靜力法沉樁施工主要指在PHC預(yù)應(yīng)力管樁、鋼管樁等樁基施工中，采用中壓式、抱壓式、前壓式等靜力壓樁工藝，將樁沉入到預(yù)定土層中的一種施工方法。靜壓樁以其質(zhì)量可靠、施工速度快、無噪聲、無污染、綜合經(jīng)濟(jì)效益高等特點，已在各地得到廣泛應(yīng)用。在靜壓樁施工中，終止沉樁時的壓樁力是重要的指標(biāo)，設(shè)計單位也往往以壓樁力大小作為終止沉樁的控制標(biāo)準(zhǔn)，有些尚要求沉樁的終壓力不小于設(shè)計的極限承載力。這對大部分樁基是偏于安全的，但也有些樁安全度則可能不足。由于我國相關(guān)規(guī)范對靜壓法的論述較少，為使靜力壓樁的設(shè)計、施工更加安全經(jīng)濟(jì)合理，本文根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗公式，通過工程實例討論了靜壓樁的終壓控制方法。
1、靜壓管樁問題的提出及分析
在靜壓管樁施工中經(jīng)常出現(xiàn)單樁已達(dá)到了設(shè)計標(biāo)高，但最終的壓樁力卻達(dá)不到設(shè)計承載力；而有的樁壓樁力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計承載力了，但樁并未達(dá)到設(shè)計標(biāo)高的問題。出現(xiàn)這一現(xiàn)象，經(jīng)分析認(rèn)為當(dāng)預(yù)制樁在垂直靜壓力作用下沉入粘土層時，樁周土體會發(fā)生劇烈的擠壓擾動，土中孔隙水壓力急速增大，樁周土體隆起，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生重塑區(qū)，土的抗剪強(qiáng)度降低，此時樁身容易下沉，壓樁阻力主要來自樁尖向下穿透土層時直接沖剪樁端土體的阻力，該阻力不一定隨樁入土深度的增加而增大，而隨樁尖土體的軟硬疏密程度而波動，遇土層變化時會發(fā)生突變，土層相同時基本保持不變。由于壓樁過程中樁側(cè)的摩阻力很小，因此壓樁阻力主要來自樁尖阻力，但這只是暫時現(xiàn)象，一旦壓樁終止且樁周土的孔隙水壓力隨時間的推移而逐漸消散時，土體就發(fā)生固結(jié)，抗剪強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，恢復(fù)后的土體抗剪強(qiáng)度才使靜壓樁獲得極限承載力，所以靜壓樁的終壓力與極限承載力屬兩個不同的概念，兩者的量值也不盡相同。正因為如此，靜壓樁停止壓樁時的壓樁力也即終壓力與單樁豎向極限承載力的關(guān)系一直是工程界較為感興趣的問題。
2、靜壓樁終壓力與單樁承載力的關(guān)系
靜壓樁的壓樁力與單樁承載力有著本質(zhì)的不同。壓樁力是沉樁過程中使樁貫入土層所需的“動”壓力，它包括樁端土動阻力及樁側(cè)土的滑動摩阻力。沉樁過程中因樁周、樁端附近土體受到擠壓、擾動而產(chǎn)生較高的超孔隙水壓力，發(fā)生軟化(粘性土)或稠化(粉土、砂土)，土體抗剪強(qiáng)度降低，樁側(cè)土體的摩阻力較靜阻力大大降低，從而有利于樁的連續(xù)貫入。當(dāng)土層強(qiáng)度較高時，沉樁阻力往往以樁端阻力為主。壓樁力是一種“動”阻力，反應(yīng)樁周、樁端土體對樁的動態(tài)支承能力。
樁的極限承載力是在樁周、樁端土體中的超孔隙水壓力消散，受擾動的重塑土重新固結(jié)，強(qiáng)度恢復(fù)后，在豎向荷載作用下，樁不發(fā)生穩(wěn)定失穩(wěn)或樁頂沉降量不超過某一數(shù)值所對應(yīng)的承載力，是反應(yīng)土體對樁支承能力的“靜止”阻力。
靜壓樁的終壓力與單樁豎向極限承載力雖然不是同一性質(zhì)的力，但兩者之間仍有一定的相關(guān)性。目前相對多的學(xué)者已經(jīng)對兩者之間的關(guān)系做了大量的理論與實踐的研究，提出了靜壓樁的終壓力與單樁豎向極限承載力的統(tǒng)計關(guān)系，對工程實踐起到了重要指導(dǎo)作用。
管樁處理軟基方案的復(fù)合地基承載力與單樁極限承載力的經(jīng)驗公式如下：
式中為單樁極限承載力，為復(fù)合地基承載力，為管樁單樁承載力設(shè)計值，為靜壓樁端阻力修正系數(shù)；當(dāng)入土樁長L≥16m時取1.0，當(dāng)9m≤L＜16m時取1.10～1.30；當(dāng)L＜9m時宜通過試壓樁試驗確定，γ為荷載分項系數(shù)，可根據(jù)建筑樁基規(guī)范取值。
要確定靜壓樁的終壓控制條件，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丶艾F(xiàn)場土質(zhì)條件及樁的類型、大小、單樁豎向承載力、布樁密集程度、復(fù)壓次數(shù)、樁周土靈敏度等綜合考慮。設(shè)計人員還應(yīng)根據(jù)試樁結(jié)果與靜載荷試驗給出終壓力的控制值(端承樁)作為施工的依據(jù)。
由于缺乏關(guān)于靜壓樁終壓的控沉標(biāo)準(zhǔn)，因此，施工操作中存在任意性。在相關(guān)的文獻(xiàn)有提出過以下靜力壓樁終壓的控沉標(biāo)準(zhǔn)建議：
