預(yù)應(yīng)力混凝土管狀增強體復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

周粉霞 馬鑫

預(yù)應(yīng)力混凝土管狀增強體復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

周粉霞 馬鑫

預(yù)應(yīng)力混凝土管狀增強體（簡稱PCT增強體，亦稱為PCT樁）是采用離心成型的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管狀構(gòu)件，PCT樁復(fù)合地基是由剛度較大的管樁經(jīng)過填芯微膨脹混凝土處理和樁間土共同作用的復(fù)合地基，適用于非抗震和抗震設(shè)防烈度6度、7度、8度地區(qū)的工業(yè)與民用建筑的剛性樁復(fù)合地基，采用靜壓法施工。適用于處理黏性土、粉土、砂土、素填土和黃土等，具有承載力高、沉降小、調(diào)整幅度大等特點。在上部荷載作用初期，大部分荷載由PCT樁承擔(dān)，PCT樁樁周摩阻力比管樁更能得到充分發(fā)揮，端阻力隨著荷載作用時間及樁側(cè)阻力發(fā)揮的程度而逐漸增高。同時樁頂墊層發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，使樁間土和樁身進入共同的工作狀態(tài)，逐漸形成復(fù)合地基。

一、工程概況

某住宅樓地上26層，地下兩層，主體結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑主體高度76.0米，抗震設(shè)防烈度為7度，抗震等級為三級。主要土層的分布情況如下：

第③層粉土：中密，稍濕-很濕，該層分布比較穩(wěn)定；土層平均厚度5.5米，地基土承載力特征值140KPa。

第④層粉質(zhì)黏土：可塑,該層分布比較穩(wěn)定；土層平均厚度2.24米，地基土承載力特征值135KPa。

第④-1層粉土：中密-密實，很濕，有砂感，該層僅局部存在；土層平均厚度2.5米，地基土承載力特征值150KPa。

第⑤層細砂：中密-密實，飽和，級配較好，分選性較好；局部夾有粉砂、中砂；該層分布比較穩(wěn)定；土層平均厚度9.43米，地基土承載力特征值240KPa。

基礎(chǔ)持力層位于第③粉土層，天然地基承載力不能滿足上部荷載的要求，故采用地基處理的方案。通常采用CFG樁復(fù)合地基方案，CFG樁施工速度快，比較經(jīng)濟，但在該工程中打試樁時，CFG樁在成樁過程中樁身質(zhì)量難易控制，出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，試樁的檢測結(jié)果滿足不了設(shè)計要求。結(jié)合出具的本場地勘察報告判別基底下第③、④-1粉土層為可液化土層，根據(jù)場地地層結(jié)構(gòu)并結(jié)合擬建建筑物基礎(chǔ)埋深、周圍的環(huán)境等情況，經(jīng)與地勘部門溝通后，確定對該樓地基處理擬采用PCT樁復(fù)合地基，現(xiàn)對該復(fù)合地基方案進行評價。

二、PCT樁復(fù)合地基承載力初步的計算

1.PCT樁復(fù)合地基處理深度

根據(jù)本場地工程地質(zhì)條件，基底下③、④-1層為可液化粉土層，第⑤層細砂承載力高、分布穩(wěn)定、地層層厚大、壓縮性低，是良好的樁端持力層，且樁端下無軟弱下臥層。結(jié)合上部荷載條件，樁要穿過第③、④-1層，以第⑤層細砂作為復(fù)合地基樁端持力層。

2.PCT樁復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)

根據(jù)地勘提供的巖土性質(zhì)和原位測試成果，PCT樁復(fù)合地基參數(shù)：樁側(cè)阻力qsik和樁端端阻力特征值qpk，如表1所示，最終復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)要以載荷試驗為準。

表1 PCT樁復(fù)合地基參數(shù)一覽表

注:基礎(chǔ)底面下可液化土層為③、④-1粉土層，液化土層側(cè)摩阻力已經(jīng)過液化折減，折減系數(shù)取2/3。

樁型采用PCT400-95-10.5a，設(shè)計有效樁長為15.0m。樁頂和筏板墊層底之間應(yīng)鋪設(shè)200mm厚3∶7級配砂石褥墊層，最大粒徑不宜大于30mm，每邊寬出基礎(chǔ)250mm，褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度（夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不應(yīng)大于0.9。在從樁頂以下1.5米采用C30微膨脹混凝土填芯。

3.PCT樁復(fù)合地基承載力計算

PCT樁復(fù)合地基初步設(shè)計時，由樁周土和樁端土的抗力可能提供的單樁豎向抗壓承載力特征值應(yīng)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》公式（7．1．5-3）計算：

qsi——樁周第i層土的側(cè)阻力特征值（kPa），按表1 ；

lpi——樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度（m）；

ap——樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，取1.0；

qp——樁端端阻力特征值（kPa），按表1；

復(fù)合地基應(yīng)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》公式（7.1.5-2）計算：

