談預應力高強混凝土管樁在建筑工程中的應用★

楊 振 仲

(廈門城市職業學院，福建 廈門 361008)

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談預應力高強混凝土管樁在建筑工程中的應用★

楊 振 仲

(廈門城市職業學院，福建 廈門 361008)

分析了預應力高強混凝土管樁的適用范圍和不宜采用的地質條件，結合工程實例，對比了單樁豎向極限承載力計算結果和單樁豎向抗壓靜載試驗結果，得出了一些有意義的結論。

PHC樁，極限承載力，抗壓靜載試驗，地質條件

1 PHC樁應用情況

1.1 適用范圍

近年來，由于預應力高強混凝土管樁(以下簡稱“PHC樁”)具有強度高、施工速度快、施工質量好和工程造價低等優點，PHC樁在各地的建筑工程中得到了廣泛的應用。

PHC樁適用于具有厚度較大的強風化或全風化巖層、堅硬粘性土層、密實砂土層等的場地，這是由于這些土層能適應PHC樁進入一定的深度，并將PHC樁設計成端承摩擦樁或摩擦端承樁，以充分發揮其強度高的優點。

此外，在淤泥質軟土地區，如果采用沉管灌注樁，無法保證灌注樁混凝土的澆筑質量，而使用PHC樁可避免這一問題，確保工程質量[1]。

1.2 不宜采用的地質條件

雖然PHC樁具有很多優點，但是PHC樁不是萬能的，不能包打天下。在使用過程中，應注意PHC樁的缺點和局限性，它不宜用于以下地質條件：

1)當場地中孤石或者障礙物較多時，樁遇到障礙無法沉入土中，在壓樁力或錘擊力持續作用下，樁身將出現彎曲甚至斷裂。

2)當場地含有薄且非常堅硬的夾層時，樁要貫穿夾層容易斷樁，而不貫穿夾層，夾層厚度太小又不足以作為樁端持力層。

3)當樁穿越軟土層直接進入特別堅硬的土層(比如中、微風化巖)時，由于沒有緩沖層，在樁尖碰到特別堅硬的土層的瞬間，樁身周圍都是摩阻力很小的軟土層，強大的壓樁力或錘擊力會全部傳向樁尖，再由樁尖處巖面反射回來，引起樁身強烈反彈，易造成樁身斷裂和樁頭打碎。

4)樁難以貫入的巖面埋藏較淺且傾斜較大，由于樁側土體對樁身的穩固力不足，將使樁跑位或沿巖面滑移[1]。

5)在石灰巖及其他溶巖地區，溶溝和溶洞等易引起工程事故[2]。

2 工程實例

廈門市某安置房工程項目由6棟高層住宅樓和集中商業以及公建配套等組成。其中，高層住宅樓為框架—剪力墻結構，23層～26層，編號為A-7號～A-12號。各建筑物自身及其之間設置了1層層高為4.8 m的地下室。

經結構分析計算，高層建筑柱底最大軸力為8 000 kN，基底壓力為420 kN/m2～480 kN/m2，商業裙房柱底最大軸力為2 000 kN(地上)，純地下室柱底最大軸力為2 500 kN。以A-8號樓主樓為例，室外地坪設計標高為8.1 m，地下室覆土厚度為1.0 m，樁頂標高為1.4 m，室外地坪以下土層參數一覽表詳見表1。

表1 A-8號樓主樓室外地坪以下土層參數一覽表

由于受區域地質構造的影響，基巖風化較嚴重，強風化巖層厚度較大，局部地段呈槽狀或囊狀風化。如果采用PHC樁，雖然⑥強風化巖局部地段巖面坡度變化較大，但上部巖土層厚度較大，其力學強度及厚度條件一般可滿足樁基水平抗力穩定性的要求。另外，在沉樁過程中，如能根據壓樁力選擇⑥強風化巖作為樁端持力層，一般也不易出現樁長差異較大和嚴重的接、截樁問題。此外，該場地周邊環境較為簡單，大面積壓樁施工所產生的擠土效應對周邊環境影響不大。

在A-8號樓主樓區域場地中，⑥強風化巖頂板標高-16.8 m～-23.1 m，埋深為24.9 m～31.2 m，埋深相對適中。根據上述地質條件，選用PHC樁，以⑥強風化巖作為樁端持力層，樁端進入持力層深度至少為1.0 m，則設計樁長為19.2 m～25.5 m。

