PHC管樁與灌注樁靜載試驗的對比研究

姚 迪 （安徽省建筑工程質量第二監督檢測站，安徽 合肥 230031）

1 引言

近幾年來，預制管樁憑借其施工周期、承載力高、成樁質量易控制等優點被廣泛運用在合肥地區的建筑工程中[1]。但預制管樁屬于擠土樁，在沉樁過程中若施工工藝處理不當，可能會對已施工完成的建筑物造成影響[2,3]。例如現階段預制管樁壓樁采用的手段大多是振動打入，合肥地區的土層以硬黏土為主，擠土效應明顯，錘擊震動顯然會對已建成的建筑物造成一定影響[4]。在一些特殊條件下，采用灌注樁來代替管樁可以取得較好的效果。

本文以合肥市某實際工程為例，對同一場地條件下振動打入的PHC管樁與就地成孔的灌注樁分別進行靜載試驗，并對獲得的Q-S曲線進行對比分析，結論可供類似工程參考。

2 工程概況

合肥包河某地塊項目位于合肥市包河區龍川路與唐模路交口東南角。工程分為A、B兩個地塊，共17棟建筑，其中24層住宅1棟、23層住宅2棟、20層住宅1棟、10層住宅11棟、3層幼兒園1棟、2層養老服務用房1棟及2層配電房、3層社區服務中心1棟及單層整體地下車庫。

本次研究的目標為B地塊2#樓，為10層框剪結構，建筑面積總計2423.02m2。該樓原先設計有46根管樁，單樁承載力特征值1800kN（極限值3600kN），持力層主要為④層粘土。在對該樓進行管樁施工時，發現管樁打入時產生的錘擊震動會對已經建設完成的B地塊1#樓旁的塔吊基礎產生不利影響，現場觀測到塔吊基礎發生明顯位移，經專家討論后將B地塊2#樓的地基基礎由原先設計的46根管樁變更為19根管樁（已施工完成）+29根灌注樁，其中管樁樁型為PHC 500 AB 100，單樁承載力特征值1800kN（極限值3600kN）。灌注樁樁徑600mm，樁長約14m和18m，單樁承載力特征值1400 kN和1800kN（極限值2800 kN和3600kN）。

3 地質條件

根據已經完成的鉆探資料，本場地地層構成如下。

①層素填土（Q4ml）：黃褐、灰褐色，主要以粘性土為主，稍濕，稍密。本層厚度為0.40m～7.00m；

②層粘土（Q4al+pl）：黃褐色，硬塑，含少量鐵錳結核及高嶺土條帶，斷面光滑有光澤，干強度高，韌性高。本層僅分布于A地塊西側，厚度為2.50m～4.80m；

③層粘土（Q3al+pl）：褐黃色，硬塑，局部偏堅硬，含大量鐵錳結核及高嶺土，斷面光滑有光澤，干強度高，韌性高。厚度變化較大，為3.60m～10.30m；

④層粘土（Q3al+pl）：黃褐、褐黃色，硬塑～堅硬，含鐵錳結核及高嶺土，局部鐵錳結核富集，斷面光滑有光澤，干強度高，韌性高，局部位置相變為粉質粘土，底部混大量風化巖碎屑。揭露厚度為4.40m～20.00m，局部未揭穿；

⑤層全風化泥質砂巖（E）：棕紅色，已風化成砂狀，原巖結構已被破壞且不可辨，遇水易崩解、軟化，含石英碎塊和云母碎片，干鉆易鉆進。場地普遍分布，揭露厚度為1.20m～5.10m；

⑥層強風化泥質砂巖（E）：棕紅色，泥質膠結結構，原巖結構已被破壞但尚可辨，局部相變為強風化砂巖，遇水易崩解、軟化，干鉆較易鉆進。場地普遍分布，最大揭露厚度9.80m。

4 靜載試驗情況

4.1 試驗方法

本次試驗按照《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ 106-2014)[5]中的相關要求進行，采用堆載平臺堆重物反力法。

4.2 試驗技術要點

本工程單樁豎向抗壓靜載試驗，最大試驗荷載為3600kN和2800kN，首級加載分別為720kN和560kN，以后各級加載分別為360kN和280kN。根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2014）中第4.3.5、4.3.6款，每級荷載施加后，按第5min、15min、30min測讀樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次。本次試驗采用快速維持荷載法，每級荷載最少維持1h，且當本級荷載作用下的樁頂沉降速率收斂時，可施加下一級荷載。卸載時，根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2014）第 4.3.5、4.3.6 條，每級卸載量為加載時的兩倍，每級維持15min，在第5min、15min時測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載。卸載至零后，應讀樁頂殘余沉降量，維持時間為1h，測 讀 時 間 為 第 5min、15 min、30 min。

5 靜載結果分析

對B地塊2#樓設計變更前已施工完成的12#和31#預制管樁進行靜載試驗，獲得的結果如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可知，12#管樁和31#管樁的最大試驗荷載為3600kN，曲線在各級荷載作用下均未出現陡降，曲線屬于緩變型，從s-lgt曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。依據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)中單樁豎向抗壓極限承載力的確定原則，其豎向抗壓極限承載力檢測值均可取最大試驗荷載3600kN。其中12#管樁在最大試驗荷載3600kN下的沉降為10.13mm，31#管樁在最大試驗荷載3600kN下的沉降為16.29mm。

圖1 12#管樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線、s-lgt曲線

圖2 31#管樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線、s-lgt曲線

對B地塊2#樓設計變更后施工完成的16#和29#灌注樁進行靜載試驗，獲得的結果如圖3和圖4所示。由圖3和圖4可知，16#灌注樁和29#灌注樁的最大試驗荷載分別為3600kN和2800kN，曲線在各級荷載作用下均未出現陡降，曲線屬于緩變型。從s-lgt曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。依據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)中單樁豎向抗壓極限承載力的確定原則，16#灌注樁的豎向抗壓極限承載力檢測值可取最大試驗荷載3600kN，29#灌注樁的豎向抗壓極限承載力檢測值可取最大試驗荷載2800kN。其中16#灌注樁在最大試驗荷載3600kN下的沉降為5.96mm，29#灌注樁在最大試驗荷載2800kN下的沉降為6.12mm。

圖3 16#灌注樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線、s-lgt曲線

圖4 29#灌注樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線、s-lgt曲線

對B地塊2#樓管樁與灌注樁的靜載試驗結果分析可知，在同一級荷載作用下，灌注樁的沉降要明顯小于管樁。這是由于預應力管樁屬于擠土樁，特別是在硬黏土區域，其擠土效應明顯，可能會出現樁身上浮等現象，且管樁樁壁光滑、摩阻力小。在這些因素的共同影響下，管樁的沉降量要明顯大于灌注樁。

綜上，該棟樓的設計變更是可靠的，同時也表明在該區域使用管樁和灌注樁均能滿足設計要求的承載力，但在同一荷載條件下，灌注樁的沉降要明顯小于管樁。在今后若出現管樁捶擊施工對周圍的建筑物影響時，可考慮用灌注樁來替代管樁。

6 結論

本文以合肥某實際工程，對同一場地條件下振動打入的PHC管樁與就地成孔的灌注樁分別進行靜載試驗，并對獲得的Q-S曲線進行對比分析，得到的結論主要如下。

①在特定的場地條件下，使用PHC管樁和灌注樁均能達到設計要求的承載力。

②在特定的場地條件且滿足在同一荷載條件下時，灌注樁的沉降要明顯小于PHC管樁。

③在今后若出現管樁捶擊施工對周圍的建筑物影響時，可考慮用灌注樁來替代PHC管樁。