淺談復(fù)雜巖土地基中靜壓預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：建施工過(guò)程中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)就是預(yù)應(yīng)力管樁建筑樁基技術(shù)，由于其具有強(qiáng)度大、質(zhì)量高和穿透能力強(qiáng)等方面的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在工民建施工中得到了廣泛的應(yīng)用。其實(shí)，所謂的預(yù)應(yīng)力管樁就是由一種特殊的工藝手段而形成的一種預(yù)制樁，因其具有良好的性能而在工民建施工中得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文以廉江市第三建筑工程有限公司承建上海通用梧州圣欣別克4s店工程為例簡(jiǎn)要介紹復(fù)雜巖土地基中靜壓預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)與應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并提出相關(guān)措施進(jìn)行解決。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜巖土地基;預(yù)應(yīng)力管樁;單樁承載力

一、引言

預(yù)應(yīng)力管樁是通過(guò)采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝，再經(jīng)離心成型和蒸汽養(yǎng)護(hù)而形成的一種具有很強(qiáng)的混凝土預(yù)制基樁，預(yù)應(yīng)力管樁具有幾點(diǎn)十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，如規(guī)格眾多、質(zhì)量保證、單樁承載力高、經(jīng)濟(jì)等。預(yù)應(yīng)力管樁已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)中使用最多的基樁，尤其是靜壓預(yù)應(yīng)力管樁，可以有效減少沉樁的動(dòng)應(yīng)力，還可以極大地降低打樁產(chǎn)生的噪音，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用可以很好的起到城市施工的環(huán)保效果，預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用對(duì)工程施工具有十分顯著地現(xiàn)實(shí)意義。

二、復(fù)雜巖土地基中靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的若干設(shè)計(jì)問(wèn)題

2.1、靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)樁身有效預(yù)壓應(yīng)力的大小進(jìn)行排列，預(yù)應(yīng)力管樁主要可以分為三種類型：即A、AB和B型，如果豎向承載力Ra逐漸增大，抗裂彎矩和極限彎矩Mcr和Mu同時(shí)也逐漸增大的條件下，樁的耐打性能也會(huì)逐漸增強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力管樁通常分為兩種：摩擦端承樁，端承摩擦樁，施工中最常用的施工方法為錘擊法或靜壓法等，靜壓法的沉樁主要包括頂壓式和抱壓式，一般情況下最好使用頂壓式。一般情況下，預(yù)應(yīng)力管樁的長(zhǎng)徑比最好不要超過(guò)80，如果靜壓預(yù)應(yīng)力管樁周為大多是松軟的土層時(shí)，就應(yīng)該對(duì)其長(zhǎng)徑比進(jìn)行更為嚴(yán)格的控制，最好的長(zhǎng)徑比區(qū)間最好在30～60之間。

2.2、確定基樁豎向承載力的的方法：

（1）經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法

通過(guò)對(duì)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的研究，來(lái)確定預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向抗壓的極限承載力值，根據(jù)有關(guān)規(guī)定的相關(guān)公式的計(jì)算公式如下：

Q_uk=u∑q_sikl_si+q_pkA_p（式2.2-1）

公式中：q_sik：樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

q_pk：樁端土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

u：樁身周長(zhǎng);

A_p：樁端面積;

l_si：樁身穿過(guò)第i層土的厚度。

基樁豎向承載力特征值：

R_a=Q_uk/2""" （式2.2-2）

（2）由于負(fù)摩擦阻力而產(chǎn)生的不利影響

在計(jì)算基樁的豎向承載力時(shí)要注意不能忽略由樁側(cè)的負(fù)摩擦阻力造成的影響。第一步應(yīng)該根據(jù)樁側(cè)土層的分布特點(diǎn)，按照樁周圍土層的沉降的具體情況計(jì)算中性點(diǎn)深度l_n，在基樁豎向承載力特征值R_a的計(jì)算中只需要計(jì)算中性點(diǎn)以下部分的側(cè)阻力和端阻力即可。對(duì)于端承型的基樁還應(yīng)將因負(fù)摩擦阻力而引起的下拉荷載Qⁿ_g考慮在內(nèi)，在不考慮群樁效應(yīng)的情況下，第i層土的負(fù)摩擦阻力的標(biāo)準(zhǔn)值可以通過(guò)以下的公式計(jì)算出來(lái)：

qⁿ_si=ξ_niσ'_i（式2.2-3）

ξ_ni：樁的四周第i層的負(fù)摩擦阻力系數(shù)，

σ'_i：樁的四周第i層平均豎向有效應(yīng)力。

（式2.2-4）

（3）最小壓樁力

①通常情況下，最小壓樁力N不宜低于2R_a。

②管樁周圍存在的負(fù)摩擦阻力的最小壓樁力N=2R_a+2Qⁿ_g;而對(duì)端承型的基樁的最小壓樁力N=2R_a+4Qⁿ_g

（4）單樁豎向靜載荷試驗(yàn)

