管樁在設計施工中常見問題的探討

付 堅

(江西省建筑設計研究總院)

管樁在設計施工中常見問題的探討

付 堅

(江西省建筑設計研究總院)

預應力混凝土管樁簡稱為管樁，近年來管樁在工程中得到了廣泛的應用，但管樁在工程中也常出現土塞效應、施工質量控制、擠土效應及檢測休止時間效應等問題，本文針對上述問題進行分析、探討，并提出措施和建議。

管樁 土塞效應 質量控制 擠土效應 休止時間

1. 概述

管樁因其施工速度快、樁身質量可靠、單樁承載力及性價比高等優點，近年來在工程中得到了廣泛的應用。但由于各方面的原因，管樁在設計、施工監理、檢測等方面出現的問題值得探討。

2. 設計方面：土塞效應的探討

目前采用的管樁多為敞口式，既可減少樁的擠土量，又可縮短工期，從而降低工程造價。《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008對敞口式管樁單樁承載力的計算進行了專門規定，公式如下：

其中：Quk單樁豎向極限承載力標準值，Qsk極限側阻力標準值，Qpk極限端阻力標準值，u樁周長， Li土層厚度， Aj空心樁樁端凈面積，λp樁端土塞效應系數（λp≤0.8），Api空心樁敞口面積

上述計算公式對敞口式管樁的面積必須進行折減。根據南昌地區經驗，按照上面公式計算得出的單樁承載力偏于保守。以往工程中當管樁長度在16米左右，以礫砂或圓礫作為樁端持力層，并且樁端進入持力層深度大于2倍樁徑時，按管樁全斷面計算的單樁承載力多小于或等于靜荷載檢測結果。

敞口式管樁內的土達到一定深度后，其內壁產生的摩阻力可等效開口部分的面積所承受的端阻力，即所謂的土塞效應，此時可按樁端全斷面計算其端阻力。

為此筆者認為，關于敞口部分面積是否要折減，應根據當地的工程實際經驗，結合場地工程地質條件、土質情況，以及樁徑、樁長、樁端進行持力層深度等因素綜合分析。既不能一律要求折減，也不能一律按全斷面計算。最終設計值應根據靜載荷試驗成果綜合確定。

3. 施工方面：關于質量控制問題的探討

管樁在施工中，常遇到樁頂標高控制不到位或樁端沉樁不到位的問題。對于樁頂標高控制不到位，是當管樁進入一定深度后無法繼續打入而終止，這時樁頂標高高于設計標高而形成“露樁”。由于持力層起伏變化較大沉樁已到設計標高，但樁端還未進入持力層或貫入度還很大，仍需繼續沉樁，這時樁頂標高低于設計標高形成“短樁”。

對于上述二種情況，應首先從分析勘察資料入手，在持力層起伏較大處需進行補充勘察。

現場試樁應根據場地實際情況確定終止沉樁標準。通常情況下既要控制樁長又要控制貫入度，設計結構工程師應根據現場試樁情況，合理調整樁長和貫入度。

如因打樁機械能量太大或太小，與場地工程地質條件不匹配，應更換打樁機。

對于“露樁”應采用專門工具鋸樁機進行截樁，對于“短樁”應用高標號的混凝土進行接樁。

當在淺層樁端沉樁不到位時，往往是遇到老基礎或填土中的建筑垃圾等硬雜物，碰到這種情況在打樁前可用挖機將上述硬雜物清除。當樁入土較深時，可能會遇到所謂的“硬層”，如硬塑的老粘土，密實的砂層，這時根據貫入度會造成已進入持力層的假象，這種情況需特別注意。應該調整施工樁機能量大小與設計要求、工程地質條件、樁長、樁徑相適應。在南昌地區施工中，常遇到的情況是壓樁機配重不夠，而導致沉樁不到位，這種情況只要增加壓樁機配重就能解決問題。

4. 環境方面：關于擠土效應的探討

管樁屬擠土樁，往往由于沉樁時使四周的土體受到擾動，改變土體的應力狀態，產生擠土效應，沉樁時地基土的初始應力狀態發生破壞，樁端及樁身土體開始變形，當樁周土體所受應力超過其抗剪強度時，土體會發生變形破壞，向樁外側擠出并隆起。

當場地周邊有建筑物、道路、管線時，管樁施工產生的擠土效應，會所上述建（構）筑物變形，進一步發生裂縫、傾斜、斷裂。

因此在工程施工中必須采取有效措施確保周邊建筑物的安全。擠土效應形成的原因，大多是施工方法、施工順序不當引起的，如每天沉樁數量太多、速度太快，布樁過多、過密也會加劇擠土效應。

施工前應開挖減震溝，設計結構工程師應合理控制布樁密度，以減小擠土效應對周邊建筑物的不利影響。

施工時必須嚴格控制打樁順序及速率，采用由中心向四周等方法進行施工，當靠近建筑物時宜按照從建筑物由近向遠的原則進行樁基施工。

施工時還應對周邊建筑物及地下管線等進行監測，確保上述建（構）筑物的安全。

5.檢測方面：關于休止時間的探討

對于管樁樁身質量及單樁承載力的檢測方法一般采用大小應變法、靜荷載試驗。由于休止時間過短部分場地工程樁基施工完成后，靜荷載試驗與理論計算結果有所出入。在較厚軟粘性土場地中尤其明顯。

承載力不足有很多原因引起，由于勘察資料不詳，提供的力學參數過大，或樁身已破壞、沉樁深度不足等。但在較厚軟粘性土場地中筆者遇到的問題往往是休止時間過短造成承載力不足。這是因為軟粘性土在沉樁過程中受擾動破壞后恢復十分緩慢，樁的側壁摩阻力發揮需要一個過程。沉樁過程中破壞了地基土的天然結構，使土體受壓，有效應力減小，樁的摩阻力處于較低狀態。但沉樁后隨著時間的推移，樁周土體會固結恢復，使得承載力提高。

為了不合理的追求進度，樁基施工完成后，休止時間過短就進行檢測，常會造成承載力不足。若嚴格按照規范要求的休止時間，使樁周土體固結恢復有足夠的時間，樁的承載力多能達到或超過理論計算結果。這樣就不會因檢測承載力不足而盲目補樁，造成不必要的浪費。

6.結語

管樁的廣泛使用有其很多優點，但在工程實踐中，如能解決好樁的土塞效應、質量控制、擠土效應、休止時間等問題，就能大大提高樁的承載力，取得好的工程質量和經濟效益。

[1]JGJ94-2008,建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]GB50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

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1007-6344（2015）11-0138-01