隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，社會各界對建筑工程的整體質(zhì)量要求越來越高。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁作為空心圓筒形混凝土預(yù)制構(gòu)件，是新時期發(fā)展而來的新型管樁，具有質(zhì)量穩(wěn)定、施工速度快、承載力高、價格低、穿透能力強(qiáng)和抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于建筑工程地基施工當(dāng)中。
1工程概況
某建筑工程，擬建五棟20層左右的住宅樓和地下車庫，由于天然地基承載力達(dá)不到設(shè)計要求，考慮周邊的環(huán)境以及施工工期等方面的要求，設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁基礎(chǔ)。
1.1工程地質(zhì)特征
該建筑地質(zhì)屬沖積平原，淺地層屬第四系全新統(tǒng)沉積，沉積物層次繁多，大都呈薄層、交互層和透鏡體狀。地層巖性以粘性土、粉土與細(xì)砂類土為主。該工程地質(zhì)勘察在場地揭露深度范圍內(nèi)，依據(jù)地層成因及土質(zhì)特征，將地基土自上而下分層為：①層雜填土，厚1.10m；②層粉細(xì)砂，厚0.80～1.15m，承載力120kPa；③層粉土夾粉質(zhì)粘土，厚4.20～4.60m，承載力100kPa；④－1層粉土，厚0.60～0.90m，承載力130kPa；④－2層細(xì)砂，厚1.50～2.20m，承載力160kPa；⑤層粉質(zhì)粘土，厚3.50～4.00m，承載力120kPa；⑥層細(xì)砂，厚2.20～3.00m，承載力160kPa；⑦層粉質(zhì)粘土，厚4.20～4.90m，承載力140kPa；⑧層細(xì)砂，厚1.20～1.90m，承載力200kPa。
1.2水文地質(zhì)條件
該區(qū)水位埋深較淺，一般為5～6m，地下水和地基土呈弱堿性，在干濕交替環(huán)境條件下淺層地下水對混凝土不具腐蝕性，對混凝土中的鋼筋無腐蝕性；地基土對混凝土和混凝土中的鋼筋不具有腐蝕性。
2預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁的設(shè)計與施工
2.1預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁設(shè)計
依據(jù)工程地質(zhì)特征選定⑧層細(xì)砂為持力層，采用樁徑500mm，樁長20.0m預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，計算單樁豎向承載力特征值為1000kN。正式施工前進(jìn)行了試樁試驗(yàn)，在樁基施工區(qū)域采用靜壓法施工試樁6根，隨后進(jìn)行了單樁靜載荷試驗(yàn)，以便測定靜壓法送樁的壓力。根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證，必要時進(jìn)一步調(diào)整樁基設(shè)計。
單樁靜載荷試驗(yàn)，按規(guī)范采用堆載慢速維持荷載法，將總荷載分級加到單樁上，同時觀測分級荷載作用下的樁體沉降量，繪制靜載荷荷載－沉降曲線(Q－S)、沉降－時間對數(shù)曲線(S－lgt)，確定單樁承載力特征值。試樁靜載荷試驗(yàn)使用JCQ–503全自動靜力試樁測試系統(tǒng)，最大加荷值至3000kN，每級加荷為250kN，第一級預(yù)壓，第二級正式加載。其6根試樁結(jié)果見表1。
表1試樁試驗(yàn)結(jié)果
工程甲方、設(shè)計、勘察、施工及檢測單位根據(jù)試樁靜載試驗(yàn)結(jié)果、壓送樁時的壓力數(shù)據(jù)及實(shí)際工程地質(zhì)特征，綜合分析了造成試樁承載力特征值參差不齊是因⑧層細(xì)砂層較薄且工區(qū)分布不均造成的，因此設(shè)計單位進(jìn)行了驗(yàn)算調(diào)整，每項工程的設(shè)計樁數(shù)未變，只是將預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁有效樁長分別調(diào)整為24.0，26.0m，樁端分別在⑨層粘土、⑩層粉質(zhì)粘土中。具體調(diào)整結(jié)果見表2，工程分布及布樁局部示意見圖1。
表2預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁調(diào)整情況
圖1工程分布及布樁局部示意(單位：mm)
2.2預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工在城區(qū)，工區(qū)周邊均為居民樓，為了減少對周邊居民的生活環(huán)境污染，選擇靜壓沉樁法。此法采用大噸位壓樁機(jī)利用壓樁機(jī)的自重和樁架上的配重作反力將預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁壓送至設(shè)計的土層中。在沉樁過程中其振動及噪音小，壓樁時加載均勻，無沖擊和反射應(yīng)力波，應(yīng)力小且易控制，送樁壓力及送樁位置可直觀、準(zhǔn)確地讀出并記錄下來，因而對樁承載力控制及判斷精確度高，保證了樁身質(zhì)量。
