高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁在多高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、摘 要：經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)踐，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（）以其樁身混凝土強(qiáng)度高，適應(yīng)性廣，耐沖擊性能好，穿透力強(qiáng)，具有承載力高，抗彎抗裂性能好，施工快捷、方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于高層建筑基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：樁 預(yù)應(yīng)力 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 一、前言 經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)踐，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（）以其樁身混凝土強(qiáng)度高，適應(yīng)性廣，耐沖擊性能好，穿透力強(qiáng)，具有承載力高，抗彎抗裂性能好，施工快捷、方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于高層建筑基礎(chǔ)。 二、工程概況 增城市婦幼保健院門(mén)診大樓，占地面積約550平方米，呈“”字形，共計(jì)九層。首層樓高5.0米，為侯診大廳；二九層為各門(mén)診科室，層高

2、二層3.5米，天面層設(shè)有水池、洗衣房。結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)。該建筑物按規(guī)范規(guī)定為二級(jí)建筑物，抗震等級(jí)為三級(jí)，抗震設(shè)防烈度為6度。場(chǎng)地為舊房拆除地，并已清理成平整的場(chǎng)地。 三、場(chǎng)地工程地質(zhì)狀況 通過(guò)鉆探揭露，場(chǎng)區(qū)上部為第四系覆蓋土層，下伏為震旦系片麻巖風(fēng)化層。第四系覆蓋土層由人工堆積，沖積和殘積層組成，厚度可達(dá)3040米，土質(zhì)均勻。 地層由上至下分別為： （） 雜填土：灰白色，濕，軟弱，由粉土堆填，屬高壓縮性土，工程性能差，層厚4.6米。 （） 粘土：磚紅色，花斑狀，可塑，質(zhì)純，粘滑。屬中壓縮性土，工程性能差，層厚1.34.9米。 （） 細(xì)砂：土黃色，飽水，松散，含大量粉粘粒。層厚6.17.0米。

3、（） 粉質(zhì)粘土：灰色，粘滑，軟塑，為沖擊土。屬中壓縮性土，工程性能差，層厚1.22.5米。 （） 粉砂：灰黑色，松散，飽和，總體略軟弱，局部為粉土。屬中壓縮性土，工程性能差，層厚1.74.7米。 （） 礫砂：土黃色，飽水，中密密實(shí)，含細(xì)礫石：0.20.5厘米大小，呈次圓次棱角形，成分以石英、硅質(zhì)巖為主，含量差別大（10% 70%）?？勺鳛槎鄬咏ㄖ抖顺至?，層厚7.311.9米。 （） a、砂質(zhì)粘性土：灰褐色，稍濕濕，以硬塑為主，上部較軟，往下漸硬，底部近風(fēng)化花崗巖，原巖結(jié)構(gòu)清晰，含砂量不大，含親水礦物，遇水易軟化、膨脹。為較為理想的樁端持力層，層厚大于4.1米。b、ZK2鉆孔揭露為砂質(zhì)粘性土

4、：褐黃色，稍濕濕，硬塑堅(jiān)硬?；◢弾r全風(fēng)化形成的未經(jīng)搬運(yùn)的殘積土。底部為全風(fēng)化巖。為較為理想的樁端持力層，該層未揭示。 本場(chǎng)地地貌簡(jiǎn)單，地形平坦，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象，屬二類(lèi)場(chǎng)地；場(chǎng)地水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。地基各土層承載力參數(shù)列于表。 表1 土 層 號(hào) 巖 土 名 稱(chēng) 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 標(biāo)貫 N63.5 qsk (kPa) qpk (kPa) -1 粘土 20 11.00 -2 細(xì)砂 20 4.80 粉質(zhì)粘土 30 16.50 粉砂 50 31.30 砂砂 38 2600 41.60 砂質(zhì)粘土 35 2500 17.30 全風(fēng)化花崗巖 80 2800 57.00四、基礎(chǔ)方案 （） 本工程選用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混

5、凝土管樁（），直徑為D=400，壁厚為125，C80高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身容許承載力為1800kPa，承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rk=1800kN，樁長(zhǎng)約1720米，以沖積沙礫層為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層1.0米。接樁采用焊接，樁頭錨入承臺(tái)內(nèi)100，在樁頭內(nèi)插入422,長(zhǎng)2.0米，其中1.0米。錨入樁內(nèi)并澆C30混凝土封堵。 （） 單樁承載力的確定：高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁單樁豎向承載力是按樁身額定強(qiáng)度來(lái)確定，利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜荷載試驗(yàn)確定。管樁因管樁外徑、壁厚、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素而承載力不同。樁身額定強(qiáng)度，上海地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DBJ08-11-89采用了美國(guó)UBC和ACI的計(jì)算公式形式，樁

