1. 概述
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是從上世紀(jì)80年代末在我國(guó)開始應(yīng)用較多的一種預(yù)制樁型。由于該樁型具有工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠、施工速度快、造價(jià)較低、檢測(cè)方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工程中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。因管樁樁端截面形式的不同而分為敞口管樁與閉口管樁．敞口管樁的受力機(jī)理不同于其他預(yù)制樁，存在土塞效應(yīng)，即敞口管樁在沉樁過(guò)程中，樁端土一部分進(jìn)入管內(nèi)形成土塞，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的土塞效應(yīng)仍有待深入研究。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在沉樁的過(guò)程中，樁端的一部分土將被擠入管內(nèi)，形成“土塞”或“土芯”，伴隨著沉樁的深入，管樁內(nèi)的“土芯”將會(huì)發(fā)生壓縮，同時(shí)管樁內(nèi)壁將產(chǎn)生摩阻力，所以，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的豎向承載力實(shí)際上是由三部分組成的，即樁外側(cè)阻力、樁管內(nèi)側(cè)阻力、環(huán)底端阻力。同時(shí)，在壓樁的過(guò)程中，由于樁端土體的擠壓，使得持力層的承載力進(jìn)一步提高。若按原狀土設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，則得到的結(jié)果往往會(huì)偏低。因此，對(duì)“土塞”的研究，對(duì)于確定預(yù)應(yīng)力混凝土管樁承載力的大小具有十分重要的意義。
2.土塞的傳遞機(jī)理
由于土塞的存在，使管樁的傳遞機(jī)理遠(yuǎn)比閉口管樁的傳遞機(jī)理復(fù)雜，土塞的破壞模式取決于土塞的受力情況，F(xiàn)1：土塞的抗剪切強(qiáng)度，F(xiàn)2：土塞與管樁內(nèi)壁的摩阻力，F(xiàn)3：樁端土塞處的承載力。在沉樁的過(guò)程中由于壓入樁的速率較快，故可近似認(rèn)為樁端土處在固結(jié)不排水狀態(tài)，樁端土塞處的承載力幾乎不隨著樁貫入深度的增加而變化。
在砂性土中，滲透系數(shù)較大，樁內(nèi)土塞處于固結(jié)排水狀態(tài)，沉樁過(guò)程中，固結(jié)應(yīng)力逐漸增大，土塞的抗剪切強(qiáng)度也隨之增大。此外，由于沉樁過(guò)程中法向應(yīng)力的增加，土塞與管樁內(nèi)壁的摩阻力也隨之增大。當(dāng)F1＞F2＞F3時(shí)，管樁中的土芯完整，土塞呈閉塞狀態(tài)；當(dāng)F1＞F3＞F2時(shí)，管樁中的土芯完整，土塞呈滑動(dòng)狀態(tài)，即沒達(dá)到閉塞狀態(tài)。
在粘性土中，土的滲透系數(shù)較小，土的滲透性較差，樁內(nèi)土塞處于不排水狀態(tài)，沉樁過(guò)程中，固結(jié)應(yīng)力逐漸增大，有效應(yīng)力逐漸減少，當(dāng)F2＞F3＞F1時(shí)，管樁中的土芯破壞，土塞未達(dá)到閉塞狀態(tài)；當(dāng)F3＞F2＞F1時(shí)，管樁中的土芯破壞，土塞達(dá)到閉塞狀態(tài)；當(dāng)F2＞F1＞F3時(shí)，管樁中的土芯完整，土塞沒達(dá)到閉塞狀態(tài)；；當(dāng)F3＞F1＞F2時(shí)，管樁中的土芯完整，土塞達(dá)到閉塞狀態(tài)。
土塞高度的變化反映了樁端土的極限承載力與管樁內(nèi)摩阻力之間的平衡關(guān)系，，是研究管樁承載機(jī)理的一個(gè)重要方面。
PLR=；土塞率=土塞的高度/樁貫入土深度；PLR=0時(shí)，說(shuō)明土塞不在進(jìn)入管樁，土塞達(dá)到閉塞狀態(tài)；PLR=1時(shí)，土塞處于完全非閉塞狀態(tài)。
影響土塞高度的因素
?。?）土質(zhì)條件，粘性土中的土塞率一般高于砂性土；軟黏土中的土塞率一般大于硬黏土；砂土越密實(shí)，土塞率越大。這一觀測(cè)現(xiàn)象與通常認(rèn)識(shí)有差異，產(chǎn)生差異的原因是管樁在砂性土沉樁過(guò)程中，在靠近樁端部分的土塞產(chǎn)生了拱效應(yīng)，拱效應(yīng)的產(chǎn)生導(dǎo)致了非常大的內(nèi)摩阻力。
?。?）樁的截面尺寸，樁徑和壁厚的比值對(duì)土塞高度影響很大，樁徑與壁厚的比值越大，土體越容易進(jìn)入管樁內(nèi)形成土塞，即土塞高度越高，土塞效應(yīng)越弱；樁徑與壁厚的比值越小，土塞高度越低，土塞效應(yīng)越強(qiáng)。
3.工程實(shí)例
沈陽(yáng)建筑大學(xué)研究生宿舍工程試驗(yàn)，持力層為中砂，現(xiàn)場(chǎng)樁采用靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，PHC-AB400（95），樁長(zhǎng)7m。
土的物理力學(xué)指標(biāo)
3.2 22.8
通過(guò)靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)樁的極限承載力分別為≥2500KN，2700KN，2800KN，土塞的高度分別為
2.3m，2.3m，2.7m.
?。?）《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）計(jì)算公式：
u為樁身周長(zhǎng)，和分別為極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值和樁側(cè)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，為空心樁端凈面積，為空心樁敞口面積，樁端進(jìn)入持力層深度。
?。?）考慮內(nèi)摩阻力的修正計(jì)算公式：
U為樁內(nèi)壁周長(zhǎng)，a為土塞效應(yīng)修正系數(shù)，粘性土a=0.3，；粉土a=0.5；砂土a=0.6；
樁號(hào) 公式（1）計(jì)算值(KN) 公式（2）計(jì)算值(KN) 試驗(yàn)值（KN）
4.結(jié)論
在實(shí)際工程中，對(duì)比樁基規(guī)范及本文所給的修正方法，，本文的計(jì)算公式更加接近于實(shí)測(cè)值。同時(shí)規(guī)范在計(jì)算承載力時(shí)偏保守，在具體設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)放寬。本文沒有建立土塞率與相關(guān)計(jì)算參數(shù)的聯(lián)系，公式中的值選取和土的性質(zhì)及樁截面尺寸有密切關(guān)系，對(duì)公式中a的取值有待于進(jìn)一步改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
【1】《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）【s】.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
【2】杜來(lái)斌PHC管樁土塞效應(yīng)淺析【J】.工業(yè)建筑，2005，35（增刊）：590-594，612.
成功提示
錯(cuò)誤提示
警告提示
評(píng)論 （0）