預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁(PHS)在蚌埠地區(qū)的應(yīng)用

夏 冰

(蚌埠市勘測設(shè)計(jì)研究院，安徽 蚌埠 233000)

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁(PHS)在蚌埠地區(qū)的應(yīng)用

夏 冰

(蚌埠市勘測設(shè)計(jì)研究院，安徽 蚌埠 233000)

介紹了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁(PHS)的特點(diǎn)，簡單的與預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC)進(jìn)行了對比，并通過實(shí)際工程的應(yīng)用，闡述了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁的施工技術(shù)措施，以推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

預(yù)應(yīng)力高壓混凝土空心方樁(PHS)，預(yù)應(yīng)力高壓混凝土管樁(PHC)，地基

隨著合蕪蚌三年大建設(shè)的深入，蚌埠的經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到飛速發(fā)展，建筑行業(yè)尤其是房地產(chǎn)行業(yè)得到了迅速發(fā)展。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)作為一種可靠度高、性能穩(wěn)定的成熟樁型已經(jīng)在蚌埠地區(qū)被廣泛的應(yīng)用。但隨著施工技術(shù)、材料的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁(PHS)作為一種被優(yōu)化的樁型，因其更能高效的發(fā)揮材料的性能，減少建筑工程對自然資源過度消耗，逐漸在蚌埠地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁的生產(chǎn)工藝及適用性

預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力、離心成型和蒸汽養(yǎng)護(hù)制成的一種外方內(nèi)圓的混凝土預(yù)置構(gòu)件。其制作工藝及特性與管樁基本相同，同樣具有管樁的性能穩(wěn)定、操作方便、施工速度快、性能高的優(yōu)點(diǎn)。按混凝土的等級強(qiáng)度及混凝土承載面的大小可分為PHS，PS，分別為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁(PHS)、預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁(PS)，PHS的混凝土強(qiáng)度等級為C80，PS的混凝土強(qiáng)度等級為C60。空心方樁的外邊長主要有300 mm×300 mm～700 mm×700 mm，以每50 mm為增量。PHS樁適用于流塑、軟塑狀態(tài)的軟弱地基，持力層宜為黏土層、砂層、深埋基巖，以及強(qiáng)風(fēng)化巖層、全風(fēng)化巖層或風(fēng)化殘積土層較厚的地層，尤其適用于軟弱土層較厚的地基。

2 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁(PHS)與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)的對比

1)PHS樁外截面為方形比PHC樁的圓形外觀更適宜堆放；一般外邊長為450 mm～600 mm的PHS樁堆放層數(shù)不大于6，只是要考慮到吊裝取用的方便，堆放層數(shù)也不宜過高。而PHC樁堆放層數(shù)過高的話，容易發(fā)生滾落傷人等安全事故(見圖1，圖2)。

2)相同截面面積下，一般PHS樁的外周長比PHC樁截面管樁的周長大。相同截面面積，PHS樁比PHC樁的截面慣性矩要大，同截面混凝土下方樁外表面積比管樁大，且呈方形，在土層中樁體周邊土與土的休止角比圓形的摩阻系數(shù)要大得多，所以同樣樁長與樁徑的PHS樁要比PHC樁在同等地質(zhì)條件下承載力高，可為工程省下大量的資金，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3)PHS樁的理論計(jì)算抗剪力是同混凝土用量PHC樁的2倍～3倍，可以有效提升建筑物在不可抗力環(huán)境因素下的安全系數(shù)，這說明PHS樁的抗震性能非常優(yōu)越，可以很好的在多震的區(qū)域及高層建筑、大面積地下室的建筑物基礎(chǔ)中使用。

4)PHS樁方形的頭部更能承受比圓形頭部的耐沖擊性能，在施工中樁頭破損率比管樁要??；且方形比圓形更大的焊接周長充分保證了每節(jié)樁之間的有效焊接強(qiáng)度，大大減小了PHC樁在施工中出現(xiàn)的節(jié)頭脫焊或移位現(xiàn)象，使接樁質(zhì)量更高。

5)根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范，附錄B預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁基本參數(shù)(如表1所示)可知，選用邊長450 mm的PHS樁在力學(xué)性能上完全可以替代直徑500 mm的PHC樁，在有些情況下甚至可以代替直徑550 mm的PHC樁。同時使用小樁徑的基樁，在施工速度、擠土影響等方面又可大大改進(jìn)，其性能上還超越PHC樁。若為承臺基礎(chǔ)，如圖3，圖4所示，根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范，各樁間中心距不宜小于樁外邊長的3.5倍，選用φ450空心方樁替換φ500管樁，可節(jié)省承臺混凝土量及施工其他材料等部分費(fèi)用，如此體現(xiàn)出空心方樁極高的性價比。

表1 預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁基本參數(shù)

6)但由于安徽地區(qū)現(xiàn)僅有蕪湖地區(qū)有PHS樁的生產(chǎn)廠家，而PHC樁蚌埠地區(qū)即有生產(chǎn)廠家，故PHS樁的運(yùn)輸成本較PHC樁的運(yùn)輸成本較大。

