預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在溫州地區(qū)的應(yīng)用
1、前言
預(yù)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力沿樁身大致呈漏斗狀分布,上大下小。錘擊拉應(yīng)力呈橄欖形分布。從樁端反射的拉應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)采用鍥形鐵片全部填實焊牢,拼接處坡口槽電焊應(yīng)分層對稱進行,焊縫應(yīng)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(yīng)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(yīng),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(yīng)力和疲勞破壞。薄壁管樁不能進入中等風(fēng)化基巖,很難穿透中密砂礫石層,使應(yīng)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。
(3)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。
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