高強預應力管樁在高層結構中的應用

摘要本文對浙江省瑞安市天瑞尚品高層住宅小區采用高強預應力管樁基礎進行分析和總結；并從基礎設計、基坑圍護設計、打樁順序、挖土措施等方面提出各項措施。

中圖分類號：TU91文獻標識碼：A

Application of High-strength Pre-stressed Tubular Pile in High-rise Structure

ZHU Ruiqing

(Wenzhou With Bond Architecture Design Co.， LTD， Ruian， Zhejiang 325200)

AbstractThis paper takes a analysis and summary of theHigh-strength pre-stressed tubular pile that used in High-rise residence in \"TianRui shang pin\"of Ruian， Zhejiang. And it also raises some countermeasures from aspects of foundation design， pit supporting design， piling sequence， digging measures.

Key wordshigh-strength pre-stressed tubular pile; compaction effect; stress release hole; passive area reinforcement; unload soil out of hole

1 工程概況

浙江省瑞安市天瑞尚品高層住宅小區位于浙江省瑞安市安陽新區，東側為另一開發商地塊現狀為空地；南側距離地下室約12m為已經形成的陳虬路；西側距離地下室約13m為高崗河，河寬約25m，河面比自然地坪低約1.7m，河水深約1.5m；北側距離地下室約15m為集云學校體育館（樁基礎）。上部結構由兩幢18層的框架剪力墻結構塔式住宅（1、2#樓）及一幢17層的剪力墻結構板式住宅（3#樓）組成，通過單層地下室連為整體；總平面見圖一?？偨ㄖ娣e為33528m2，其中地下建筑面積為3724m2，地上建筑面積為26804m2。建筑設計使用年限為50年。上部結構安全等級為二級。地基基礎設計等級為乙級。人防抗力等級為甲類核六常六。該工程于2008年初完成設計，2010年底投入使用。場地工程地質條件如表1。

2 基礎設計

施工圖設計前在現場試樁6只，并根據試樁靜載荷試驗檢測報告進行設計。

樁基方案一：樁基礎采用直徑600的厚壁高強預應力管樁，平均有效樁長57m，持力層為卵石層，錘擊法施工，樁錘采用63柴油錘，以最后10錘貫入度不大于1cm作為收錘控制標準。承載力特征值Ra=2300KN；總樁數389只；其中主樓PHC-A600(110)15、PHC-A600(100)15、15、12共259只，包括1、2#樓各56只，3#樓147只；單層地下室PHC-AB600(110)15、PHC-A600(100)15、15、12共130只。樁基造價約377萬元；兩臺打樁機45天打樁完畢。此方案造價低、工期快。

管樁基礎不利因素有如下幾點：（1）主樓區平面布樁系數達到4.4%；（2）大面積管樁擠土效應明顯，先打工程樁易引起上??；對北側學校及南側已形成道路可能有較大影響；（3）錘擊法施工噪音較大；若采用靜壓法施工的話，大噸位靜壓樁機可能對工程樁造成較大影響，且達到持力層深度不可靠；（4）管樁基礎在深厚軟土中開挖地下室時極易引起斷樁、偏位、傾斜等質量事故；（5）大面積管樁施工后，原狀土破壞較嚴重，土體孔隙水消散較慢，基坑開挖時土體粘聚力、內摩擦角可能較勘察報告提供的值要小。

樁基方案二：樁基礎采用直徑700的回旋鉆孔灌注樁，平均有效樁長58m，持力層為卵石層。承載力特征值Ra=2300KN；總樁數389只；樁基造價約767萬元；四臺打樁機約120天打樁完畢。此方案樁基造價比管樁方案高約一倍，打樁工期長超過一倍，且有大量的泥漿排放。

會同甲方共同協商，確定最終采用管樁基礎方案見圖二。并對樁基施工、基坑圍護、及地下室開挖提出參考意見如下：（1）安排好合理的打樁順序，遠離北側學校；（2）兩臺樁機每臺每天打樁不超過2根；所有樁頂露出地面的工程樁打樁完畢必須有樁頂標高紀錄，并每天復核樁頂標高，以確定是否有發生上?。唬?）施工前應先清理表層雜填土，以增加管樁中土塞的高度，減少施工時的擠土效應；在南北兩側設置防震溝和釋放孔；（4）基坑圍護設計時對土體力學指標，特別是粘聚力、內摩擦角做適當折減；適當增加北側主樓邊被動區加固；表層土盡量卸土；（5）基坑開挖時嚴禁挖土機械碰撞工程樁，樁邊土高差不超過1m；

