混凝土樁液壓法分析

　　90年代以來，廣東湛江沿海灘涂和軟土地區(qū)，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已被推廣應(yīng)用于房屋建筑和橋梁、碼頭等工程中。軟土地基廣泛采用預(yù)制樁基礎(chǔ)，用柴油錘擊入樁時(shí)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)境和文明施工要求。以液壓法壓入式施工樁工藝替代錘擊，既無噪聲也對環(huán)境無任何污染，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以湛江自來水公司、湛江海運(yùn)集團(tuán)公司工程的樁基工程為例，介紹高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法，設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)及適用條件以及樁的質(zhì)量控制。

　　1 工程概況

　?。?）湛江自來水公司綜合住宅樓工程框架結(jié)構(gòu)九層，總高度為31．50m。位于湛江市海濱地帶，地質(zhì)狀況：地面以下2．5～4m為機(jī)械吹填海砂層，地表平坦，砂層往下為淤泥層，屬?zèng)_刷和淤泥環(huán)境沉積類型。第四紀(jì)軟土厚度較大，特別是第二層的淤泥層，厚度達(dá)8．50～15．20m，層面為極具特色的海陸沉積湛江組層型。場區(qū)下水位于地表下1．20m層面，屬上層滯水帶類型。該工程樁基設(shè)計(jì)采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（樁徑為500mm，壁厚100mm，管樁混凝土強(qiáng)度c80），單樁承載力為700kn，有效樁長為26—29m，總樁數(shù)230根，采用三節(jié)接樁?；A(chǔ)采用群樁上的整體筏板及局部承臺。

　?。?）湛江海運(yùn)集團(tuán)綜合住宅樓工程框架結(jié)構(gòu)九層，總高度為32．10m。地質(zhì)狀況屬軟土地基，從第l層～第8層均為松軟地層，力學(xué)性質(zhì)差，第9層持力層為地表下深25m以上的厚8～14m的粘土層（？κ＝190kpa）。本工程位于市區(qū)中心，周圍的東、北、西三面為多層住宅群，距離6～8m；南面臨街。該工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用先張高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（直徑為400mm，管樁壁厚95mm，混凝土強(qiáng)度為c80），單樁承載力為700kpa，樁長27～30m，總樁數(shù)289根，采用三節(jié)接樁，基礎(chǔ)采用群樁上分組承臺。

　　2 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)與試驗(yàn)

　　樁的質(zhì)量檢驗(yàn)液壓法壓樁同錘擊法沉樁，但可利用靜力壓樁機(jī)作反力平衡裝置進(jìn)行樁的靜載試驗(yàn)，可省去設(shè)置錨樁和反力梁等。為了保證工程的質(zhì)量，必須分階段進(jìn)行單樁承載力的靜載和動(dòng)測試驗(yàn)。

　　2．1 靜載試驗(yàn)法

　　以湛江海運(yùn)集團(tuán)綜合住宅樓的樁基質(zhì)量試驗(yàn)為例：管樁的靜載試驗(yàn)要模擬實(shí)際荷載情況，通過靜力加壓，得出3根試樁荷載一沉降關(guān)系曲線近似 試樁的入土深度分別為－28．50m、－29．70m和－29．90m，表明均進(jìn)入第9層粘土層。根據(jù)上述系列關(guān)系曲線，綜合評定確定其容許承載力，它已較好地反映單樁的實(shí)際承載力，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，對于粘性土，不應(yīng)少于15d，且待樁身與土體的結(jié)合基本趨于穩(wěn)定，才能進(jìn)行試驗(yàn)。

　　上述試驗(yàn)曲線表明，試樁的樁周摩擦阻力和端承力發(fā)揮正常，樁身質(zhì)量良好，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值均大于設(shè)計(jì)要求700kn的標(biāo)準(zhǔn)值。

　　單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)一般采用油壓千斤頂加載，千斤頂?shù)募虞d反力裝置可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件采用如下方法：

　?。?）錨樁橫梁反力裝置：由4根錨樁、主梁、次梁、油壓千斤頂以及測量儀表等組成。錨樁、反力梁裝置能提供的反力應(yīng)不小于預(yù)估最大試驗(yàn)荷載的1．2～1．5倍。

　　（2）壓重平臺反力裝置：由支墩、鋼橫梁、鋼錠、油壓千斤項(xiàng)及測量儀表等組成。壓重量不得少于預(yù)估試樁破壞荷載的1．2倍；壓重應(yīng)在試驗(yàn)開始前一次加上，并均勻穩(wěn)固的放置于平臺上。

　　2．2 動(dòng)測試驗(yàn)法

　　動(dòng)測試驗(yàn)法，又稱動(dòng)力無損檢測法，是檢測樁基承載力及樁身質(zhì)量的一項(xiàng)新技術(shù)。高應(yīng)變動(dòng)力測試法，也是作為靜載試驗(yàn)的補(bǔ)充。采用pda打樁分析儀樁基測試方法，是利用重錘錘擊樁頭使樁頭產(chǎn)生一個(gè)永久性位移而得出樁的極限承載力和樁身結(jié)構(gòu)完整資料。

　　海運(yùn)集團(tuán)綜合住宅樓樁基的動(dòng)測試驗(yàn)的試樁數(shù)為9根，試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表中數(shù)據(jù)看出，樁的質(zhì)量和承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

　　3 液壓入樁的施工方法

　　3．1 施工程序

　　液壓管樁的施工程序?yàn)椋簻y量定位一樁機(jī)就位—）復(fù)核樁位一吊樁插樁一樁身對中調(diào)直一靜壓沉樁一接樁一再靜壓沉樁一送樁一終止壓樁一樁質(zhì)量檢驗(yàn)一切割樁頭一填充管樁內(nèi)的細(xì)石混凝土。

