簡述PHC管樁的發(fā)展態(tài)勢
2005-08-03 00:00
摘 要：通過對(duì)樁基常用施工方法的比較，闡述了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁的優(yōu)點(diǎn)和靜壓法沉樁施工工藝的先進(jìn)性。特別對(duì)人們關(guān)注的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等問題作了較全面的分析，認(rèn)為在諸多型式的樁基中預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁將獨(dú)占鰲頭。
關(guān)鍵詞：PHC 管樁；承載力；質(zhì)量可靠；經(jīng)濟(jì)效益
On the D evelopmen ta l Tendency of PHC Concrete Pipe Pile
Liu Jinyu Liu Minghong
Abstract: The authors discuss the advantages of the pre-stressed highly intensified concrete pipe piles and the advanced technology of the static pile foundation by comparing the common pile foundation methods. Meanwhile，the authors make a complete analysis of their reliability and economy，and thus come to a conclusion that of the various pile foundations，the p re -stressed highly intensified concrete pipe piles come out first.
Key words: PHC Concrete pipe pile; Endurance; Credible quality; Economic effectiveness
1 、PHC 管樁簡介
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁代號(hào)為PHC (簡稱PHC 管樁)[1]。是采用先張預(yù)應(yīng)力離心成型工藝，并經(jīng)過10個(gè)大氣壓、1800 ℃ 左右的蒸汽養(yǎng)護(hù)，制成一種空心圓筒型混疑土預(yù)制構(gòu)件，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長為10m ，直徑從300mm～800mm ，混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C80。PHC 管樁的常用規(guī)格及適用范圍如表1所示[2] 。
表1 PHC 管樁的常用規(guī)格
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外徑
(mm ) |
壁厚
(mm ) |
承載力標(biāo)
準(zhǔn)值( kN ) |
適用樓層 |
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300 |
70 |
900 |
6 ～12 |
|
400 |
95 |
1700 |
6 ～18 |
|
500 |
100 |
2350 |
10 ～30 |
|
500 |
125 |
2700 |
20 ～35 |
|
550 |
100 |
2800 |
10 ～30 |
|
550 |
125 |
2800 |
20 ～35 |
|
600 |
130 |
3200 |
20 ～40 |
|
800 |
130 |
4500 |
30 ～50 |
2、PHC 管樁的優(yōu)點(diǎn)
2. 1 單樁承載力高
由于PHC 管樁樁身混凝土強(qiáng)度高，可打入密實(shí)的砂層和強(qiáng)風(fēng)化巖層，由于擠壓作用，樁端承載力可比原狀土質(zhì)提高70% ～80% ，樁側(cè)摩阻力提高20%～40% 。因此，PHC 管樁承載力設(shè)計(jì)值要比同樣直徑的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和人工挖孔樁高。
2. 2 應(yīng)用范圍廣
PHC 管樁是由側(cè)阻力和端阻力共同承受上部荷載，可選擇強(qiáng)風(fēng)化巖層，全風(fēng)化巖層，堅(jiān)硬的粘土層或密實(shí)的砂層(或卵石層)等多種土質(zhì)作為持力層，且對(duì)持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，因此適應(yīng)地域廣，建筑類型多。廣泛應(yīng)用于60 層以下的多種高層建筑。
