1概述
我國(guó)自上世紀(jì)80年代初開始引進(jìn)、研制和生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。相較其它樁型，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的優(yōu)勢(shì)在于其單樁承載力高，成樁質(zhì)量可靠，施工速度快，沉樁監(jiān)測(cè)直觀，功效高，工期短，造價(jià)相對(duì)其它樁型便宜10％～5％。同時(shí)，管樁還有設(shè)計(jì)選用范圍廣，規(guī)格靈活多樣，對(duì)樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，成樁長(zhǎng)度不受施工機(jī)械限制及施工文明、現(xiàn)場(chǎng)整潔等特點(diǎn)，所以其在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用廣泛。
2工程概況
項(xiàng)目位于天津市空港經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)河西路、西四道及保稅路所圍地塊。擬建場(chǎng)地地貌單元屬華北平原東部濱海平原地貌，屬海相與陸相交互沉積地層。場(chǎng)地內(nèi)勘探孔深度30m，在場(chǎng)地埋深范圍內(nèi)，地基按地層形成時(shí)代，成因類型及工程地質(zhì)特征劃分為5個(gè)工程地質(zhì)層，按巖性組合及巖土力學(xué)性質(zhì)劃分為9個(gè)工程地質(zhì)亞層，分別如下：①2素填土；④1粘土；⑥1淤泥質(zhì)粘土；⑥2粉質(zhì)粘土；⑥3粉質(zhì)粘土；⑧1粉質(zhì)粘土；⑨1粉土；⑨2粉質(zhì)粘土；⑨3粉砂。土層中淤泥質(zhì)土層最厚處約4.0m，易產(chǎn)生不均勻沉降。而本工程主廠房上部荷載較重，地面使用荷載為50kN/m2。業(yè)主對(duì)地基沉降要求嚴(yán)格，不均勻沉降差不得大于13mm。同時(shí)，本工程施工周期短，工期緊張。綜合比較后，設(shè)計(jì)中采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。設(shè)計(jì)中最初方案為普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，即PC型樁。項(xiàng)目進(jìn)行過程中，考慮到基樁供貨情況及工期，按業(yè)主要求更改為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，即PHC型。樁端持力層為⑨1層粉質(zhì)粘土層，樁端標(biāo)高-16.5m左右，樁長(zhǎng)約20米。樁徑根據(jù)位置的不同有所區(qū)分，柱下樁徑為500mm，地坪樁徑為400mm。
3單樁極限承載力的確定
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2010）規(guī)定，單樁極限承載力可通過單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定，且采用單樁荷載試驗(yàn)確定承載力是最科學(xué)安全的方法。但是按照規(guī)范要求在同一條件下的試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1％，且不應(yīng)少于3根。本工程基樁數(shù)量大，如按要求選取實(shí)驗(yàn)樁，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且作業(yè)周期也不能滿足工程建設(shè)要求。如在場(chǎng)地周邊做破壞性試樁，雖然可以較準(zhǔn)確的測(cè)量出單樁豎向極限承載力，但是試驗(yàn)所需周期較長(zhǎng)，且由于場(chǎng)地較大，而試樁數(shù)量和位置有較大的局限性。經(jīng)綜合比較及結(jié)合本區(qū)域以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，單樁承載力采用《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）公式（5·3·5）進(jìn)行計(jì)算確定：（5·3·5）
式中：--樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；
--極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；--樁側(cè)第i層土層厚度(m)；
--樁周長(zhǎng)(m)；--樁身的橫截面面積(m2)；
根據(jù)本工程《巖土工程勘察報(bào)告》，勘探深度范圍內(nèi)各土層樁基有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如下表：
樁基設(shè)計(jì)參數(shù)表表1