3 單樁豎向極限承載力計算

單樁豎向極限承載力是單樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態前或出現不適于繼續承載的變形時所對應的最大荷載。

3.1 土對樁的支承阻力[3]

當根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系計算單樁豎向極限承載力時，宜按式(1)估算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

(1)

其中，Quk為單樁豎向極限承載力標準值；Qsk為單樁總極限側阻力標準值；Qpk為單樁總極限端阻力標準值；u為樁身周長；qsik為單樁第i層土的極限側阻力標準值；li為樁周第i層土的厚度；qpk為單樁極限側阻力標準值；Ap為樁端面積。

A-8號樓主樓選用的樁型為PHC 500 AB 125-12，設計樁長和各土層厚度均按平均值進行計算，則Quk=π×0.5×(60×3.0+80×3.2+70×7.85+90×3.2+130×1.0)+π×(0.52-0.252)×11 000/4=3 824 kN。

3.2 樁身受壓承載力[4]

根據國家建筑標準設計圖集10G409預應力混凝土管樁，不考慮管樁壓屈影響，樁身軸心受壓承載力應符合式(2)規定：

R≤ΨcfcA

(2)

其中，R為樁身軸心受壓承載力設計值；Ψc為考慮沉樁工藝影響及混凝土殘留預壓應力影響而取的綜合折減系數，統一取0.7；fc為混凝土軸心抗壓強度設計值；A為樁身截面面積。

PHC樁fc=35.9 MPa，則樁身軸心受壓承載力設計值R≤ΨcfcA=0.7×35.9×π×(5002-2502)/4=3 701 kN。

4 單樁豎向抗壓靜載試驗

根據行業標準JGJ 94—2008建筑樁基技術規范，單樁豎向極限承載力標準值應符合下列規定:1)設計等級為甲級的建筑樁基，應通過單樁靜載試驗確定；2)設計等級為乙級的建筑樁基，當地質條件簡單時，可參照地質條件相同的試樁資料，結合靜力觸探等原位測試和經驗參數綜合確定；其余均應通過單樁靜載試驗確定；3)設計等級為丙級的建筑樁基，可根據原位測試和經驗參數確定[3]。該工程地基基礎設計等級為乙級，應根據單樁豎向抗壓靜載試驗確定豎向抗壓極限承載力。根據JGJ 106—2014建筑基樁檢測技術規范[5]，施工現場選取了A-8號樓主樓的3根樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，采用慢速維持荷載法，單樁最大試驗荷載為5 100 kN，最大沉降量為20.94 mm，單樁豎向抗壓靜載試驗結果見表2。

由此可見，該工程單樁豎向抗壓極限承載力不小于5 100 kN，單樁豎向抗壓靜載試驗結果比經驗參數法的計算結果高出30%以上，差異較大。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗結果

5 結語

根據上文所述可得出以下結論：

1)PHC樁適用于具有厚度較大的強風化或全風化巖層、堅硬粘性土層、密實砂土層等的場地。

2)PHC樁不是萬能的，在使用過程中，應注意不宜采用PHC樁的地質條件。

3)確定單樁豎向抗壓極限承載力，單樁豎向抗壓靜載試驗比經驗參數法更精確。

[1] DBJ 13—86—2007，先張法預應力混凝土管樁基礎技術規程[S].

[2] 鄧友生，孫寶俊，鄔忠強.預應力混凝土管樁的應用研究及發展前景[J].建筑技術，2003，34(4):263-266.

[3] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[4] 10G409，預應力混凝土管樁[S].

[5] JGJ 106—2014，建筑基樁檢測技術規范[S].

On the application of pretensioned spun high strength concrete piles in construction engineering★

Yang Zhenzhong

(XiamenCityUniversity,Xiamen361008,China)

The scope of application and unsuitable geological conditions of pretensioned spun high strength concrete piles were analysed, and combining with a practical project, by the comparison between the calculation of ultimate vertical bearing capacity of a single pile and the results of vertical compressive static load test on a single pile, draw some significant conclusion.

PHC piles, ultimate bearing capacity, compressive static load test, geological conditions

1009-6825(2016)18-0058-02

2016-04-06

楊振仲(1980- )，男，碩士，講師

TU473

A

★:2014年福建省中青年教師教育科研項目“預應力高強度混凝土管樁在建筑工程中的應用研究”(項目編號：JA14426)