錘擊和靜壓管樁在某工程中應(yīng)用效果分析

姜規(guī)模，吳群昌，韋顯呈

(西安市勘察測(cè)繪院，陜西西安 710054)

1 引言

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁(PHC管樁)因具有單樁豎向抗壓承載力高、耐打性好、質(zhì)量可靠、長(zhǎng)度易調(diào)整、施工速度快、對(duì)工程地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)在西安地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。管樁沉樁方法主要有錘擊法和靜壓法兩種。本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)錘擊和靜壓管樁應(yīng)用效果進(jìn)行分析。對(duì)今后類(lèi)似工程的應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

該項(xiàng)目位于西安北郊施家莊東側(cè)，常青二路南側(cè)。該項(xiàng)目由多棟高層建筑組成，建筑層數(shù)為地上30層～34層，地下2層。本工程采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁(PHC)，受場(chǎng)地巖土工程條件和環(huán)境條件的限制，成樁方式前期為錘擊法，后期為靜壓法。設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng) 11.00 m～13.00 m，樁徑 Φ500 mm，樁端持力層為中砂。

2.2 場(chǎng)地巖土工程條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地地貌單元屬于渭河二級(jí)階地。場(chǎng)地屬自重濕陷性黃土場(chǎng)地，設(shè)計(jì)擬建建筑物基礎(chǔ)面以上的濕陷性土層全部挖除，故按非濕陷性地基進(jìn)行設(shè)計(jì)?？辈炱陂g，場(chǎng)地地下水穩(wěn)定水位埋深 18.0 m～18.30 m，屬潛水類(lèi)型。場(chǎng)地地下潛水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具弱腐蝕性。地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具弱腐蝕性。

樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、巖性描述及地基土的主要工程性能指標(biāo)如表1所示:

樁長(zhǎng)范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)及地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì) 表1

2.3 施工概況

該工程根據(jù)場(chǎng)地巖土工程條件和施工環(huán)境條件，管樁施工分別采用錘擊法和靜壓法沉樁。

錘擊法施工采用6.5 t柴油錘錘擊沉樁，貫入度為最后每10擊 3 cm。

靜壓法采用680 t液壓壓樁機(jī)壓樁，壓樁終壓力為4 800 kN。

2.4 單樁靜載試驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證管樁方案的可行性，確定設(shè)計(jì)和施工參數(shù)，為工程樁設(shè)計(jì)提供依據(jù)，在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了12根錘擊法和6根靜壓法管樁單樁靜載荷試驗(yàn)。布置了9根錘擊法和3根靜壓法管樁單樁靜載荷試驗(yàn)，以檢測(cè)工程樁承載力和應(yīng)用效果，單樁載荷試驗(yàn)結(jié)果如表2、圖1、圖2所示。

從表2，圖1、圖2可以看出，在試樁條件下，錘擊法12根管樁的單樁豎向抗壓極限承載力為4 800 kN。靜壓法6根管樁單樁豎向抗壓極限承載力為 3 800 kN。在檢測(cè)階段錘擊法9根管樁的單樁豎向抗壓極限承載力為 4 800 kN。靜壓法3根管樁單樁豎向抗壓極限承載力為 3 800 kN。錘擊法比靜壓法單樁極限承載力均高出 1 000 kN。

管樁試驗(yàn)資料表2

圖1 錘擊法管樁靜載試驗(yàn)曲線圖

圖2 靜壓法管樁靜載試驗(yàn)曲線圖

3 應(yīng)用效果分析

從上述工程實(shí)例分析中可以看出，在建設(shè)場(chǎng)地巖土工程條件和管樁設(shè)計(jì)參數(shù)相同的條件下，施工方法不同，管樁的單樁豎向抗壓極限承載力差異較大。經(jīng)分析主要是錘擊法和靜壓法在沉樁機(jī)理、對(duì)地基土體破壞程度和對(duì)承載力初判方法不同。

3.1 沉樁機(jī)理不同

靜壓法施工是采用靜力壓樁機(jī)將管樁用靜力壓入土層。錘擊法施工是采用錘擊打樁機(jī)將管樁打入土層。顯而易見(jiàn)，沉樁的方式一個(gè)為靜力抱壓式，一個(gè)為沖擊打入式。