在預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工過程中，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁插入土體時對土體存在擠密作用，隨著施工的進(jìn)行，土體內(nèi)部應(yīng)力作用將會出現(xiàn)土體隆起和側(cè)向位移現(xiàn)象，對周邊環(huán)境可能導(dǎo)致破壞。另外同一建筑物預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工時若從四周向中間施工，受土體內(nèi)部應(yīng)力影響，也可能會出現(xiàn)部分樁無法送至設(shè)計深度，但隨著土體內(nèi)部應(yīng)力的逐漸消散，這部分樁將有可能達(dá)不到設(shè)計要求，因此應(yīng)根據(jù)場地情況預(yù)先考慮施工時土體內(nèi)部應(yīng)力的消散方向，進(jìn)而安排好預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工次序。施工單位根據(jù)技術(shù)規(guī)程和工程實(shí)際情況設(shè)計了施工方案，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工測量放線后，確定由小區(qū)的東西兩側(cè)按樓號逐步向中間施工，以減少因施工造成土體內(nèi)應(yīng)力對周邊環(huán)境和送樁的影響。
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工，采用兩臺靜壓機(jī)一個月就完成了1183根PHC500型管樁施工，正常一臺靜壓機(jī)一天可施工40根左右，和其它樁型相比其施工速度較快。由于預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁的自身特點(diǎn)，在樁基施工結(jié)束后滿足休止期(15天)就可進(jìn)行承載力檢測，相對縮短樁基礎(chǔ)施工工期。
3預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁樁基檢測
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工結(jié)束應(yīng)進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測，按規(guī)范要求，單樁靜載荷試驗(yàn)檢測數(shù)量應(yīng)不小于施工樁總數(shù)的1%，且每單體結(jié)構(gòu)不得少于3根；樁身結(jié)構(gòu)完整性檢測，一般工程應(yīng)不小于施工樁總數(shù)的20%。
3.1靜載荷試驗(yàn)
工程樁單樁靜載荷試驗(yàn)，采用堆載慢速加載試驗(yàn)法，使用方形壓板，加載試驗(yàn)使用JCQ503型全自動靜載荷測試系統(tǒng)，自動加荷、觀測沉降。試驗(yàn)最大加荷值為2200，2360kN，共分10級施加，第一次加兩級荷載，當(dāng)一小時內(nèi)樁頂沉降量小于0.1mm，連續(xù)出現(xiàn)兩次時即可加下一級荷載。試驗(yàn)結(jié)束后按規(guī)范確定單樁承載力特征值。工程樁靜載試驗(yàn)結(jié)果見表3。
表3工程樁靜載試驗(yàn)結(jié)果
由表1可見：①設(shè)計使用荷載下沉降量較小，且沉降均勻，沉降量在2.00mm范圍內(nèi)；②兩倍設(shè)計荷載下最終沉降量在7.00mm范圍內(nèi)，各靜載點(diǎn)沉降差異在2.00mm左右，較均勻；③檢測結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁基礎(chǔ)不但承載力高，且其沉降變形較小，滿足了上部結(jié)構(gòu)的要求；④同時檢測結(jié)果也表明，通過試樁檢測結(jié)果對原設(shè)計進(jìn)行調(diào)整是正確的，無論是承載力還是樁基的沉降變形都能滿足上部結(jié)構(gòu)的要求。因此預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁基礎(chǔ)在工程施工前進(jìn)行試樁試驗(yàn)是必要的。
3.2樁身完整性檢測
采用應(yīng)力波法檢測樁身的完整性。其原理是，將被測樁體看作為一維彈性桿件(當(dāng)樁身長度遠(yuǎn)大于樁身直徑時)，且將樁與樁間土視為一個線性振動系統(tǒng)。當(dāng)在被檢測樁樁頂擊發(fā)一瞬時沖擊力后，便有應(yīng)力波傳播至樁身波阻抗變化界面處(如樁身截面、介質(zhì)密度變化)將產(chǎn)生應(yīng)力波的反射和透射，反射波沿樁身反向傳播到樁頂，而透射波繼續(xù)向下傳播至樁底，在樁底處又產(chǎn)生反射波傳播到樁頂。經(jīng)安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮芊瓷洳ㄐ盘?，并由基樁檢測儀進(jìn)行放大濾波等處理，得到檢測的時域波形。依據(jù)應(yīng)力波在樁體中傳播的波形特征，來判定被檢樁的樁身完整性、缺陷性質(zhì)、缺陷位置和程度。檢測時激振錘擊點(diǎn)與動測儀的接受傳感器平面夾角不小于90°。
5棟樓和地下車庫共抽檢了239根管樁，為施工樁數(shù)的20.20%，所抽檢樁均判定為I類完整樁。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁的檢測波速范圍為4180～4420m/s，平均為4293m/s。
縱觀本工程預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工，其檢測結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量較好，并順利地通過了質(zhì)監(jiān)部門驗(yàn)收。
4結(jié)語
實(shí)踐證明，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁具有其它管樁不具備的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)檢測其樁基礎(chǔ)具有承載力高、沉降變形小及樁身質(zhì)量好的特點(diǎn)。筆者相信，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁不僅會在房屋建筑中得到更廣泛的應(yīng)用，在其他領(lǐng)域也將會有著更為廣闊的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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