靜壓管樁設計若干問題探討

摘要：從結構設計的角度對預應力砼管樁（施壓）若干問題進行探討，以達到靜壓管樁合理設計的效果。

關鍵詞：靜壓管樁、承載力、終壓力

近幾年來靜壓樁以其單位承載力造價便宜，設計選用范圍廣，施工速度快，工期短，施工文明現場整潔，成樁質量可靠，監理檢測方便等優點而被大量采用.然而靜壓樁也有它自身的缺點和局限性，如所需的施工機械設備投資大，擠土量大，送樁深度多特別在深基坑開挖后截去的余樁較多，在某些地質條件下不宜手用靜壓樁。基于其缺點及局限性，設計時不能盲目采用。下面從結構設計的角度對靜壓管樁的若干問題進行探討。

一、不宜采用靜壓管樁的地質條件及其它處部條件

1、 孤石和障礙物多的地層，這種情況下，容易發生工程質量事故有：管樁不能全部沉至設計持力層，同一承臺樁長有時相差很多，樁身容易偏位或大幅度傾斜，樁尖破損或樁頭被打斷。

2、 有堅硬的夾層時不宜應用或慎用。若該層厚度大且無軟弱下臥房時，可以考慮作為管樁的持力層。若該層較厚而其下又為軟弱層或一般土層，管樁必須穿越該土層直到以下堅硬的設計持力層，這時管樁要么穿越不了，要么破損率相當高。

3、 石灰巖地層不宜應用。在石灰巖地區，溶洞、溶溝、溶槽等等，“喀斯特”現象相當發育，樁的承載力較難得到保證。

4、 施壓邊樁時，邊樁以外的凈距小于4米。這是多數壓樁機的要求。近來廠家發明了前置式壓樁機，邊樁以外的間距只要1.2米就可以了。但此時由于最大壓樁能力的減少，邊樁的單樁設計承載力應作相應調整。

5、 施工場地的承載力不滿足靜力壓樁機的要求。這時壓樁機會下陷而無法進行壓樁作業。

二、樁端持力層的確定

4000KN以上壓樁力的壓樁機可將8m左右的中密砂層或4～5m密實砂層壓穿，樁尖可進入強風化巖層，但很難進入中風化巖層，更不可能進入微風化巖層。靜壓樁宜以較厚較均勻的強風化或全風化巖層，堅硬粘性土層，密實碎石（砂、粉）土層作為樁端持力層。進入探力層的深度粘性土、粉土，殘積土不宜小于2.5d，砂土不宜小于2 d，碎石類不宜小于1.5 d，強風化或全風化不宜小于1 d，當樁端以下4～6 d范圍內在軟弱夾層時尚應算其承載力。

三、管樁的中心間距

一般情況下對獨立承臺內根數超過30根，大面積群樁、樁的中心距S≥4d，對獨立承臺內樁數超過9根但少于30根，條形承臺內排數不少于3排的確S≥3.5d。其他情況為S≥3d，其中d為管樁直徑。當靜莊采用開口型樁尖時，獨立承臺內樁數超過30要及大面積群樁的最小中心距可適當減少，但不得小于3.5 d。當采用引孔壓樁，樁的最小中心距可適當減少，但不得小于3.0 d。

四、樁身和樁尖的選擇

1、管樁按混凝土抗裂彎矩和根限彎矩的大小分為：A型、AB型、B型，A型樁的有效預壓應力約為3.5～4.2MPa；AB型為5.0 MPa，B型為5.5～60MPa，對一般的建筑工程選用A型或AB型就可以了。

2、管樁地樁尖形式主要有十字型，圓錐型和開口型。前兩者屬于封口型。開口型樁尖穿越砂層能力強，擠土效應較低，一般用在入土深度40米以上且樁徑＞500的管樁工程中。成樁后樁身下部約有1/3～1/2的內腔被土體充滿，擠土作用可大大減少。封口樁尖成樁后，內腔可一目了然，對樁身質量及長度可用目測檢查。十字型樁尖加工容易，價錢便宜，破巖能力強，廣泛應用在廣東的管樁工程中。

五、終壓控制標準可根據下列條件和原則綜合確定

1、根據現場減壓樁的試驗結果。

2、參考各種相似工地的施工經驗。

3、終壓力值應滿足下式要求：

Pze≥γP.K.Ra (1)

式中：Pze為靜壓樁施工終壓力值，γP為靜壓樁終壓力系數。Ra為靜壓樁豎向承載力特征值，K為樁基安全條數。

除滿足上式要求外Pze尚可按靜壓樁的豎向承載力與終壓力的經驗關系估算：

當6m≤L≤8m時 Qu=? Pze=(0.60～0.80) Pze

當8m≤L≤15m時 Qu=? Pze=(0.70～1.00) Pze

當15m≤L≤23m時 Qu=? Pze=(0.85～1.00)

當L≤23m時 Qu=? Pze=(1.00～1.15) Pze

式中：L為靜壓樁入土深度

Qu為入土部分的靜壓樁豎向極限承載力。

?為靜壓樁豎向極限承載力與終壓力的相關系數。

Pze為靜壓樁的終壓力值

4、終壓時連續復壓次數應根據樁長及地質條件等因素確定，一般不宜超過3次，對入土深度小于8m的樁，復壓次數可增至3～5次。

5、復壓時每次穩壓時間，壓樁力小于3000KN時不宜超過10s；壓樁力大于3000KN時不宜越過5s。

6、終壓力值不宜大于樁身允許抱壓壓樁力的1.1倍。

六、單樁承載特征值的確定。

靜壓管樁的單樁承載力特征值可參照省標準《預應力混凝管樁基礎技術規程》的有關規定進行計算，有一點要說明的是由于管樁樁身的混凝土強度高，樁尖進入強風化巖層或密實的砂層后經過劇烈的擠壓，樁少附近的持力層已不是原來的狀態，樁端承載力比原狀有了提高，故計算中的端阻修正系數可取上限值。但有時即使采用《技術規程》計算公式中修正系數的上限值，根據《巖土工程勘查報告》提供的巖土參數而計算所得的管樁極限承載力設計值仍遠小于樁身額定承載力。這時若采用計算的得的管樁承載力設計值將會造成極大的浪費。對這種情況，管樁的承載力設計值最好根據靜載試驗來確定，也可按上文中式（1）根據終壓力值與靜壓樁承載力特征值的關系式反算出單樁承載力特征值。

七、結束語

雖然靜壓管樁有其自身的缺點及局限性，不能盲目采用。但只要掌握這種樁型的特點，在設計中注意以上的幾個問題，進行精心的設計，就能做到技術選進、經濟合理，安全適應并能確保質量。