按照規(guī)范公式及地勘報(bào)告提供的設(shè)計(jì)參數(shù)并結(jié)合所選樁長(zhǎng)及樁徑，對(duì)廠房區(qū)域內(nèi)勘探孔進(jìn)行逐個(gè)計(jì)算，樁徑500mm的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Qukmax=1710kN，Qukmin=1573kN；樁徑400mm的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為Qukmax=1449kN，Qukmin=1339kN。考慮到一般在基樁施工完成后，樁側(cè)土體會(huì)有一定的回裹里，其單樁承載力會(huì)有所提高，而如果按照計(jì)算的最小值選用偏于保守，因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)中取其平均值。由此，樁徑500mm的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk=1650kN，樁徑400mm的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk=1390kN。根據(jù)樁基規(guī)范要求，單樁豎向承載力特征值為R=Quk/K（K為安全系數(shù)，取K=2）。
在大范圍施工前，根據(jù)地勘報(bào)告提供的信息，在地質(zhì)條件復(fù)雜或土層有較大起伏位置選取工程樁作為試打樁，以了解沉樁機(jī)具是否合理，并確定終壓標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)通過壓樁力側(cè)面反應(yīng)單樁承載力是否合理，適時(shí)調(diào)整。
4管樁在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)
4.1樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)低于施工現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高不小于250mm。管樁施工時(shí)采用的液壓樁機(jī)自重及配重都相當(dāng)大。如THI550型步履式液壓靜力壓樁機(jī)自重達(dá)2200kN，配重最高可達(dá)1800kN，總重最高可達(dá)4000kN。樁機(jī)直接在場(chǎng)地上移動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)地面下陷十分明顯。若樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高與場(chǎng)地地面持平或略低于場(chǎng)地地面，施工中因場(chǎng)地土下陷，將造成樁頭外露，樁機(jī)移動(dòng)將受影響，甚至破壞樁頭，造成施工麻煩。
4.2對(duì)于多節(jié)樁，上下節(jié)樁的長(zhǎng)短應(yīng)考慮接樁時(shí)樁端所處的土層進(jìn)行組合。接樁時(shí)若樁尖停留在硬土層內(nèi)，當(dāng)接樁過程延續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，則沉樁阻力增加，使樁無(wú)法沉到設(shè)計(jì)深度。當(dāng)接樁時(shí)樁端處在較厚的軟弱土層時(shí)，接樁完成后樁由軟土層而進(jìn)入硬土層時(shí)，樁端阻力明顯增大。而且由于軟弱土層樁段約束較小，新接樁接近側(cè)向無(wú)約束狀態(tài)，這時(shí)在上部壓樁力和樁尖阻力作用下，兩樁中間受壓，打樁控制一旦出現(xiàn)偏差，很容易把樁打斷。所以在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)地勘報(bào)告提供信息，選擇合理的樁長(zhǎng)組合，避免在砂質(zhì)粉土、砂土等硬土層或淤泥質(zhì)粘土等軟弱土層中焊接。
4.3填芯混凝土的長(zhǎng)度要求。根據(jù)國(guó)標(biāo)及天津市地標(biāo)要求，填芯混凝土應(yīng)采用與承臺(tái)或基礎(chǔ)梁同強(qiáng)度等級(jí)混凝土，并宜與承臺(tái)或基礎(chǔ)梁一起澆注。考慮到實(shí)際施工過程中承臺(tái)或基礎(chǔ)梁的澆注常滯后于填芯混凝土及混凝土本身的收縮問題，因此設(shè)計(jì)中采用比承臺(tái)或基礎(chǔ)梁提高一級(jí)的微膨脹混凝土作為填芯混凝土。在填芯混凝土的深度上，國(guó)標(biāo)和天津市地標(biāo)中存在差別，設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意。國(guó)標(biāo)中規(guī)定填芯混凝土的高度H不小于3D，且不小于1.5m。而天津市基樁標(biāo)準(zhǔn)圖集中規(guī)定，對(duì)于抗壓樁，當(dāng)采用端頭板焊筋與承臺(tái)錨固且無(wú)需考慮水平力作用時(shí)：對(duì)于非截樁基樁，樁頂填芯混凝土的高度不得小于（3~5）D且不得小于2.0m；對(duì)于截樁基樁，其樁頂填芯混凝土的高度不得小于（6~8）D且不得小于3.5m。而對(duì)于承受水平力的抗彎管樁，樁頂填芯混凝土的高度不得小于（8~10）D且不得小于4.5m。
