1前言
預應力混凝土管樁（以下簡稱管樁）是近十幾年來應用較多的一種預制樁型。由于該樁型具有工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠，單樁承載力高，抗裂、抗彎性能好，成樁質(zhì)量可靠性高，對工程地質(zhì)條件適應性強，施工現(xiàn)場簡潔、對環(huán)境的不良影響小，施工工期短，檢測方便，造價較低等優(yōu)點，在工業(yè)與民用建筑、公路、鐵路、港口等工程中得到了廣泛應用，在軟土地區(qū)的應用其優(yōu)勢更加突出，同時也積累了不少的地方經(jīng)驗。但在魯南地區(qū)應用較少，魯南地區(qū)地層主要為河流沖洪積層，土層相對較硬，而且砂層較多，達到中密到密實，靜壓沉樁較困難。濟寧運河城商務中心工程越出常規(guī)，設計采用靜壓管樁基礎。
2工程及地質(zhì)概況
濟寧運河城商務中心位于濟寧市老運河北約150m，為商業(yè)繁華地段，為市重點工程。擬建物主要為商業(yè)建筑和高層寫字樓。擬建物分為主樓和裙樓，主樓4幢（樓號分別為A、B、C、D座），單幢占地面積27mх27m，地上24層，地下3層，樓高94.2m，框剪結(jié)構(gòu)，設計采用靜壓管樁基礎，基礎埋深17.0m；裙樓地上3~6層，地下3層，框架結(jié)構(gòu)，采用獨立基礎，基礎埋深14.5m。全部裙樓均與主樓相連接。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，擬建場區(qū)內(nèi)土層為汶泗河沖洪積層，最大揭露深度60m，共分21層，主要為粘性土和砂土，粘性土中含有鈣質(zhì)結(jié)核，砂土分布不均勻，⑿層及以下各土層具中或低壓縮性，力學性質(zhì)較好。在樁基深度范圍內(nèi)土層的物理力學指標及預制樁極限側(cè)阻力、端阻力取值見下表。
3樁基設計簡介
3.1樁基設計
本工程主樓與裙樓連接在一起，對沉降很敏感，樁基礎應滿足強度及變形的要求。樁基方案有兩種，一種是鉆孔灌注樁，這種樁在當?shù)貞幂^多，施工經(jīng)驗也較成熟；另一種是管樁，在當?shù)貜奈磻眠^，無施工經(jīng)驗。通過從施工條件、工期、造價等方面對兩種樁型進行分析比較，工程設計采用管樁。管樁的混凝土強度為C60，樁徑500mm，壁厚125mm，樁間距1.75m，樁長21m，樁端持力層為⒃層中砂，單樁豎向承載力設計值為2200kN，單幢樓的總樁數(shù)為289根。
3.2單樁豎向承載力的確定
（1）經(jīng)驗參數(shù)估算
根據(jù)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系確定單樁豎向極限承載力標準值時，按下式計算：Quk=Up+qpkAp。式中Quk：單樁豎向極限承載力標準值；Up：樁身周邊長度；qsik、qpk：樁極限側(cè)阻力、端阻力標準值；Ap：樁底端橫截面積；：第i層巖土的厚度。初步設計時單樁豎向承載力特征值可按下式估算：Ra=qpaAp+Up。式中Ra：單樁豎向承載力特征值；qpa、qsia：樁端端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當?shù)仂o載荷試驗結(jié)果統(tǒng)計分析算得，采用當?shù)亟?jīng)驗值，一般相當于極限端阻力、側(cè)阻力標準值的0.5倍。根據(jù)上述公式估算，單樁豎向極限承載力標準值為4800kN，單樁豎向承載力特征值為2400kN。
（2）單樁載荷試驗
單樁豎向承載力特征值應通過單樁豎向靜載荷試驗確定。在同一條件下的試樁數(shù)量，不宜少于總樁數(shù)的1%，且不應少于3根[2]。首先對B號樓進行試樁，基坑已開挖至-15.0m，在樓基礎外側(cè)試樁，試樁數(shù)為3根，單節(jié)樁長7~11m，采用靜壓法沉樁，壓樁機最大壓樁力為8000kN。其沉樁情況如下：
1號樁：入土深度23m，有效樁長21m，最后壓樁力15.5MPa。
2號樁：入土深度22m，有效樁長20m，最后壓樁力15.1MPa。