6、身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按下式驗(yàn)算： (0.200.25)R0.27pc 式中 樁身垂直壓應(yīng)力，單位同R； R 邊長(zhǎng)為20cm的混凝土立方體試塊的極限抗壓強(qiáng)度； pc 樁身截面上混凝土有效預(yù)加應(yīng)力。 我國(guó)管樁生產(chǎn)廠家流行的算式是套用日本和英國(guó)的公式，即 Rb1/4(fcpc )·A 式中Rb管樁樁身額定承載力； fc 管樁樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，如C80時(shí)，取fc80Mpa； pc 樁身有效預(yù)壓應(yīng)力； A 樁身有效橫截面積。 廣東建設(shè)實(shí)業(yè)集團(tuán)公司副總工王離高工提出了華南地區(qū)管樁單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值的經(jīng)驗(yàn)公式： Rk=100NAp+UpqsiLi 式中Rk 管樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值； N 樁端處強(qiáng)風(fēng)化巖的標(biāo)

7、貫值； Ap 樁尖（封口）投影面積； Up 管樁樁身外周長(zhǎng)； Li 各土層劃分的各段樁長(zhǎng)； qsi 樁周土的摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值，按GBJ7-89規(guī)范附錄十五所列數(shù)值的上限（高值）取用，強(qiáng)風(fēng)化巖的qs值取150kPa。 公式適用范圍： （）管樁樁尖必須進(jìn)入N50的強(qiáng)風(fēng)化層，當(dāng)N60時(shí)，取N=60； （）當(dāng)計(jì)算出來(lái)的Rk大于樁身額定承載力 Rb 時(shí)，取Rk為額定承載力Rb 。由于管樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值在3500kN以下，因此多數(shù)工程都是以靜荷載試驗(yàn)來(lái)確定其承載力。 單樁承載力根據(jù)廣東省預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程（征求意見(jiàn)稿）估算。 按照該規(guī)程公式： Rk=rsusqsiLi+rpqpAp 式中Rk 單樁承

8、載力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）； rs樁周土摩擦力調(diào)整系數(shù)； us樁身周長(zhǎng)（m）； qsi樁周土摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)； Li 各土層劃分的各段樁長(zhǎng)(m)； rs 樁端土承載力調(diào)整系數(shù)； qp樁端土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)； Ap 樁身橫截面積(m2)。（） 由于工期較緊，而且附近有已完成的相似的基礎(chǔ)工程可參考。 所以采用按照華南地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所得的單樁豎向承載力Rk=1800kN作為本工程所采用的單樁承載力。在打樁過(guò)程中采用PDA應(yīng)變作為輔助觀察，以有效的控制樁的貫入度，進(jìn)而保證質(zhì)量。由于該工程地處城區(qū)，又是醫(yī)院，不適宜進(jìn)行打入式施工，故采用YZY-240靜力壓樁機(jī)入樁施工，以樁長(zhǎng)為主、按設(shè)計(jì)荷

9、載2倍的壓力壓下時(shí)，卸載后復(fù)壓12次的最后貫入度為輔的雙控指標(biāo)。待基礎(chǔ)工程施工完畢后，再按實(shí)際情況依照建筑樁基技術(shù)（JGJ94-94）的要求進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)單樁承載力。 五、樁的檢測(cè) （） 樁基質(zhì)量無(wú)損檢查：本工程共抽16根樁（占總樁數(shù)的15%）采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)反射波法進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的目的主要通過(guò)動(dòng)測(cè)方法檢查樁基的質(zhì)量，包括樁身的完整性（樁身斷裂、樁身各節(jié)的連接情況）及混凝土的質(zhì)量（混凝土的膠結(jié)情況）和動(dòng)測(cè)推算單樁承載力等。檢測(cè)的16根樁，實(shí)測(cè)縱波波形曲線(xiàn)規(guī)律性較好，未見(jiàn)明顯的樁間反射波異常，且均可觀測(cè)到樁底反射波信號(hào)，表明這16根樁樁身完整，連接良好，未出現(xiàn)明顯的樁身質(zhì)量問(wèn)題（檢測(cè)結(jié)果表略），動(dòng)測(cè)推算的整樁混凝土的平均抗壓強(qiáng)度及單樁承載力能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，均評(píng)為一類(lèi)樁即良好樁。 （） 靜荷載試驗(yàn)全部采用工程樁進(jìn)行，在考慮了動(dòng)測(cè)結(jié)果、施工情況、平面分布等因素后，選取了下列三根樁進(jìn)行試樁。三根樁的靜載均是加荷至2.0Rk時(shí)停止加載試驗(yàn)。 結(jié)果表明：三根樁在各荷載的作用下，樁頂沉降量較小，而且 Qs曲線(xiàn)平穩(wěn)，說(shuō)明承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但卸載后，發(fā)現(xiàn)沉降的回彈力偏小。 六、小結(jié) 通過(guò)該工程的設(shè)計(jì)實(shí)踐，基本上掌握了高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在增城地區(qū)的地質(zhì)參數(shù)和基本控制條件。由試