　　3．2 施工要點(diǎn)

　　（1）靜力壓樁單樁豎向承載力，可通過樁的終止壓力值大致判斷，但因土質(zhì)的不同而異。樁的終止壓力不等于單樁的極限承載力，要通過靜載對比試驗(yàn)來確定一個(gè)系數(shù)，然后再利用系數(shù)和終止壓力，求出單樁豎向承載力的標(biāo)準(zhǔn)值？κ，即？κ＝k？s。如判斷的終止壓力值不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)立即采取送壓加深處理或補(bǔ)樁，以保證樁基的施工質(zhì)量。

　　壓樁應(yīng)控制好終止條件。湛江海運(yùn)集團(tuán)綜合住宅樓樁基工程，壓樁到設(shè)計(jì)樁長時(shí)，壓力表的壓力達(dá)到單樁承載力2．7倍時(shí)，即可停止壓樁，否則應(yīng)增加樁長，并會(huì)同設(shè)計(jì)單位另行處理。

　　（2）壓樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，采用硫磺膠泥接樁間歇不宜過長（正常氣溫下為10～18min）3接樁面應(yīng)保持干凈，澆注時(shí)間不應(yīng)超過2min；上下校中心線應(yīng)對齊，偏差不大于10mm；節(jié)點(diǎn)矢高不得大于1％樁長。

　?。?）垂直度控制，調(diào)校樁的垂直度是沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵，須高度重視。插樁在一般情況下人土30～50㎝為宜，然后進(jìn)行調(diào)校。樁機(jī)駕駛?cè)藛T在施工長的組織、指揮下，掌握好雙方角度尺兩個(gè)方向上都?xì)w零點(diǎn)，使樁機(jī)縱橫方向保持水平，調(diào)校垂直在規(guī)范允許值以內(nèi)才能沉樁。在沉樁過程中施工員隨時(shí)觀察樁的進(jìn)尺變化，如遇地質(zhì)層有障礙物、樁桿偏移時(shí)，應(yīng)分一二個(gè)行程逐漸調(diào)直。

　　3．3 沉樁線路的選定

　　預(yù)應(yīng)力樁基施工時(shí)隨著人樁段數(shù)的增多，各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高。土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應(yīng)增大，壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近，入樁線路應(yīng)選擇單向行進(jìn)，不能從兩側(cè)往中間進(jìn)行（即所謂打關(guān)門樁），這樣地基土在人樁擠密過程中，土體可自由向外擴(kuò)張，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜，保證了群樁的工作基本均勻并符合設(shè)計(jì)值。湛江海運(yùn)集團(tuán)綜合住宅樓工程毗鄰居民集聚地，東、北、西三面房屋較近，沉樁線路應(yīng)為樁中心離建筑物近處開壓，企圖將各土層自北向南排擠（南面臨街無建筑物），盡可能地降低擠土效應(yīng)影響。·

　　3．4 管樁與承臺的連接方式

　　上述工程管樁與承臺采用剛接。管樁的樁頭均采用專用工具鋸斷，斷口平齊，故不能利用樁身內(nèi)的鋼筋伸入承臺作為連接的鋼筋。在樁頭的樁管內(nèi)填充4200mm高的c30細(xì)石混凝土，并在混凝土中均分插入6ф14鋼筋與承臺連接。圖1為管樁與承臺連接大樣。

　　4 管樁的設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

　?。?）管樁的造價(jià)較高，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)須根據(jù)上部荷載、工程地質(zhì)條件等綜合考慮，多方案比較后方可采用。同一工程中樁的規(guī)格、型號不應(yīng)太多，以免造成施工困難，特別是注意避免造成施工錯(cuò)誤。

　?。?）綜合考慮地質(zhì)情況和樁身強(qiáng)度，確定單樁承載力。管樁為開口樁，根據(jù)現(xiàn)場壓樁觀察分析，在入土過程中，會(huì)較快地在樁尖處形成一土楔，使其入土?xí)r的擠土情況與閉口樁無異，故在確定單樁承載力時(shí)將開口樁按閉口樁考慮。

　?。?）適當(dāng)限制壓樁速度，沉樁速度一般控制在lm／min左右為宜，使各層土體能正確反映其抗剪能力。當(dāng)?shù)鼗韺又写嬖诖髩K石頭等障礙物時(shí)，要避免壓偏。

　?。?）壓樁機(jī)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況配足額重量或選用相應(yīng)的液壓樁機(jī)。

　?。?）若采用焊接法接樁時(shí)，須分層均勻地將套箍對焊的焊縫填滿，為加快施工速度，減少接樁時(shí)間，可設(shè)2～3名焊工同時(shí)施焊，焊畢停約lmin即可進(jìn)行沉樁。

　?。?）管樁身不受損壞；樁帽、樁身和送樁的中心線應(yīng)重合；壓同一根樁應(yīng)縮短停息時(shí)間。

　　（7）壓樁機(jī)的液壓入樁有一定的垂直行程高度，如yzy360樁機(jī)的垂直行程為1．5m，即每入樁1．5m即松開抱樁器。開動(dòng)油泵使之上移，再抱樁固定壓入，循環(huán)作業(yè)。在開始的第一二個(gè)行程，要特別注意控制樁身的垂直度。

　　（8）記錄入樁行程深度及相應(yīng)壓力值，以判別入樁情況正常與否及樁的承載能力。

　?。?）為減少靜力壓樁的擠土效應(yīng)，應(yīng)采取如下措施：

　　a） 設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象。袋裝砂井直徑一般為70～80mm，間距l(xiāng)～1．5m，深度10～12m。塑料排水板的深度、間距與袋裝砂井相同。

　　b） 設(shè)置隔離板樁

　　c） 壓樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線的觀測、監(jiān)護(hù)。