①通常情況下，單樁豎向極限承載力的特征值為Q_u除以安全系數(shù)2，即R_a=Q_u/2。

②樁的周圍存在負(fù)摩擦阻力時(shí)，在計(jì)算單樁豎向承載力的特征值時(shí)應(yīng)注意要扣除負(fù)摩擦阻力，也就是R_a=Q_u/2-Qⁿ_g。

2.3、設(shè)置合理的布樁原則

因?yàn)殪o壓預(yù)應(yīng)力管樁會(huì)產(chǎn)生較為明顯的擠土效應(yīng)，因此要對(duì)布樁密度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。要在符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，相鄰兩樁之間的中心距不得小于3.5D。在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)該制定一個(gè)合理的打樁順序，也可以采取原位引孔、設(shè)置防震溝和泄壓孔等措施來(lái)減弱擠土效應(yīng)。

三、復(fù)雜巖土地基中管樁的施工常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

3.1、浮樁

在管樁的施工過(guò)程中，很容易受到地基應(yīng)力以及由于壓樁過(guò)程中樁體對(duì)土體的擠壓作用，進(jìn)而給地基造成了較大的超孔隙水壓力u。管樁分布的越密集，產(chǎn)生的超孔隙水壓力u就越大。如果管樁周圍含有較厚的淤泥、粘土等土層時(shí)，超孔隙水壓力u的消散速度就會(huì)極大地減慢，使得樁的周圍的土體形成豎向隆起以及水平位移，這種情況就很容易使周圍的管樁產(chǎn)生移位和樁身斷裂的現(xiàn)象，給工程施工埋下了安全隱患?，F(xiàn)階段，對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力管樁會(huì)產(chǎn)生浮樁的特性一般可以采用以下五種措施解決：

（1）加強(qiáng)對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的監(jiān)測(cè)，對(duì)壓樁順序和進(jìn)度進(jìn)行有效調(diào)整。

（2）設(shè)置泄壓孔以實(shí)現(xiàn)加快孔隙水壓力u的消失速度的目的。泄壓孔的選擇通常為塑料排水板、豎向砂井等。

（3）增加壓樁力度，盡可能的提高靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的豎向抗拔力，可以有效防止管樁上浮。

（4）復(fù)打復(fù)壓。對(duì)那些已經(jīng)產(chǎn)生浮樁的預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行復(fù)打或復(fù)壓，進(jìn)行復(fù)壓時(shí)，壓樁力一般為極限承載力的1.1～1.2倍。

（5）對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生浮樁的預(yù)應(yīng)力管樁采用樁底注漿、補(bǔ)樁的方法也可以起到加固的作用。

3.2、露樁、短樁

在復(fù)雜的巖土地基進(jìn)行施工，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁很容易出現(xiàn)持力層起伏較大、樁身的土層分布不均等現(xiàn)象。如果施工單位的施工方案設(shè)計(jì)不完善、配樁不夠準(zhǔn)確時(shí)，工程在實(shí)際施工過(guò)程中就很容易造成露樁或短樁，這樣會(huì)造成不必要的浪費(fèi)的同時(shí)，還可能會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量造成十分不利的影響。

3.3、擠土和振動(dòng)對(duì)管樁造成的影響

管樁在沉樁過(guò)程中，由于受到周圍土的擠壓會(huì)出現(xiàn)周圍的道路路面隆起、地下管線受到擠壓導(dǎo)致破裂的現(xiàn)象，雖然管樁是空心樁，但是由于擠土效應(yīng)而產(chǎn)生的影響也是不容忽視的。另外，如果采用錘擊法進(jìn)行施工，由于錘擊而產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)對(duì)附近的建筑物造成不同程度的影響，因此必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，主要的方法如下：

（1）控制布樁的密度（Ws），通常情況下Ws要小于5%，樁與樁中心的距離不應(yīng)小于4。如果Ws>5%，可以對(duì)那些距離較密的管樁采用預(yù)先鉆孔取土的辦法進(jìn)行解決。

（2）控制沉樁的速度，控制樁的日生成量，如果使用的是長(zhǎng)為30米的Ф500管樁，那么日沉樁量最好不要超過(guò)15根。沉樁的順序一般為先中間、后兩邊，如果有需要也可以采取間隔跳打的方法。

（3）挖防震溝，溝的深度一般以超過(guò)地下管線的埋置深度為宜，寬度最好在0.8～1.0m之間。如果挖鑿的防震溝沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，可以采取在樁位與建筑物之間打1—2排應(yīng)力釋放孔的辦法進(jìn)行解決。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于預(yù)應(yīng)力管樁所具備的施工簡(jiǎn)便、質(zhì)量高和穿透能力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢(shì)，也在很大程度上對(duì)相關(guān)施工技術(shù)人員的施工素質(zhì)提出了更高的要求，施工人員應(yīng)該對(duì)施工過(guò)程中的所有環(huán)節(jié)都應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，并將可能的影響因素都進(jìn)行充分的思考，使用一切辦法使預(yù)應(yīng)力管樁所具有的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。

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