試論預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁

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摘要:本文通過分析預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的優(yōu)缺點(diǎn),介紹打樁施工機(jī)械的合理選擇,以及對(duì)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁施工時(shí)試樁和樁頭處理等常見技術(shù)問題進(jìn)行探討,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和參與試樁會(huì)議時(shí)提供參考。

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

隨著我國(guó)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(qiáng)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(qiáng)混凝土管樁具有施工工期短、成樁質(zhì)量在施工時(shí)較容易得到直觀保證、以及相對(duì)造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展。通過大量的工程實(shí)踐,本文擬在設(shè)計(jì)方面,對(duì)采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題做如下探討:

1、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的優(yōu)缺點(diǎn)

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

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

(1)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)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(yán)格的工程。

(2)施工時(shí)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(cè)手段成熟。

(3)樁徑相對(duì)較小,從而使承臺(tái)的占地面積也變小,布樁靈活。

(4)單樁出廠節(jié)長(zhǎng)有6～13米多種選擇,施工上配置總樁長(zhǎng)時(shí)靈活,有多個(gè)配樁長(zhǎng)方案可選。

(5)施工工期短,同時(shí)場(chǎng)地整潔、施工文明程度高。

基于以上幾個(gè)優(yōu)點(diǎn),預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)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(qiáng)混凝土管樁也存在一定的缺點(diǎn):

(1)其施工過程的擠土效應(yīng)對(duì)于一般土層的擾動(dòng)較大,很容易對(duì)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(jì)時(shí)宜取適宜的樁距,施工時(shí)宜選好打樁路線,宜采用隔樁跳打的打樁順序,盡量減少對(duì)已施工的樁的擠壓影響。

(2)柴油錘擊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)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(hù)和文明施工要求。

(3)靜壓樁機(jī)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(shí),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(chǎng)地進(jìn)行施工。

(5)可靠持力層分布不均、層面起伏較大時(shí),容易造成現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)配樁過長(zhǎng)的浪費(fèi)現(xiàn)象。

(6)靜壓樁機(jī)對(duì)施工場(chǎng)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(chǎng)地施工易陷機(jī),且較重的靜壓樁機(jī)行走時(shí)對(duì)表層土的擠壓很容易對(duì)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(qiáng)混凝土管樁主要施工工藝形式有柴油樁機(jī)柴油錘擊入樁法和靜壓樁機(jī)液壓壓入樁法兩種。現(xiàn)將兩種工藝的相對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)做相互比較如下:

(1)對(duì)土層的擾動(dòng):靜壓樁機(jī)由于樁機(jī)笨重,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)表層土的擠壓現(xiàn)象比起錘擊樁機(jī)來十分突出,往往對(duì)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(jī)一般采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng),產(chǎn)生的噪音與油煙對(duì)周邊環(huán)境污染嚴(yán)重;而靜壓樁機(jī)采用液壓系統(tǒng),施工時(shí)造成的環(huán)境污染很小。

(3)造價(jià):靜壓樁機(jī)由于機(jī)身配重重量大,機(jī)械的進(jìn)退場(chǎng)運(yùn)費(fèi)比錘擊樁機(jī)要高。

(4)打樁時(shí)對(duì)較硬砂土夾層的穿透能力:由于這兩種機(jī)械對(duì)樁的施工機(jī)理不同,導(dǎo)致遇到較硬的砂土夾層時(shí),錘擊樁機(jī)對(duì)硬夾層的穿透能力要比靜壓樁機(jī)強(qiáng)。

(5)打樁時(shí)的終壓值控制的直觀性:靜壓樁機(jī)的控制臺(tái)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(shí)的瞬時(shí)壓力有多少,方便終壓控制;而錘擊樁機(jī)在終壓控制上是靠樁的貫入度來控制,相對(duì)于靜壓樁機(jī)來講,不是很直觀。

采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)了解上述兩種施工工藝的特點(diǎn),從而根據(jù)實(shí)際工程情況選用合理的打樁機(jī)械。

3、關(guān)于試樁應(yīng)注意的問題

試樁就是業(yè)主、設(shè)計(jì)、勘查、監(jiān)理、施工和質(zhì)監(jiān)站的代表一起到施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)點(diǎn)選一根樁(或多根樁)進(jìn)行打樁施工,以確認(rèn)并解決打樁過程中,實(shí)際地質(zhì)情況是否與地質(zhì)資料符合,打樁的機(jī)械是否能正常施工,實(shí)際打樁的終壓控制是否能滿足設(shè)計(jì)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(jìn)行。設(shè)計(jì)人員通過試樁的過程,來判斷地質(zhì)資料是否與現(xiàn)實(shí)情況相符合、以及確定預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)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(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工的一個(gè)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(jì)前先通過現(xiàn)場(chǎng)試樁做單樁靜壓載荷試驗(yàn)確定該樁的極限承載力,以供設(shè)計(jì)人員作為有效的設(shè)計(jì)依據(jù)。

在試樁過程,設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意幾個(gè)問題:

(1)對(duì)于靜壓樁施工,應(yīng)檢查其樁機(jī)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(duì)于錘擊樁機(jī),應(yīng)檢查其樁錘重量是否符合設(shè)計(jì)要求。

(3)對(duì)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(duì)應(yīng)地質(zhì)勘察資料,仔細(xì)觀察樁的施工過程在進(jìn)入各個(gè)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(chǎng)施工控制值,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試樁終壓值,考慮地質(zhì)資料與現(xiàn)實(shí)施工情況的相符合程度,結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)的單樁承載力取值,做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后來確定。

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

(1)由于樁與上部結(jié)構(gòu)的連接主要通過樁的承臺(tái),因此樁頭嵌入承臺(tái)的長(zhǎng)度不宜小于10cm,樁頭填芯砼的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)滿足規(guī)范要求和設(shè)計(jì)要求。但實(shí)際施工時(shí),樁頭的實(shí)際標(biāo)高往往過深或過淺,此時(shí)在做樁頭處理時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的施工補(bǔ)救措施保證樁頭嵌入承臺(tái)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(bǔ)縫隙,保證樁頭填芯砼澆筑質(zhì)量,避免漏漿。

(2)在點(diǎn)選成樁的大小應(yīng)變檢測(cè)的具體樁位時(shí),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(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)已在我國(guó)越來越受設(shè)計(jì)者所采納與應(yīng)用,通過對(duì)上述在預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中常遇到的幾個(gè)問題進(jìn)行探討,望能為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)提供參考。

參考文獻(xiàn)

1、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(94)

2、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(2002)