式中：λ——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，取0.85；Ra——單樁豎向承載力特征值（kN）；

Ap——樁的截面積（m2）； β——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，取0.9。

按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》的公式（7．1．5-3），公式（7.1.5-2）采用正方形布樁形式，樁徑為400 mm，依據(jù)表2所列復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)，進行驗算，結(jié)果見表2。

表2 復(fù)合地基承載力驗算結(jié)果表

經(jīng)計算單樁豎向抗壓承載力特征值為850kN，單樁豎向抗壓極限承載力為1700kN，復(fù)合地基承載力特征值為400kPa。

三、PCT樁復(fù)合地基施工要求及應(yīng)注意的問題

施工工程樁前，必須先打試樁，PCT樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場靜載荷試驗確定，以獲得可靠的樁基設(shè)計參數(shù)和施工工藝，同時確定樁端是否可以達到持力層設(shè)計標高，并且滿足上部荷載的要求。試樁檢測合格后方可施工工程樁。施工中如遇異常情況，須通知設(shè)計人員商定解決。

施工過程中應(yīng)首先滿足最大壓樁力、進入持力層深度、樁頂標高的要求，樁長可根據(jù)現(xiàn)場施工情況調(diào)整。壓樁在最大壓樁力下復(fù)壓3次。

沉樁結(jié)束后基坑開挖時，實際樁頂以上至少300mm厚的土應(yīng)采用人工開挖，嚴禁超挖及挖土機械擠、碰樁身。

澆灌填芯混凝土前，應(yīng)先將管樁內(nèi)壁浮漿清理干凈，宜采用內(nèi)壁涂刷水泥凈漿、混凝土界面劑或采用微膨脹混凝土等措施，以提高填芯混凝土與管樁樁身混凝土的整體性。

PCT樁施工采用靜壓方式， 應(yīng)按國家現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程及圖集《預(yù)應(yīng)力混凝土管狀增強體復(fù)合地基》（14YTG102）和《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（10G409）要求施工，確保質(zhì)量。

對于PCT樁，根據(jù)場地土質(zhì)情況，第⑤層細砂為密實狀態(tài)，根據(jù)計算，主樓PCT樁需進入該層土1.90～2.58m，進入砂層沉樁會比較困難，樁基施工前應(yīng)進行試樁，以確定樁能否達到持力層，并且施工時必須采取有效的措施，以確保樁端到設(shè)計標高，壓樁時建議采用800噸靜壓樁機，總配重不小于450噸，采用16點抱樁器。施工中往往樁周土體影響較大，特別是當樁較密時會引起周圍地面隆起，因此施工時應(yīng)合理安排施工時間，控制好管樁的擠土效應(yīng)。采取相應(yīng)措施減少施工對周圍道路和現(xiàn)有建筑物的影響，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。

在施工前應(yīng)做試樁試驗，對于靜壓PCT樁基礎(chǔ)施工，場地土承載力必須滿足壓樁機的機底壓力，以防樁機施工過程中發(fā)生陷機，否則地基應(yīng)進行處理或加大壓樁機底面積以減少機底壓力。

四、PCT樁復(fù)合地基的試樁結(jié)果

對該主樓采用的PCT樁復(fù)合地基進行了靜載荷試驗。試驗標高為83.67m，樁型為PCT400-95-10.5a，設(shè)計有效樁長為15.0m，單樁豎向抗壓承載力特征值為850kN，單樁豎向抗壓極限承載力為1700kN，復(fù)合地基承載力特征值為400kPa。本次試樁試驗不做破壞性試驗，停止加載條件為單樁載荷達到極限值且復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求。

試樁檢測結(jié)果報告如下：

1.單樁豎向抗壓承載力（單樁豎向抗壓靜載試驗）

根據(jù)3根單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果，單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值為1700kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為850kN，滿足設(shè)計要求。

2.復(fù)合地基承載力（復(fù)合地基載荷試驗）

根據(jù)測試點復(fù)合地基載荷試驗結(jié)果，復(fù)合地基承載力特征值為400kPa，滿足設(shè)計要求。

3.樁身完整性檢測（低應(yīng)變法）。

4.4根試樁樁長均約為11.0m，約2m接頭均明顯。

五、結(jié)論

采用PCT樁復(fù)合地基設(shè)計，彌補了傳統(tǒng)CFG樁復(fù)合地基容易縮頸的不足，且在提高承載力方面更優(yōu)越于管樁復(fù)合地基，通過采用在PCT樁內(nèi)填芯混凝土，有試驗結(jié)果可以證明，更大大提高了PCT樁樁周摩阻力，從而提高復(fù)合地基的承載力。所以，在同等樁長、樁徑和同等地質(zhì)條件下，PCT樁復(fù)合地基承載力提的更高，更能達到節(jié)約成本的效果，PCT樁復(fù)合地基在未來會有更大的市場。

（作者單位：核工業(yè)第五研究設(shè)計院第一設(shè)計所）