試論預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁

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摘要:本文通過分析預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁的優(yōu)缺點,介紹打樁施工機械的合理選擇,以及對預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁施工時試樁和樁頭處理等常見技術(shù)問題進行探討,為結(jié)構(gòu)設(shè)計者在進行預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計和參與試樁會議時提供參考。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁;基礎(chǔ)設(shè)計;試樁

隨著我國預(yù)應(yīng)力和混凝土技術(shù)的高速發(fā)展,預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁已被廣泛應(yīng)用于各類房屋建筑的基礎(chǔ)工程中。由于預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁具有施工工期短、成樁質(zhì)量在施工時較容易得到直觀保證、以及相對造價較低等優(yōu)點,在我國得到了迅猛發(fā)展。通過大量的工程實踐,本文擬在設(shè)計方面,對采用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁進行基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)注意的幾個問題做如下探討:

1、預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁的優(yōu)缺點

設(shè)計人員應(yīng)充分了解預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁的優(yōu)點和缺點,以便更好地利用其進行基礎(chǔ)設(shè)計。

預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁是屬擠土式摩擦端承樁,其主要優(yōu)點有:

(1)預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)沉降量較小,有利于應(yīng)用于沉降控制要求嚴格的工程。

(2)施工時單樁承載力和樁身質(zhì)量較容易得到直觀保證,施工后質(zhì)量檢測手段成熟。

(3)樁徑相對較小,從而使承臺的占地面積也變小,布樁靈活。

(4)單樁出廠節(jié)長有6～13米多種選擇,施工上配置總樁長時靈活,有多個配樁長方案可選。

(5)施工工期短,同時場地整潔、施工文明程度高。

基于以上幾個優(yōu)點,預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁可廣泛應(yīng)用于許多地基基礎(chǔ)。但預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁也存在一定的缺點:

(1)其施工過程的擠土效應(yīng)對于一般土層的擾動較大,很容易對周圍建筑環(huán)境及地下管線產(chǎn)生一定的影響,要求邊樁中心到相鄰建筑物的間距較大;且樁與樁之間受擠土效應(yīng)影響較大,設(shè)計時宜取適宜的樁距,施工時宜選好打樁路線,宜采用隔樁跳打的打樁順序,盡量減少對已施工的樁的擠壓影響。

(2)柴油錘擊預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁施工過程噪聲大且拌有濃煙油污,尤其在市區(qū)中心和居民區(qū)內(nèi)的施工中,有悖于環(huán)境保護和文明施工要求。

(3)靜壓樁機過大的壓樁力(夾持力)易將管樁樁身夾破夾碎,或使管樁出現(xiàn)縱向裂縫;錘擊管樁施工時,樁墊如果沒固定好,樁錘很容易擊傷樁頭出現(xiàn)裂紋破壞。

(4)不宜在地下障礙物或孤石較多的場地進行施工。

(5)可靠持力層分布不均、層面起伏較大時,容易造成現(xiàn)場施工時配樁過長的浪費現(xiàn)象。

(6)靜壓樁機對施工場地表層土的地耐力要求較高,在新填土、淤泥土及積水浸泡過的場地施工易陷機,且較重的靜壓樁機行走時對表層土的擠壓很容易對周邊路面和淺基礎(chǔ)建筑物造成一定的擠壓破壞影響。2、施工工藝的合理選擇

預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁主要施工工藝形式有柴油樁機柴油錘擊入樁法和靜壓樁機液壓壓入樁法兩種。現(xiàn)將兩種工藝的相對優(yōu)缺點做相互比較如下:

(1)對土層的擾動:靜壓樁機由于樁機笨重,對施工現(xiàn)場表層土的擠壓現(xiàn)象比起錘擊樁機來十分突出,往往對周圍有淺基礎(chǔ)的建構(gòu)筑物的地基基礎(chǔ)產(chǎn)生不良影響。

(2)環(huán)境污染:錘擊樁機一般采用柴油機驅(qū)動,產(chǎn)生的噪音與油煙對周邊環(huán)境污染嚴重;而靜壓樁機采用液壓系統(tǒng),施工時造成的環(huán)境污染很小。

