“工”字形異形截面樁的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用

蘇琳琳

“工”字形異形截面樁的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用

蘇琳琳

預(yù)制樁因其施工快速，施工質(zhì)量可靠的特點(diǎn)，在工程中得以廣泛應(yīng)用。方樁性能好，但造價(jià)高；管樁省材、造價(jià)低，但其水平承載力極低。而異形截面樁是將常規(guī)的樁截面做成異形截面，利用其橫截面周長大的特點(diǎn)，增加摩擦型樁的單樁豎向承載力。廣西隆安某項(xiàng)目采用“工”字形截面樁作為工程樁。本文結(jié)合這一工程實(shí)例，對(duì)異形截面樁進(jìn)行深入應(yīng)用研究。

一、工程設(shè)計(jì)實(shí)例

1.工程概況

廣西隆安某項(xiàng)目為四層框架結(jié)構(gòu)，房屋高度14.9米。矩形平面（16.5x26.6），平面規(guī)則、豎向構(gòu)件連續(xù)，利于抗震。地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度（0.15g），場(chǎng)地類別為Ⅱ類。

場(chǎng)地地基由填土①和黏土②-1、黏土②-2層組成。填土①層：回填時(shí)間超過10年，基本完成自重固結(jié)，可以提供一些樁側(cè)摩阻力，qsik=25kPa，層厚4.5～9.2m；黏土②-1層，呈堅(jiān)硬～硬塑狀態(tài)，qsik=86kPa，qpk=2200kPa，層厚1.8m～7.7m；黏土②-2層，呈硬塑～可塑狀態(tài)，qsik=70kPa，qpk=1500kPa，勘察未揭穿該層。

2.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

選擇靜壓預(yù)制樁方案，以黏土②-1或黏土②-2層作為樁端持力層。采用工字形截面450x450x190x130，如圖1。結(jié)合場(chǎng)地土層條件，考慮預(yù)制樁制作及施工方便，在不接樁的情況下，充分發(fā)揮樁摩擦力，最后確定設(shè)計(jì)樁長11米。

按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）第5.3.5條，估算出本項(xiàng)目的單樁豎向承載力特征值為767 kN，設(shè)計(jì)取值700kN。采用PKPMJCCAD軟件基礎(chǔ)布置如圖2。承臺(tái)下布樁，共65根樁。

圖1 異形樁截面

圖2 基礎(chǔ)布置圖（共65根樁）

二、“工”字形異形樁與方樁、管樁在本項(xiàng)目中的應(yīng)用比較

1.三種截面的幾何及力學(xué)特性對(duì)比分析

圖3 三種截面

表1 幾何及力學(xué)特性表

可見，工字形樁擁有截面周長長、較大的主截面慣性矩的幾何及力學(xué)特征優(yōu)勢(shì)。

2.三種樁截面在本項(xiàng)目中的基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)計(jì)

在本項(xiàng)目場(chǎng)地，采用上述三種截面，按樁基規(guī)范JGJ94-2008第5.3.5條，針對(duì)同一勘探孔點(diǎn)（取最不利點(diǎn)）、相同樁長（11米），得到不同的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值R：

表2 三種不同截面形狀的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值

用400x400方樁（R=570Kn）和閉口管樁（Φ400、R=448Kn），采用PKPMJCCAD軟件分別對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)布置如圖4、圖5。

圖4 方樁基礎(chǔ)布置圖（共77根樁）

圖5 管樁基礎(chǔ)布置圖（共94根樁）

3.三種樁截面在本項(xiàng)目中基礎(chǔ)應(yīng)用的造價(jià)比較

對(duì)三種樁型的基礎(chǔ)（樁+承臺(tái)）分別進(jìn)行了預(yù)算，其工程總造價(jià)如下表：

樁型 基礎(chǔ)總造價(jià) 對(duì)比工字形異形樁 367658元 1方樁AZH-40-11A 421013元 1.15管樁PHC400A95 420535元 1.14

從對(duì)比看到，相同設(shè)計(jì)條件下，本項(xiàng)目采用“工”字形截面樁時(shí)，基礎(chǔ)（樁+承臺(tái)）的總造價(jià)最低。與預(yù)制方樁和管樁比較，采用“工”字形截面樁基礎(chǔ)造價(jià)降低了14～15%。因目前尚是試驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新階段，當(dāng)這一技術(shù)工藝成熟，成為工廠化的產(chǎn)品，相信異形樁的單價(jià)會(huì)隨之下降，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)將明顯。

三、異形樁的應(yīng)用前景

異形樁是在普通灌注樁和靜壓樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較有前途的新樁型，也是一種節(jié)能節(jié)材的新樁型。異形樁截面樁側(cè)摩擦力大，是經(jīng)濟(jì)可行的摩擦樁，同時(shí)也擁有較大的主截面慣性矩，獲得較大的主截面慣性矩，可把它應(yīng)用于基坑支護(hù)，成為一種新型的支護(hù)樁型。

（作者單位：廣西建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院）