2. 3 沉樁質(zhì)量可靠
PHC 管樁是工廠化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量可靠;運(yùn)輸?shù)跹b方便，接樁快捷; 機(jī)械化施工程度高，操作簡單，易控制;在承載力，抗彎性能、抗撥性能上均易得到保證
2. 4 工程造價(jià)最便宜
2. 4. 1 直接成本
通過對(duì)多項(xiàng)工程實(shí)例的總結(jié)和分析，PHC 管樁的單位承載力造價(jià)在諸多樁型中是較便宜的一種[3] 。不同樁型主要指標(biāo)比較見表2:
表2 不同樁型主要指標(biāo)比較
|
主要指標(biāo) |
PHC 管樁 |
沉管灌注樁 |
鉆孔灌注樁 |
人工挖孔樁 |
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主要承力方式 |
端阻力與側(cè)阻力
共同承受荷載 |
主要靠側(cè)阻力承
受荷載 |
端阻力與側(cè)阻力
共同承受荷載 |
主要靠端阻力承受荷載 |
|
樁徑(外徑) mm |
300 ～800 |
300～800 |
800～1200 |
≥800 |
|
可穿越土層 |
砂、礫石夾層
≤7. 0m |
≤3. 0m 砂夾層 |
穿越性好 |
穿越性好 |
|
進(jìn)入持力層 |
軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化
巖1～3m |
硬粘土密實(shí)砂層
和碎石層 |
中微風(fēng)化巖 |
中微風(fēng)化巖 |
|
造價(jià) |
3. 21 元/ KN |
6. 11 元/ KN |
8. 81 元/ KN |
5. 87 元/ KN |
注:造價(jià)指標(biāo)是在常用設(shè)計(jì)樁長20米情況下的比較，當(dāng)設(shè)計(jì)樁長越長(≤60 米) PHC 管樁越經(jīng)濟(jì)。
2. 4. 2 間接經(jīng)濟(jì)效益
評(píng)價(jià)PHC 管樁的經(jīng)濟(jì)效益，不僅看造價(jià)，還要看工期。對(duì)于工期的價(jià)值，在以往計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人們對(duì)它并不看重，但在當(dāng)今商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展的時(shí)代，“時(shí)間就是金錢，工期就是效益”已成為人們的共識(shí)，對(duì)于貸款投資的人感觸尤深。PHC 管樁施工速度快、工效高、工期短，提前竣工投產(chǎn)，將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
PHC 管樁的機(jī)械化施工程度高，現(xiàn)場整潔，施工環(huán)境好。不會(huì)發(fā)生鉆孔灌注樁工地泥漿滿地流的臟污情況，也不會(huì)出現(xiàn)人工挖孔樁工地到處抽水和堆土運(yùn)土的忙亂景象及井下作業(yè)的不安全感。容易做到文明施工，安全生產(chǎn)。減少安全事故，也是提高間接經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。
3 、靜壓法施工的優(yōu)點(diǎn)
PHC管樁施工方法主要有錘擊和靜壓兩種，目前用柴油錘、液壓錘錘擊法沉樁的施工工藝在我國還是占主導(dǎo)地位，特別在日本主要用錘擊法沉樁。近幾年來，隨著大噸位( 6800KN ) 壓樁機(jī)的問世和靜壓沉樁施工工藝的完善，靜壓法施工工藝與錘擊法相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展迅速，有望取代錘擊法的態(tài)勢。
3. 1 施工質(zhì)量有保證[4]
靜壓法施工是通過壓樁機(jī)的自重和樁架上的配重作反力將PHC管樁壓人土中的一種沉樁工藝，在沉樁過程中，壓樁力可直觀、安全、準(zhǔn)確地讀出并自動(dòng)記錄下來，因而對(duì)樁承載力控制及判斷精確度高; 樁身質(zhì)量及沉樁長度可用直接手段進(jìn)行監(jiān)測，人為干擾因素少，難以弄虛作假。因此，靜壓法單樁承載力比錘擊法可靠，沉樁質(zhì)量深得業(yè)主的信賴，并大大地減輕了監(jiān)理工作強(qiáng)度，消除了設(shè)計(jì)者的擔(dān)憂。
3. 2 對(duì)周邊環(huán)境無影響