3 基坑圍護設計

基坑的開挖深度在5.4m~8.5m之間，電梯井坑底與周邊底板底間的高差為3.1m、與周邊的大承臺底間高差為1.5m。

表2為基坑開挖影響范圍內各土層的物理力學性質指標。

表 2各土層物理力學性質指標

地下室基坑圍護采用排樁＋內支撐的圍護體系：排樁采用鉆孔灌注樁，內支撐根據不同情況分別采用鋼筋砼水平角撐和鋼管斜撐結構，排樁外側采用單排水泥攪拌樁進行止水和防止樁間擠土?；訃o圖見圖3。

注： C、值為固結快剪指標，（）內為管樁施工后的經驗值。

4 施工中出現的問題

（1）工程從正式打樁開始，經過十來天的施工，當北側3#樓樁打到一半時，北側臨時圍墻開始有裂縫產生，之后體育館室外地面也產生裂縫。采用如下補救措施: 3#樓打樁速度控制在每天一根并與1、2#樓樁錯開施工；施工圍墻內側增加一排釋放孔。此后各裂縫均無增大。

（2）挖土從西北角往東往南退，在3#樓的中部，也就是圍護結構北側兩道角撐之間的邊桁架段出現大量的傾斜樁與三類樁，比例約占此部分樁的15%。會同各方主體商定，可能由于邊桁架段內支撐剛度較弱，挖土退土速度較快引起；采用加長灌芯長度，增加樁邊壓密注漿等措施加強并加密沉降觀測頻率。同時在東側2、3#樓之間基坑圍護為鋼管斜撐段，采用加大坑外卸土深度和寬度，并嚴格控制挖土順序，最終傾斜樁與三類樁大大減少；取得良好的效果。

5 預應力管樁設計施工中值得注意的幾個問題

5.1 地基土體變位影響

軟土地基中，樁入土時將擠開相應體積的土體，多表現為地基土體向上隆起和側向水平位移，包括地表、淺層和深層土體的變位，并使地基土體中產生很高的超孔隙水壓力。這必將影響樁的工程樁的質量（變位、上?。＜班徑ㄖ锖偷叵鹿芫€的安全，另外，沉樁施工后，受干擾的地基土體會發生回沉，使樁受到負摩擦力的作用而降低承載力和增加沉降量，所以在沉樁施工中必須引起足夠重視和預先采取有效的防治措施。

為了減小沉樁引起的地基土體變位的影響，必須有效地減少沉樁施工中的擠土量和超孔隙水壓力，或加快超孔隙水壓力的消散，或減小地基變位和超孔隙水的危害影響范圍。為此，必須預先采取相應合理的防治措施。

5.2 擠土效應的控制措施

（1）壓樁施工前應先清理表層雜填土，這樣可增加管樁中土塞的高度，減少施工時的擠土效應。同時管樁內側摩阻力加大，提高了管樁的單樁承載力。 （2）根據建筑物上部荷載情況，同一建筑物的樁可選用不同樁徑、壁厚的管樁，來減少樁數，擴大樁距。（3）合理安排沉樁施工順序和進度。根據施工場地周圍環境和擠土程度，近距離先施工，遠距離后施工，并控制每天壓樁的數量。（4）開挖防震溝，設置應力釋放孔，以減小地基土體的變位值。（5）加強施工過程中擠土位移監測，邊監測邊施工。

6 結論

本工程已于2010年底投入使用，沉降量、沉降差均較好的滿足要求，可認為本次基礎設計、施工較為成功。總結后大致體會如下：

（1）高強預應力管樁在軟土地區帶一層地下室的20層內高層建筑中應用是安全可行的，且經濟效益明顯，并大大縮短工期。

（2）高強預應力管樁在軟土地區帶一層地下室的20層內高層建筑中應用時樁基施工、基坑圍護、及地下室開挖各方均應有相應的加強措施及應急預案。

（3）管樁平面布樁系數超過4%時，建議在設計文件中明確提出對樁基施工、地下室開挖等工序的要求。

（4）大面積管樁地下室對基坑圍護相對薄弱處應采取加強措施。

參考文獻

[1]行業標準《建筑樁基技術規范》（JGJ94-94）.

[2]浙江省標《建筑地基基礎設計規范》（DB 33/1001-2003）.

[3]浙江省標《建筑基坑工程技術規程》（DB33/T1008-2000）.

[4]劉國彬，王衛東.基坑工程手冊.

[5]王離.預應力管樁基礎設計應注意的問題.樁基工程技術.