對摩擦樁，以標(biāo)高為主要控制標(biāo)準(zhǔn)，壓樁力為參考，看其是否與預(yù)估壓樁力接近，對高靈敏度飽和軟土，控制P/Rk(Rk為樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值)不應(yīng)小于1.1，一般情況下不小于1.3，對于樁長小于20m的短樁則宜不小于1.4，否則就要考慮承載力不足的可能，并作承載力檢驗；
對端承樁，可不考慮壓樁后樁側(cè)土強(qiáng)度恢復(fù)、樁側(cè)摩阻力提高的貢獻(xiàn)，P/Rk應(yīng)控制不小于2，并結(jié)合標(biāo)高輔助控制以確保樁尖可靠地進(jìn)入持力層，防止出現(xiàn)樁尖在達(dá)到持力層以前遇到局部硬核或在持力層界面處壓樁力一旦有明顯增長即停壓的情形。對有較好的樁尖持力層，摩擦、端承兼而有之的樁長在20m以上樁要求介于兩者之間，建議控制P/Rk不小于1.5。一般對于有較好持力層的樁，壓樁力均能達(dá)到上述要求，但對于摩擦樁，如果樁周土靈敏度較高，壓樁力往往很低，有時使業(yè)主或設(shè)計人員感到擔(dān)心，實際上，如果壓樁力滿足作者建議的控沉標(biāo)準(zhǔn)，一般也能達(dá)到承載力要求。對于端承樁或摩擦端承樁，估算壓樁阻力意義不大，壓樁機(jī)機(jī)械額定壓樁力宜控制在1.5～2以上，較短的端承樁不小于2。
為終壓值；λ為樁的長細(xì)比(λ=l/d或l/b)；l為樁的入土深度；d，b為樁的直徑和邊長；η為樁型系數(shù)，PHC樁取1.1，PC樁取1.0，PTC樁取0.9；β不同持力層修正系數(shù)，強(qiáng)風(fēng)化巖取1.15；砂礫石取1.05；粘土取0.9；砂層：當(dāng)qc>8000kPa時取1.0，當(dāng)qc<8000kPa時取0.95。
3、工程實例分析
現(xiàn)以廣清高速公路改擴(kuò)建工程江高段K9+430～K10+000右幅路基拼接段單樁豎向抗壓靜載試樁試驗為例，以此探討式4關(guān)于單樁終壓值與單樁極限承載力的相對性關(guān)系。相應(yīng)路段的補(bǔ)鉆孔位孔口標(biāo)高為3.0m，鉆孔地質(zhì)柱狀圖顯示原狀天然地基土上層依次為素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、砂礫等，下層砂礫、細(xì)砂等土層層底標(biāo)高為-12.10m，上部淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土描述為飽和，巖芯略固結(jié)呈軟塑～可塑狀，有腥臭味，其動探擊數(shù)為5。由此可大致判斷上部土層含水量大，壓縮性高且可能富含腐殖質(zhì)等有機(jī)物，土質(zhì)評價較差，故在設(shè)計中結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其他項目考慮采用樁徑為40cm的預(yù)應(yīng)力管樁的復(fù)合地基處理方式。
算例如下：
以K9+550處的BZK9鉆孔地質(zhì)資料為例，按照式1與式3計算反推得一般路基段管樁所需要的樁長為13m左右，單樁極限承載力理論計算值為約為450KN。
綜合以上試樁資料分析，三根試樁試驗加載至900KN是，總沉降量不大，而且Q-S曲線平緩，無明顯陡降段，相應(yīng)的s～lgt曲線呈平緩規(guī)則排列。綜合試驗報告分析，認(rèn)為試樁的單樁終壓力實測值均大于等于900KN，單樁終壓力實測值均為2倍的單樁承載力計算特征值以上。
4、結(jié)語
靜壓樁的應(yīng)用越來越廣泛，施工中結(jié)合試樁的結(jié)果，綜合理論和實際土層情況分析，為靜壓管樁在施工和檢測中的質(zhì)量控制提供了一種有效的方法，這對終壓力的控制是有效的。目前各地區(qū)已積累了一定的經(jīng)驗，若在積累一定經(jīng)驗的地區(qū)，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗情況將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，可免除費錢費力的樁基承載力試驗。因此，建議有關(guān)方面組織進(jìn)行相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的研究和編制，使靜力壓樁施工做到規(guī)范化?？梢灶A(yù)計，隨著工程經(jīng)驗的積累和研究的深入，靜壓管樁技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用將得到迅速推廣，這對復(fù)合地基處理技術(shù)的進(jìn)步具有重大意義。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭剛，顧曉魯.軟土地基上靜力壓樁若干問題的分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，1998，(8).
[2]朱宏波，汪永森.靜壓管樁終壓力與極限承載力相關(guān)關(guān)系的探討[J].浙江建筑，2000，(增刊).
[3]林耿創(chuàng)，林敬宜.淺談靜壓樁的終壓力與極限承載力的關(guān)系[J].廣東土木與建筑，2001，(10).
[4]周桂萍，趙錦齋.采用雙控法對靜壓預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁設(shè)計施工的探討[J].黑龍江水利科技，2009，(1).
成功提示
錯誤提示
警告提示
評論 （0）