1、引言
近年來，靜壓管樁以其單樁承載力高、質量可靠、施工方便、施工周期短、單位承載力造價低、噪音小、施工場地文明整潔等優(yōu)點，深得業(yè)主和設計人員青睞，被廣泛用于工業(yè)與民用建筑、鐵路、公路、橋梁、碼頭、港口等工程中。該項技術成熟于日本，在廣東等沿海城市基礎工程中，管樁使用率已達到80%，自此項技術進入河南市場以來，對傳統(tǒng)的樁基工程形成了很大的沖擊，尤其是在鄭州、開封、洛陽、新鄉(xiāng)等地市的工業(yè)與民用建筑中，管樁已成為基樁施工的首選。
相關規(guī)范中均沒有明確規(guī)定管樁靜壓施工終壓力如何選定，在東南沿海地區(qū)已有較為成熟的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，但河南因引進管樁技術較晚，對靜壓管樁施工終壓力與單樁承載力特征值的關系一直沒有一個統(tǒng)一的觀點。筆者以開封東匯名城發(fā)展項目為例，探討黃河沖擊平原地區(qū)靜壓管樁以砂性土為持力層的靜壓管樁單樁承載力特征值和終壓力之間的關系，為靜壓管樁在該地區(qū)的使用提供一定的依據(jù)。
2、靜壓管樁單樁承載力特征值與終壓力之間的關系
靜壓法施工預應力管樁屬于擠土類型，沉樁時樁體表面存在樁土間的接觸、滑移和摩擦效應，樁周土體受到劇烈的擾動，相當于樁身體積的土體被壓縮并向四周排擠，改變了土體的應力狀態(tài)，產(chǎn)生擠土效應。終壓力是沉樁過程中強迫樁貫入土層中所需的靜壓力，主要來自壓樁機克服樁端土體的抗沖剪阻力，是土層破壞時的極限荷載；單樁極限承載力是沉樁完成后該樁能保持正常使用時可承受的最大荷載，主要來自樁側土的摩阻力和樁端土的支撐力，單位工程同一條件下單樁豎向承載力特征值Ra=1/2Quk（Quk為單樁極限承載力）。
以砂層為持力層時，在終壓力作用下，砂顆粒之間的咬合和摩擦作用提供的反作用力使樁處于動態(tài)平衡狀態(tài)，卸載一定時期后，砂粒之間會產(chǎn)生部分錯動，顆粒重新排列，樁端阻力和樁側摩阻力會有所降低，樁的2倍承載力特征值比壓樁的終壓力小。
3、工程實例
開封東匯名城發(fā)展項目住宅1期規(guī)劃建筑面積約為144214.88m2，建筑占地總面積約為8928.82m2。其中4棟18層、6棟12層住宅樓均為預應力混凝土管樁基礎，管樁型號PHC400AB95，平均樁長約14米。該樁基以第11層粉砂為持力層，設計要求進入持力層不小于1m。根據(jù)地質報告，場地地貌單元為黃河沖積平原，具體土層地質特性祥見表1.
表1工程地質特性表
施工采用TYY-800型抱壓式液壓靜力壓樁機，達到終壓力后控制復壓3次，且穩(wěn)定壓樁力不小于終壓力，穩(wěn)定壓樁的時間控制在5~10s。中南標《預應力混凝土管樁》（12ZG207）圖集可查得PHC400AB95管樁的樁身允許壓樁力3337KN。施工終壓力取3300KN，略低于樁身最大允許壓樁力。樁基檢測做3根試樁，每棟樓抽檢1%且不小于3根工程樁做靜載試驗。試驗設備選用RS-JYB型樁基靜載荷測試系統(tǒng)，檢測前使用洛陽鏟掏出設計樁頂以上樁間土以消除非有效樁長部分與土體間摩擦力影響。檢測遵照《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ106-2003）執(zhí)行，持力層為砂層，檢測時管樁休止期不得小于7天。檢測結果Q-S曲線為緩變型，總沉降量s=40mm的對應荷載值為單樁極限承載力，圖1、2、3、4分別為5#樓4根樁單樁承載力檢測Q-S曲線。東匯名城1期住宅試樁及所有工程樁檢測結果及數(shù)據(jù)分析見表2靜載試驗統(tǒng)計分析表。
表2靜載試驗統(tǒng)計分析表
由表2數(shù)據(jù)可以看出，該場地單樁承載力特征值Ra與終壓力Pu之間的關系約為：Pu=（2.3~2.5）Ra。因施工單位的施工水平參差不齊，筆者認為實際施工過程中為提高工程質量保證率，終壓力Pu不應小于2.5倍單樁承載力特征值Ra。通過這個關系我們不妨延伸一下，PHC400AB95型管樁施工時終壓力值不應超過3337KN，這也就要求設計方在確定單樁承載力特征值時考慮管樁本身的允許壓樁力，就該項目來說設計單樁承載力特征值不應超過3337/2.5=1335KN。
設計時根據(jù)國標《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007-2002)提供的以下公式進行估算單樁豎向承載力特征值，最后通過現(xiàn)場靜荷載試驗確定。
Ra=qpaAp+up∑qsiali
式中Ra為單樁豎向承載力特征值（kN）；qpa為樁端端阻力特征值（kN/m2）；Ap為樁底端橫截面積（m2）；up為樁身周長（m）；qsia為樁側阻力特征值（kN/m2）；li為各土層劃分的各段樁長（m）。該工程持力層砂層的qpa=5000KN。設計樁頂在第3層粉土層頂部，樁底為進入第11層約1m。結合表1中數(shù)據(jù)可得初設單樁承載力特征值估算值為：
Ra=5000*0.091+1.256*（22*1.35+17*1.96+……+40*1）=950KN
因擠土效應等原因估算值較現(xiàn)場實際值小的多，所以設計方應充分結合試樁情況確定設計單樁承載力特征值，使單位承載力得到最大化的利用，進而節(jié)約造價。
4、結語
開封以及周邊同屬黃河沖擊平原地區(qū)，砂層埋深一般在10m~30m位置，厚度約5~10m比較適合做靜壓管樁持力層，通過管樁單樁承載力特征值與終壓力間關系的研究，為該地區(qū)靜壓管樁施工終壓力的選值提供了依據(jù)，一般不小于2.5倍設計單樁承載力特征值，同時也不應超過樁自身允許最大壓樁力。
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