3.2 土體破壞程度不同

靜壓法施工時(shí)，管樁在靜壓力作用下進(jìn)入土層時(shí)，樁周土體會(huì)發(fā)生擠壓變形，土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的抗剪強(qiáng)度降低，因而樁身容易下沉;樁進(jìn)入砂性土?xí)r會(huì)產(chǎn)生擠壓和剪脹性，從而提高了樁貫入阻力。錘擊樁沉樁時(shí)，土體在樁身的沖擊力和震動(dòng)的作用下，粘性土產(chǎn)生壓縮變形，砂性土在震動(dòng)的作用下產(chǎn)生液化，抗剪力降低。錘擊法施工在沖擊力和震動(dòng)作用下對(duì)土體作用面較大。靜壓施工土體的破壞不存在震動(dòng)作用，破壞作用僅在樁土界面，影響范圍小。

3.3 對(duì)承載力初判方法不同

靜壓樁施工時(shí)，靜壓法能直觀地看到壓樁的壓力，往往采用入土的有效樁長(zhǎng)和終壓值進(jìn)行控制停止壓樁和判定承載力。錘擊樁施工時(shí)，一般采用入土的有效樁長(zhǎng)和最后貫入度作為參考確定停止錘擊和判定承載力。

3.4 施工方法對(duì)承載力的影響分析

錘擊力屬?zèng)_擊動(dòng)力，在強(qiáng)力沖擊下具有較強(qiáng)的穿透能力，柴油錘施打管樁由于采用的是沖擊載荷，管樁能穿透較厚的砂層，對(duì)入土深度或持力層有要求的工程施工有更大的保證;在砂性土中，由于受震動(dòng)液化的影響，錘擊樁施工過(guò)程中的樁身的摩阻力比靜壓樁會(huì)明顯減少，錘擊沉樁樁端進(jìn)入砂層持力層的深度更深一些。因而錘擊沉樁的管樁承載力較高。

靜壓管樁施工中采用的液壓壓樁機(jī)，因?yàn)闄C(jī)械性能受設(shè)計(jì)條件的限制，當(dāng)壓樁力達(dá)到終壓力后的很短時(shí)間，壓樁機(jī)會(huì)立即自動(dòng)卸載，終壓值不能穩(wěn)定在規(guī)定的時(shí)間，樁不易進(jìn)入中密以上的砂土持力層，因而壓樁的終壓力實(shí)際上反映的是土體對(duì)樁的短時(shí)間的抗力。同時(shí)，由于端承樁較短，壓樁機(jī)卸載后砂土?xí)a(chǎn)生應(yīng)力釋放，這些都是靜壓管樁承載力較低的影響因數(shù)。

因此在上述相同地層及樁型條件下，錘擊沉樁的管樁承載力高于靜壓沉樁的管樁，是因?yàn)殄N擊沉樁對(duì)地基土的擾動(dòng)程度大、范圍大、對(duì)土體產(chǎn)生很大的震動(dòng)作用，樁端進(jìn)入砂層持力層的深度大。靜壓成樁，土體的破壞不存在震動(dòng)作用，破壞作用僅在樁土界面，樁端進(jìn)入砂層持力層的深度小。因此在砂性土較厚工程及以標(biāo)高控制的管樁，往往采用錘擊方法對(duì)施工更有利，其單樁豎向抗壓極限承載力明顯高于靜壓管樁。在環(huán)境條件允許的情況下，在以砂層為持力層的端承樁工程，選用錘擊法施工更為合理。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)錘擊和靜壓管樁工程實(shí)例分析可以看出，在建設(shè)場(chǎng)地巖土工程條件和樁型相同的條件下，錘擊沉樁的管樁承載力明顯高于靜壓法沉樁的管樁。在砂性土較厚工程及以標(biāo)高控制的管樁，采用錘擊方法對(duì)施工更有利。因此在環(huán)境條件允許的情況下，在以砂層為持力層的端承管樁工程，選用錘擊法施工更為合理。

［1］JGJ106－2003 J256－2003.建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ94－2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］孫文懷，魏厚峰，郝小紅等.鄭州地區(qū)靜壓管樁單樁極限承載力與終壓力關(guān)系［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2009(4).

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［5］楊雪冬，吳志鵬.預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁應(yīng)用初探［J］.四川建筑科學(xué)研究，2013(6).

［6］吳群昌，姜規(guī)模.西安靜壓管樁終壓力與單樁極限承載力關(guān)系探討［J］.城市勘測(cè)，2013(6).