錘擊法沉樁震動(dòng)劇烈，噪音大，對(duì)周邊環(huán)境影響大，這是錘擊法的一大弊端。而靜壓法施工，無震動(dòng)，無噪音，很適合在市區(qū)及其他對(duì)噪音有限制的地點(diǎn)施工。如在學(xué)校、醫(yī)院、辦公大院及住宅小區(qū)內(nèi)外，精密儀器房附近區(qū)域內(nèi)施工均可采用靜力壓樁，以使附近單位和居民的正常工作、生活環(huán)境不受噪音、震動(dòng)干擾。在環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的現(xiàn)代社會(huì)，靜壓法施工的這一優(yōu)勢將會(huì)得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。
3. 3 施工應(yīng)力小
錘擊法沉樁時(shí)，由于錘擊力的沖擊和反射，使PHC 管樁受到較大的壓應(yīng)力波和拉應(yīng)力波，容易使樁頭、樁身、接頭等薄弱處產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響樁基質(zhì)量。而靜壓法是慢而均勻的加載，無沖擊和反射應(yīng)力波，施工應(yīng)力小且易控制。因此，采用靜壓法沉樁時(shí)，其PHC 管樁的配筋率和混凝土強(qiáng)度等級(jí)均可降低一個(gè)等級(jí)，這意味著靜壓法可降低PHC 管樁的制作成本。
3. 4 截樁量小
靜壓法送樁深度比錘擊法深，且送樁后樁頭質(zhì)量較可靠。拔起長送樁器的能力，靜壓樁機(jī)要比打樁機(jī)強(qiáng)得多。因此，基坑開挖后PHC 管樁截去量比錘擊法小得多，尤其適用于有多層地下室的建筑工程。
3. 5 適應(yīng)性好
在某些特殊地質(zhì)(如在石灰?guī)r地區(qū)或“上軟下硬，軟硬突變”的地層) 條件下采用錘擊法沉樁時(shí)，樁的破損率非常之高，所以在這些特殊地質(zhì)條件的地區(qū)不宜采用錘擊法施工，但靜壓法施工是將樁慢慢地壓入土層中，遇到堅(jiān)硬的巖面，也是慢慢地接觸，直到加載至最大值，樁身一般不會(huì)被壓壞。只要巖面坡度不太大，不產(chǎn)生樁身滑移，仍可保證沉樁質(zhì)量。在實(shí)際工程中，遇到這些特殊地質(zhì)條件時(shí)，采用“多樁大承臺(tái)”的設(shè)計(jì)思想，配合使用改良的特殊鋼樁尖，仍然可以收到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
4、PHC 管樁的發(fā)展態(tài)勢
由于PHC 管樁具有應(yīng)用范圍廣、單樁承載力高、工程造價(jià)低等鮮明特點(diǎn)，所以在我國發(fā)展迅速。目前廣東地區(qū)處于領(lǐng)先地位，設(shè)計(jì)人員將PHC 管樁作為首選基礎(chǔ)之一，具有豐富的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，還編制了《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T15-22-98標(biāo)準(zhǔn)，為我國PHC 管樁的應(yīng)用和推廣作出了較大的貢獻(xiàn)。
隨著我國城市化建設(shè)的高速發(fā)展，建筑已從多層向高層過度，特別是近十年來，大中城市的建筑均以十層以上為主，建筑的基礎(chǔ)形式80% 是樁基，經(jīng)調(diào)查分析，PHC 管樁在樁基中的比例不到8% ，這說明PHC 管樁基礎(chǔ)在我國發(fā)展極不平衡，具有極大的發(fā)展空間。我省在PHC 管樁應(yīng)用方面也起步較晚，近5 年來有些應(yīng)用，但工程實(shí)例不多，主要問題是設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)規(guī)范與工程實(shí)際相差較大，擔(dān)心沉樁質(zhì)量不好。
綜上所述，靜壓法沉樁施工工藝具有機(jī)械化施工程度高，人為干擾因素少，沉樁質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)，已得到廣大設(shè)計(jì)人員的信賴，并基本消除了人們的心理障礙。相信在將來的5 年內(nèi)，PHC 管樁的應(yīng)用將會(huì)在全國范圍內(nèi)迅速展開，在諸多型式的樁基中獨(dú)占鰲頭，并逐步取代其它摩擦樁型。
參考文獻(xiàn)
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[4] 趙明華. 橋梁樁基計(jì)算與檢測[M ]. 北京:人民交通出版社，2000: 50 -80 (責(zé)任編輯:張先鶴) 編輯：
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