4.4基坑周邊樁頂標(biāo)高應(yīng)根據(jù)基坑深度有所調(diào)整。本工程中車間內(nèi)有一地下工藝循環(huán)水池，池深4.5m。在水池基底標(biāo)高以上土多為軟弱土，其孔隙比大，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，豎向、水平方向的擠壓均容易產(chǎn)生變形。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁為擠土樁型，施工速度比較快，由此造成施工區(qū)域內(nèi)的擠土效應(yīng)。管樁自身抗壓強(qiáng)度較高，但抗彎強(qiáng)度較低，不同土層間水平力的作用容易引起樁身斷裂。因此，土方開挖對(duì)軟弱土地區(qū)管樁的安全性有著極大的影響?？紤]到水池基坑大面積開挖對(duì)周邊柱下基樁的影響，即開挖土層產(chǎn)生側(cè)向土壓力對(duì)正常的基樁產(chǎn)生水平推力而導(dǎo)致基樁破壞，產(chǎn)生安全隱患，設(shè)計(jì)中對(duì)周邊承臺(tái)樁頂標(biāo)高按照一定坡度階梯狀提升，而非一步到位，以保證基樁的安全。
5基樁防腐處理
在國(guó)標(biāo)及天津市地標(biāo)的基樁設(shè)計(jì)總說(shuō)明中均有規(guī)定：“本圖集管樁(外徑300mm除外)按二b環(huán)境類別進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。當(dāng)基礎(chǔ)的環(huán)境地質(zhì)條件對(duì)管樁有中度及以上腐蝕性時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用條件按有關(guān)規(guī)范采取有效的防腐蝕措施”，《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-2008）中規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁不適用于，及pH值為強(qiáng)腐蝕等級(jí)的環(huán)境，僅適用于中、弱腐蝕性環(huán)境。可見選擇預(yù)應(yīng)力混凝土管樁對(duì)于使用環(huán)境的腐蝕性要求嚴(yán)格。
本工程中地勘報(bào)告提供的地下水腐蝕性評(píng)價(jià)如下：在干濕交替及無(wú)干濕交替條件下，地下水均對(duì)混凝土具弱腐蝕性，其腐蝕介質(zhì)為。地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中腐蝕性，其腐蝕介質(zhì)均為；在長(zhǎng)期浸水條件下，地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性；在干濕交替情況下，地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中腐蝕性，其腐蝕介質(zhì)均為。
按照最新的天津管樁標(biāo)準(zhǔn)圖集津10G306，管樁的保護(hù)層厚度為40mm，對(duì)于直徑400的管樁，其壁厚已由02圖集中的80mm增加為95mm。而本次采用的PHC樁，樁身混凝土強(qiáng)度為C80，樁身混凝土抗?jié)B等級(jí)S10，樁尖為閉口樁，這些都使基樁本身的防腐能力能夠滿足中等腐蝕的要求。同時(shí)在基樁設(shè)計(jì)說(shuō)明中，我們一般都規(guī)定所采用須采用抗硫酸鹽、硅酸鹽水泥，堿含量<0.6%及接樁處外露鋼板須用防腐瀝青滿涂?jī)杀榈却胧﹣?lái)進(jìn)一步保證防腐效果，這些措施也能滿足《工業(yè)建筑防腐蝕規(guī)范》中的相關(guān)要求。
6結(jié)語(yǔ)
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種新樁型，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和工程應(yīng)用前景，是值得推廣的一種樁型。隨著工程應(yīng)用越來(lái)越多，肯定會(huì)有更多的工程問題出現(xiàn)，有待我們進(jìn)一步去對(duì)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，進(jìn)一步的完善和探索，使該樁型能更好的應(yīng)用于各類不同的工程中。
參考文獻(xiàn)：
[1]譚寧平.南京河西地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁設(shè)計(jì)若干問題的探討.建筑技術(shù)開發(fā)[J].
2012(6)27~29.
[2]預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)規(guī)程(DB29-110-2010)，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004
[3]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2010).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2002
[4]天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《先張法預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁》(津10G306).天津：天津市標(biāo)準(zhǔn)建筑辦公室.2010.12.
[5]建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(JGJ1062003).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2003
成功提示
錯(cuò)誤提示
警告提示
評(píng)論 （0）