算

根據(jù)樁基規(guī)范5.3.8條計(jì)算

式中：Quk：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；Qsk：總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Qrk：總極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Qsi：樁周第i層土的極限側(cè)阻力；Aj：空心樁樁端凈面積 Aj=π（d2-d12）/4；λ：樁端土塞效應(yīng)系數(shù)Ap1：空心樁敞口面積Ap1=πd12/4

樁截面面積：

將樁端、樁側(cè)阻力特征值帶入下式計(jì)算所得：

3.2.2 單樁豎向承載力特征值計(jì)算

Ra=1/K×Quk（注：K為安全系數(shù)，取 K=2）

3.3 布樁

根據(jù)PKPM結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算結(jié)果，讀取基礎(chǔ)以上荷載總值、基礎(chǔ)筏板自重兩項(xiàng)荷載，求和后除以單樁承載力特征值得到管樁數(shù)量。管樁間距按照1.70m≤d≤2.70m進(jìn)行布置，本工程采用靜壓摩擦敞口管樁，施工必須保證圖紙中要求的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)(有效長(zhǎng)度),采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土敞口管樁（PHC）A樁，樁身強(qiáng)度C80,樁徑d=500mm,樁壁厚100mm，設(shè)計(jì)單樁豎向承載力特征值為R=1700kN，樁長(zhǎng)L=25m，樁最終豎向及水平承載力應(yīng)通過(guò)靜載實(shí)驗(yàn)確定。

3.4 構(gòu)造要求

所采用管樁必須符合《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB13476-2009)要求,載力應(yīng)能滿(mǎn)足吊裝、運(yùn)輸和靜壓作用。樁身承樁頂采用插筋和承臺(tái)連接，6根三級(jí)鋼直徑為20的鋼筋，插入管樁內(nèi)>2m，填芯混凝土采用C35摻8%UEA膨脹混凝土填充密實(shí)，填充前應(yīng)對(duì)管樁內(nèi)壁進(jìn)行清理，插筋錨進(jìn)承臺(tái)長(zhǎng)度≥LaE，樁頂入承臺(tái)50mm,做法見(jiàn)圖1。

圖1 管樁承臺(tái)連接結(jié)構(gòu)圖

3.5 管樁檢測(cè)及施工要求

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值、極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)通過(guò)單樁靜載試驗(yàn)確定。單樁水平承載力應(yīng)通過(guò)單樁水平靜載試驗(yàn)確定，實(shí)測(cè)沉降，試驗(yàn)法可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。本工程的試樁數(shù)不宜少于總樁數(shù)的1%，且>3根。施工完成后的所有管樁應(yīng)進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，樁位及樁頂標(biāo)高偏差檢測(cè)，符合規(guī)范要求后方可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工。

管樁工程基坑開(kāi)挖嚴(yán)禁邊打樁邊開(kāi)挖，應(yīng)制定合理的施工方案和工序，注意保持基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。該工程管樁施工機(jī)械采用靜壓機(jī)械，根據(jù)樁的密集程度及樁基礎(chǔ)與周?chē)ㄖ锏年P(guān)系、樁的入土深度、布樁的疏密程度確定壓樁順序，嚴(yán)格執(zhí)行管樁接樁的焊接方法，選擇合適的樁帽、送樁器和襯墊，控制好終壓時(shí)連續(xù)復(fù)壓的次數(shù)、穩(wěn)壓時(shí)間，管樁基礎(chǔ)施工參照《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（03SG409)進(jìn)行，并注意施工安全。

4.結(jié)語(yǔ)

安陽(yáng)市洹上名門(mén)小區(qū)于2010年4月完成設(shè)計(jì)，同年5月開(kāi)始施工，于2011年11月竣工驗(yàn)收，交付業(yè)主使用。從小區(qū)開(kāi)始動(dòng)工伊始至交付使用，專(zhuān)人負(fù)責(zé)記錄建筑物沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，資料顯示建筑物沉降量滿(mǎn)足《建筑變形測(cè)量規(guī)程》的要求，說(shuō)明該小區(qū)采用管樁進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是符合該段場(chǎng)地地質(zhì)情況的，是合理的選擇。

王 文（1977-），女，工程師，國(guó)家二級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師，主要從事工業(yè)與民用建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)。

2012-07-26