3 成果應(yīng)用及工程實(shí)例

PHS樁近幾年來在蚌埠地區(qū)各類工程逐漸得到廣泛的應(yīng)用。在此以安瑞科安置房小區(qū)為例，因?yàn)樵摴こ炭辈靺^(qū)地質(zhì)條件中等復(fù)雜，且兩種樁型都實(shí)際采用，為兩種樁型的比較提供了大量的原始數(shù)據(jù)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

1)擬建工程概況。為解決安瑞科附近居民的征地拆遷還原問題，擬在貨場五路以南、航華路以西新建安瑞科安置小區(qū)，該工程由7幢25層～32層安置房、2層商業(yè)附房及1層整體地下車庫構(gòu)成。

2)擬建場地的地形、地貌。擬建場地位于蚌埠市淮河南岸，屬淮河南岸一級階地。場地由于周邊建筑工地在此堆土，地形起伏較大，勘察期間高程在23.01 m～30.22 m之間。

3)地基土的形成時代及成因和特征。本場地內(nèi)地基土在42.00 m 的深度范圍各層地基土的形成時代及成因?yàn)椋喝率浪靥钔翆?、晚更新世河流沖積層、晚更新世坡、殘積層、太古代區(qū)域變質(zhì)混合花崗巖。主要土(巖)性為黏性土及混合花崗巖。地基土各層的特征按自上而下和從新到老的次序分別描述如下：

⑥層全風(fēng)化混合花崗巖(Ar)?；揖G色、灰黑色，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，手捏即碎呈砂礫土狀，主要造巖礦物成分為石英、長石及暗色礦物，長石、暗色礦物等已風(fēng)化成黏土類礦物，殘留石英質(zhì)礦物。局部地段裂隙中見堅(jiān)硬石英巖脈充填。最大揭露層厚2.10 m。

⑦層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖(Ar)?；揖G色，灰黑色，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，主要礦物成分為石英、長石及暗色造巖礦物，長石及暗色礦物大部分已黏土化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎。本層夾較多堅(jiān)硬石英巖脈。層厚1.70 m～7.50 m。

⑧層中風(fēng)化混合花崗巖(Ar)?；揖G色，灰黑色，粗粒等粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要造巖礦物成分為石英、長石、暗色礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育。局部地段裂隙中見堅(jiān)硬石英巖脈充填，本層未鉆穿，最大控制層厚9.90 m。

4)場地土承載力及樁基設(shè)計(jì)參數(shù)。本次勘察對場地各層地基土的主要物理學(xué)指標(biāo)、原位測試(標(biāo)貫)實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)以上方法確定了各地基土層的承載力特征值、樁基設(shè)計(jì)參數(shù)，并結(jié)合蚌埠地區(qū)的工程勘察經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)綜合分析后提供了各層的承載力特征值及樁基參數(shù)，見表2。

表2 場地地基土物理力學(xué)指標(biāo)及原位測試強(qiáng)度、變形參數(shù)、樁基參數(shù)推薦值

樁基設(shè)計(jì)文件總說明中要求，樁端持力層選擇為⑥層全風(fēng)化花崗混合巖，樁端全斷面進(jìn)入持力層0.5 m，單樁豎向抗壓承載力特征值不小于2 300 kN，極限承載力不小于4 600 kN。

估算單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算采用JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第5.3.8條提供的公式Quk=u∑qsikli+qpk(Aj+λpApl)，符號意義見規(guī)范。樁基靜載試驗(yàn)采用近似于實(shí)際工作條件的“慢速維持荷載法”，靜載試驗(yàn)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。兩者結(jié)果比較見表3。

表3 兩樁型樁基靜載試驗(yàn)結(jié)果比較表

4 結(jié)語

經(jīng)理論研究并由工程實(shí)踐應(yīng)用對比表明，盡管方樁對比管樁存在一定的缺點(diǎn)，但總體比較來看，方樁比管樁更具有節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)效益提高等優(yōu)勢，符合建設(shè)部提倡的“發(fā)展節(jié)約型結(jié)構(gòu)”的要求，符合國家“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略方針，在蚌埠地區(qū)具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1] 08SG360，預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁圖集[Z].

[2] 10G409，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集[Z].

[3]JGJ94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB5021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[5] 《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

Analysis on the application of prestressed high intensity concrete hollow square pile(PHS) in Bengbu

Xia Bing

(BengbuInvestigationDesignandResearchInstitute,Bengbu233000,China)

This paper introduced the characteristics of prestressed high strength concrete hollow square pile (PHS), simply compared with prestressed high strength concrete pipe pile (PHC), and through the actual project application, elaborated the construction technology measures of prestressed high strength concrete hollow square pile, in order to promote the sustainable development of construction industry.

prestressed high strength concrete hollow square pile (PHS), prestressed high strength concrete pipe pile (PHC), foundation

2015-02-27

夏 冰(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0078-02

TU473

A