3號樁：入土深度24m，有效樁長22m，最后壓樁力16.3MPa。
在試樁齡期滿28天后，進行了靜載檢測，檢測結(jié)果如下：
1號樁實測試驗單樁豎向極限承載力Qu≥5000kN，最大沉降量為11.2mm。
2號樁實測試驗單樁豎向極限承載力Qu≥4900kN，最大沉降量為10.5mm。
3號樁實測試驗單樁豎向極限承載力Qu≥5200kN，最大沉降量為8.7mm。
經(jīng)試樁，樁的單樁豎向承載力均能滿足設計要求。
4靜壓沉樁機理及施工
4.1靜壓法沉樁及樁土作用機理
靜壓法沉樁是借助專用樁架自重和配重或結(jié)構(gòu)物自重，通過壓梁或壓柱將整個樁架自重和配重或結(jié)構(gòu)物自重反力，以卷揚機滑輪組或電動油泵液壓方式施加在樁頂或樁身上，當施加給樁的靜壓力與樁的入土阻力達到動態(tài)平衡時，樁在自重和靜壓力作用下逐漸沉入地基土中。
樁的沉入過程是樁向四周擠開與自身體積相等的土體進入土層中的過程。此過程產(chǎn)生擠土效應，造成樁身和樁端周圍一定范圍內(nèi)的土體發(fā)生不同程度的擾動和重塑。沉樁入土時，土體受到急速擠壓，在樁周圍產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力，土體受擾動和孔隙水壓力升高，土的強度削弱，沉樁完成后，又因孔隙水壓力隨時間逐漸消散和土的觸變復原作用，土的強度可能恢復到甚至超過土的原有強度，使樁周土體產(chǎn)生固結(jié)。
施工間歇時間對樁側(cè)摩阻力有影響，成正比關系，并與土層特性有關。所以，靜壓法沉樁施工，不僅應合理設計接樁的結(jié)構(gòu)和位置，避免將樁尖停留在硬土層或砂性較重的土層中進行接樁施工，并應盡量減少接樁時間和避免發(fā)生沉樁施工中斷現(xiàn)象。
4.2靜壓沉樁施工
沉樁設備的選擇主要依據(jù)設計單樁豎向極限承載力及場地巖土層層工程地質(zhì)特征并經(jīng)現(xiàn)場試樁后確定。本工程采用YZY-800型液壓靜力壓樁機，樁機總配重6200kN，最大壓樁力為8000kN，以確保順利穿越⑾1、⑿、⒀1及⒁層砂。
測量放線：根據(jù)樁基設計圖紙定出軸線，標示各個樁位中心線，并打入鋼筋頭，復核驗線后方可開始施工。測量人員記錄樁位以及水平標高，確保樁位準確和樁頂標高符合設計要求。施工過程中測量人員也要經(jīng)常對樁位進行復核，以避免樁位發(fā)生偏差。
沉樁程序按下如下步驟進行：吊樁→對位→壓樁（第一節(jié)）→接樁→壓樁（第二節(jié)）→送樁（送到設計標高）→終樁。
（1）吊樁：為保證樁身垂直度，吊樁時從樁身兩個垂直側(cè)面用垂直砣測量樁身的垂直度，使其不超過5‰，并保持樁位、樁及送樁器中心在同一鉛垂線上。
（2）對位：壓樁機就位于樁位上，將樁段吊入壓樁機的夾樁器內(nèi)，并夾緊該樁段，然后將樁定位于樁位中心，檢查確認，并校正樁的垂直度。
（3）壓樁：將夾樁器復夾一次，開始啟動壓樁油缸，在遇較硬土層時可適當加快壓樁速度，當?shù)竭_密實砂層或油壓突然加大時，應放緩壓入速度，防止斷樁，配樁時一般將短樁放在下節(jié)上，長樁放在上節(jié)上。
（4）接樁：采用電弧焊接，接樁時保持上下節(jié)吻合并控制好垂直度，清除粘連在鋼板上的雜物，然后對稱施焊，焊縫應飽滿連續(xù)，焊縫不少于2層，焊完第一層及時清除焊渣，每層焊縫的接頭錯開，并自然冷卻大于10~15min，禁止?jié)菜鋮s，經(jīng)驗收合格后再繼續(xù)沉樁。
（5）送樁：本工程留有2m的土層，等基樁施工完再挖，使用送樁鋼管，將樁壓送至設計標高，并適當提高靜壓力，如管樁壓至設計標高仍未能達到滿載要求時，可繼續(xù)送，在開挖土方后進行駁樁。
（6）終樁：壓樁終止前宜按設計滿載靜壓力進行復壓，當貫入度達到設計要求（一般復壓3~5次，殘余沉降值少于5mm或樁在5~10s內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定不進）時，便終止壓樁，記錄最大壓樁力。
沉樁應采用一氣呵成的施工法，沉樁順序及路線，根據(jù)樁的設計標高，采取先深后淺、先中間后周邊、隔行跳壓、多次復壓等方法進行沉樁。
