預應力混凝土管樁在溫州地區(qū)的應用

1、前言

　　預應力混凝土管樁，以其工業(yè)化生產(chǎn)程度高，樁身質(zhì)量好，自身強度大，穿透能力強，耐打性好，施工周期短，對環(huán)境影響少，噸位承載力造價低等優(yōu)點，應用于深厚軟土，深埋持力層的二元結(jié)構(gòu)地基顯示了技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)越性，近兩年來應用愈來愈廣。

　　筆者結(jié)合自己具體工程經(jīng)驗，對該樁型的承載特性進行了分析，從中得出一些有參考價值的結(jié)論，并也提出了這種樁存在的一些不足之處。

2、工程實例及經(jīng)驗

　　溫州鹿城倉儲有限公司倉儲區(qū)工程位于溫金大道鹿城段以南，采用薄壁管樁，樁端焊以開口型鋼樁靴，采用D2-25型打樁機，錘重25kN，樁重/錘重為4.場地典型斷面的地質(zhì)情況和靜力觸探參數(shù)。設(shè)計要求單樁極限承載力標準值為1500kN.樁基工程實施過程中，有以下幾點是值得重視的。

　　（1）底樁對中調(diào)直：第一節(jié)管樁（底樁）的對中調(diào)直對成樁質(zhì)量起關(guān)鍵作用。對中可保證樁位偏差不超出規(guī)范要求；調(diào)直可防止偏心錘擊。因此要控制管樁垂直度偏差不得超過0.5%，尤其是嚴格控制底樁垂直度。

　　（2）錘擊沉樁：據(jù)有關(guān)資料，錘擊應力沿樁身大致呈漏斗狀分布，上大下小。錘擊拉應力呈橄欖形分布。從樁端反射的拉應力波，在樁周土阻尼作用下會逐漸減弱。樁周土越弱，樁身產(chǎn)生拉應力越大。此外，每擊一次樁身就受到拉壓交替作用，使混凝土產(chǎn)生疲勞，導致混凝土強度降低。故本工程實施中嚴格控制總擊數(shù)不超過1500次。實測各樁累計錘擊數(shù)為631—1251次，貫入度為10cm/5擊—12cm/13擊。

　　（3）接樁：采用鋼端板焊接法，于樁段頂端距地面0.5m時停錘接樁。先在樁端板上加定位鋼筋，然后將上段樁吊放在下段樁端板上，利用定位鋼筋將上下段樁接直，接頭處如有空隙，應采用鍥形鐵片全部填實焊牢，拼接處坡口槽電焊應分層對稱進行，焊縫應連續(xù)飽滿，其高度及深度均大于8mm.接樁時上下段樁的中心線偏差不得大于5mm，節(jié)點彎矢高不得大于樁段的0.1%.

3、靜載試驗成果分析

　　曾做了A1、A2、A3三根樁的靜載試驗，A1樁一直進行到破壞，A2、A3樁加載至設(shè)計要求的極限承載力標準值1500kN為止。試驗發(fā)現(xiàn)A3樁與A2樁的Q-s和s-lgt，曲線相當接近，故此處只提供A1和A2樁的靜載試驗曲線如此所示。

　　從A1樁的樁頂沉降隨時間的變化（s-lgt）特性曲線可見，取尾部明顯向下曲折的前一級荷載為極限承載力，故A1樁的極限承載力取1800kN.從樁的卸荷曲線上分析，該樁的殘余沉降量為26.4mm，與加載量為2000kN這級荷載作用下發(fā)生的樁頂沉降量相當，因此可以確定基樁發(fā)生的是“刺入型”破壞。A1樁在荷載為1800kN時實測樁頂沉降為26.35mm，如假定此Q-s曲線s-lgl曲線A1樁靜載試驗曲線時樁端軸力為0，樁身軸力p（z）呈單一斜率的線性分布，則樁身壓縮量的理論計算值為21mm，實際樁身壓縮量肯定比21mm更大一些。即使是如此保守的假定，21mm也已占26.35mm絕大部分，即管樁由于壁薄，其樁身壓縮量占了樁頂沉降量的絕大部分，從而使樁周摩阻力占了單樁極限承載力的絕大部分。這是長管樁在二元結(jié)構(gòu)地基中較為特別的性狀，也是采用開口樁靴和閉口樁靴對單樁極限承載力不會產(chǎn)生明顯影響的原因之一。隨著時間的推移，樁周土粘彈塑性質(zhì)會使側(cè)摩阻力和端阻力產(chǎn)生重新分配，但側(cè)摩阻力始終占主要部分。

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　　A2樁在加載量為1500kN（設(shè)計要求的極限承載力標準值）作用下，后期沉降不大，穩(wěn)定時間短，說明樁的承載性能尚好。從卸荷曲線上分析，回彈量很大，殘余沉降僅0.7mm，說明樁周土仍處于彈塑性狀態(tài)，尚具有良好的承載性能。認為1500kN可作為單樁極限承載力是沒有問題的。

4、值得進一步研究的問題

　　（1）管樁進入現(xiàn)場，應進一步解決卸樁和堆樁問題，確保沉樁前的管樁質(zhì)量。

　　（2）管樁沉樁未達到標高時，樁長調(diào)整比較困難，因此對地質(zhì)報告的要求很高，尤其對持力層起伏變化一定要查得很清楚，否則將給工程造成被動。如本工程實施中就有三個樁因達不到標高而擊得太多，以至將法蘭頭打碎。經(jīng)動測認為兩個樁身完好，不作補樁，一個樁的樁身破壞明顯，只好補樁，影響了工期。

　　（3）擠土問題：開口管樁雖然能減少擠土效應，但據(jù)實測，管內(nèi)進土約占1/3樁長，擠土作用仍較大，不容忽視。

　　（4）樁長規(guī)格偏少，還有相當數(shù)量的截樁。

　　（5）為了使管樁進入持力層更深，以達到大的承載力和好的經(jīng)濟效益，要求樁承受更大的錘擊力和更多的擊數(shù)，這就要求樁有更高的強度和剛度，以抵抗沉樁過程中錘擊應力和疲勞破壞。薄壁管樁不能進入中等風化基巖，很難穿透中密砂礫石層，使應用受到限制。

5 、結(jié)論

　　（1）長管樁適用于二元結(jié)構(gòu)地基，尤其是薄壁長管樁，采用錘擊施工（如環(huán)境許可），其市場前景看好。

　　（2）長管樁在二元結(jié)構(gòu)地基中，其荷載-沉降性態(tài)表現(xiàn)為：加載至20—30mm，如沉降穩(wěn)定，就可將此荷載作為單樁極限承載力標準值使用，繼續(xù)加載，會產(chǎn)生突然的摯倘肫蘋禂。

　?。?）薄壁長管樁在二元結(jié)構(gòu)地基中，在極限承載力標準作用下，其樁頂沉降主要是由薄壁樁身的壓縮引起的，其反力主要是由樁側(cè)阻力提供的。