(3)造價:靜壓樁機由于機身配重重量大,機械的進退場運費比錘擊樁機要高。

(4)打樁時對較硬砂土夾層的穿透能力:由于這兩種機械對樁的施工機理不同,導(dǎo)致遇到較硬的砂土夾層時,錘擊樁機對硬夾層的穿透能力要比靜壓樁機強。

(5)打樁時的終壓值控制的直觀性:靜壓樁機的控制臺配備有壓力讀數(shù)表,通過該表的讀數(shù)可以很直觀地反映出壓樁時的瞬時壓力有多少,方便終壓控制;而錘擊樁機在終壓控制上是靠樁的貫入度來控制,相對于靜壓樁機來講,不是很直觀。

采用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計時,應(yīng)了解上述兩種施工工藝的特點,從而根據(jù)實際工程情況選用合理的打樁機械。

3、關(guān)于試樁應(yīng)注意的問題

試樁就是業(yè)主、設(shè)計、勘查、監(jiān)理、施工和質(zhì)監(jiān)站的代表一起到施工現(xiàn)場隨機點選一根樁(或多根樁)進行打樁施工,以確認并解決打樁過程中,實際地質(zhì)情況是否與地質(zhì)資料符合,打樁的機械是否能正常施工,實際打樁的終壓控制是否能滿足設(shè)計要求等技術(shù)問題,從而確保后續(xù)打樁施工能較順利地進行。設(shè)計人員通過試樁的過程,來判斷地質(zhì)資料是否與現(xiàn)實情況相符合、以及確定預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁施工過程的終壓(打)控制參數(shù)。試樁是銜接預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工的一個極其重要的必需環(huán)節(jié)。如果地質(zhì)情況復(fù)雜或條件允許,也可在施工圖設(shè)計前先通過現(xiàn)場試樁做單樁靜壓載荷試驗確定該樁的極限承載力,以供設(shè)計人員作為有效的設(shè)計依據(jù)。

在試樁過程,設(shè)計人員應(yīng)注意幾個問題:

(1)對于靜壓樁施工,應(yīng)檢查其樁機壓力表讀數(shù)換算表是否有效可靠。要注意單缸液壓與雙缸液壓的差異。

(2)對于錘擊樁機,應(yīng)檢查其樁錘重量是否符合設(shè)計要求。

(3)對于試樁樁位,應(yīng)盡量選擇具有代表性的位置。例如,選取在盡量靠近地質(zhì)勘察資料技術(shù)孔的位置,或是地質(zhì)較薄弱的位置,或是承受上部結(jié)構(gòu)受力重要位置。

(4)對應(yīng)地質(zhì)勘察資料,仔細觀察樁的施工過程在進入各個相應(yīng)土層的反應(yīng)是否與地質(zhì)勘察資料相符合。

(5)終壓(打)控制參數(shù)的確定。即終止壓(打)樁的現(xiàn)場施工控制值,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際試樁終壓值,考慮地質(zhì)資料與現(xiàn)實施工情況的相符合程度,結(jié)合設(shè)計時的單樁承載力取值,做適當?shù)恼{(diào)整后來確定。

4、其他應(yīng)注意的預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁設(shè)計問題

(1)由于樁與上部結(jié)構(gòu)的連接主要通過樁的承臺,因此樁頭嵌入承臺的長度不宜小于10cm,樁頭填芯砼的強度等級應(yīng)滿足規(guī)范要求和設(shè)計要求。但實際施工時,樁頭的實際標高往往過深或過淺,此時在做樁頭處理時應(yīng)有相應(yīng)的施工補救措施保證樁頭嵌入承臺10cm。樁頭填芯砼底的模板由于受管樁內(nèi)壁不規(guī)整的影響,往往有較大縫隙,應(yīng)采取一定措施填補縫隙,保證樁頭填芯砼澆筑質(zhì)量,避免漏漿。

(2)在點選成樁的大小應(yīng)變檢測的具體樁位時,應(yīng)盡量選擇具有代表意義的樁位。例如,施工記錄數(shù)據(jù)有異常的樁位,或承受上部結(jié)構(gòu)荷載主要范圍內(nèi)的樁位,或持力層薄弱與地質(zhì)情況較復(fù)雜的樁位等。

預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)已在我國越來越受設(shè)計者所采納與應(yīng)用,通過對上述在預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計中常遇到的幾個問題進行探討,望能為結(jié)構(gòu)設(shè)計者在進行預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計時提供參考。

參考文獻

1、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(94)

2、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(2002)