4.3施工中出現(xiàn)的問題及處理措施
（1）施工過程沉樁至第⒀1層中細砂時，沉樁難度很大，靜壓力加至最大，并復壓3~5次，每次持續(xù)時間30s以上，樁停止不進，差7~8m才達到設計樁長。根據(jù)勘察資料，⒀1層中細砂局部厚約2~3m，要穿透比較困難。于是甲方召集勘察、設計、施工有關人員進行分析、探討，形成兩種意見：一是認為樁已經(jīng)沉不下去，承載力滿足要求，不再進行處理；二是認為樁達不到設計深度，變形不一定能滿足要求，樁應沉到設計深度。隨后又咨詢有關專家，同意第二種意見，采用螺旋鉆機干作業(yè)法引孔，引孔直徑300~400mm，深度穿過第⒀1層中細砂。經(jīng)過預鉆孔輔助沉樁，最終順利地把樁沉到設計深度。
（2）施工過程中當樁尖處于硬持力層時進行接樁，繼續(xù)沉樁時穿越難度較大，主要通過調(diào)整配樁樁節(jié)的長度來解決，盡量避免接樁時樁尖位于硬持力層中。
（3）施工過程中有的樁頭被壓裂并損壞，個別樁偏移量超過規(guī)范要求，設計無法采取補救措施，對于這此樁，需要在原設計樁位旁邊進行補樁。
5基樁檢測
（1）基樁低應變動力檢測：本工程樁按規(guī)定對A、B、C、D座每棟樓分別抽取不少于基樁總數(shù)的10%共29根樁進行低應變動力檢測（反射波法），檢測結(jié)果表明樁身完整性均符合規(guī)范要求。
（2）基樁豎向抗壓靜載荷試驗：本工程樁按規(guī)定對A、B、C、D座每棟樓分別抽取不少于基樁總數(shù)的1%共3根樁進行豎向抗壓靜載荷試驗，最大加載壓力5500kN，最小加載壓力5000kN，最大沉降量13.26mm，最小沉降量8.58mm，基樁單樁豎向極限承載力均大于5000kN，均滿足設計要求。
6結(jié)語
（1）濟寧運河城商務中心在魯南地區(qū)首次較大規(guī)模地應用管樁作為高層建筑物基礎，雖然在施工中遇到了問題，但較順利地完成了施工，與同樁徑、同樁長的鉆孔灌注樁相比，不但節(jié)省了施工時間，而且降低了成本，取得了較好的經(jīng)濟效益。
（2）城市建設注重環(huán)保、節(jié)能，靜壓管樁，施工噪音小、無廢氣、無泥漿污染，抗震性能好，承載力高，施工簡便、工期短、成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，值得在魯南地區(qū)推廣應用。
（3）魯南地區(qū)有許多工程都想采用靜壓管樁，但由于擔心壓不到設計樁長而選擇放棄。靜壓樁如何順利地穿越中密以上厚砂層或堅硬的厚夾層，達到設計深度，光靠引孔輔助沉樁是不行的。這就要求提高管樁的制造技術(shù)和壓樁設備技術(shù)，而更重要的則是管樁制造技術(shù)的改進和創(chuàng)新。如果這方面有了突破，靜壓管樁的應用將會更多、更廣。
（4）靜壓樁施工前應先進行沉樁試驗，特別是要穿越較硬土層或有中密以上厚砂層時，以確定施工工藝參數(shù)，并宜進行單樁靜載荷試驗，以確定單樁承載力。
參考文獻
[1]中華人民共和國標準.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.
[2]中華人民共和國標準.建筑地基基礎設計規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.
[3]工程地質(zhì)手冊編委會.工程地質(zhì)手冊(第四版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.
[4]劉德宜.堅硬巖土中采用靜壓管樁的施工方法與措施[J].巖土工程界，2004，(6).
[5]林宗元主編.巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005，226～235.
[6]中華人民共和國標準.建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.
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