預(yù)應(yīng)力混凝土管樁疑難問題解析

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008

常用樁型及有關(guān)疑難解析

2010.04

目錄

一、人工挖孔嵌巖樁

1、概述

2、豎向受壓承載力性狀

3、工程樁檢測

4、某工程案例解析

二、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

三、后注漿灌注樁

四、地下水與抗浮設(shè)計

五、兩類共同作用與變剛度調(diào)平設(shè)計

六、樁基礎(chǔ)的抗震設(shè)計（液化土中的樁基設(shè)計）

七、常見問題釋疑

二、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

隨著施工技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗積累，近些年管樁從沿海軟土地區(qū)向內(nèi)陸非軟土地區(qū)蔓延，由低烈度區(qū)向高烈度區(qū)蔓延。同時也出現(xiàn)了不少工程事故，設(shè)計及施工應(yīng)掌握其中原理并積累相關(guān)經(jīng)驗以有利于該樁型的發(fā)展。1、按擠土程度分類 與混凝土灌注樁比較，預(yù)應(yīng)力管樁無泥皮、沉渣，從這個角度講，其單樁豎向承載力應(yīng)比灌注樁高，但管樁是擠土施工，不可避免的擾動原狀土、使地下水滲流變化、破壞整個場地原有的應(yīng)力場，使之失衡，從而導(dǎo)致諸多工程問題。由于擠土效應(yīng)這是管樁工程事故較多的原因之一。因此有必要根據(jù)擠土程度分類： （1）擠土樁：閉口管樁 （2）部分?jǐn)D土樁：開口管樁，引孔施工的管樁 （3）非擠土樁

一般而言，（1）如果選擇管樁，那么在有條件的場地（地區(qū)）應(yīng)使用部分?jǐn)D土樁（2）用大口徑空心樁（3）長樁，這能較大程度上減少擠土效應(yīng)；同時在一定程度上保留了管樁側(cè)摩阻力和端阻力較灌注樁高的優(yōu)點。擠土量的比較2、擠土施工場地土的影響擠土施工將在引發(fā)場地土在施工期間發(fā)生以下變化：（1）擾動原狀土體。對于高靈敏度的軟土，可能破壞土體結(jié)構(gòu)；（2）飽和軟粘土中引起較高超孔隙水壓力，對周圍設(shè)施產(chǎn)生不利影響；（3）改變場地滲流規(guī)律。大面積擠土施工當(dāng)沉樁速率過快將改變原有滲流規(guī)律，使得水壓力發(fā)生變化。（4）土體偏離原位，朝場地外擴(kuò)展，同時場地隆起。

土體位移及引發(fā)的破壞3、場地土變化對樁基礎(chǔ)沉降及承載力的影響樁基礎(chǔ)工程中是通過考察樁基承載力、沉降量以及施工期間土體位移來評價樁型選擇的合理性，因此可以將場地土變化對樁基礎(chǔ)沉降、承載力及施工期間對周圍環(huán)境的影響稱為擠土效應(yīng)。（1）擠土對樁基試樁承載力的影響突變型（樁端脫空）陡降型

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的靜載荷試驗Q-s曲線多數(shù)（除樁端嵌巖以外）呈現(xiàn)陡降型的特征，這與（1）預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用的場地多為軟土有關(guān)（2）可能與樁直徑較小有關(guān)。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁豎向抗壓承載力的計算及說明當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系確定敞口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，可按下列公式計算：此公式計算基于以下假定（1）土體未擾動，樁與土體緊密接觸，故側(cè)摩阻力較泥漿護(hù)壁的高。（2）樁端與持力層緊密接觸，土塞效應(yīng)方能發(fā)揮。（3）未計入土體再固結(jié)形成的側(cè)摩阻力增強(qiáng)效果。

擠土恢復(fù)的時效性是雙刃劍。隨著時間推移，場地土恢復(fù)穩(wěn)定，但這個時間可能長達(dá)一至數(shù)年。在這個過程中雖然側(cè)摩阻力增加，但是沉降也在增加。設(shè)計提高基樁承載力那么樁數(shù)將減少，導(dǎo)致實際總沉降增加；同時由于再固結(jié)可能導(dǎo)致承臺底脫空，那么荷載全部由樁承擔(dān)，也可能額外增加沉降。土的名稱土的狀態(tài)qskqpkl≤99<

l≤1616<

l≤30l>30(壓實)填土22～30淤泥14～20淤泥質(zhì)土22～30黏性土流塑IL>124～40軟塑0.75<IL≤140～55210~850650~14001200~18001300~1900可塑0.50<IL≤0.7555～70850~17001400~22001900~28002300~3600硬可塑0.25<IL≤0.5070～861500~23002300~33002700~36003600~4400硬塑0<IL≤0.2586～982500~38003800~55005500~60006000~6800堅硬IL≤098～105紅黏土0<aw≤113～320<aw≤0.732～74粉土稍密e>0.926～46中密0.75≤e≤0.946～66950~17001400~21001900~27002500~3400密實e<0.7566～881500~26002100~30002700~36003600~4400粉砂稍密10<N≤1524～481000~16001500~23001900~27002100~3000中密15<N≤3048～661400~22002100~30003000~45003800~5500密實N>3066～88預(yù)應(yīng)力混凝土管樁qsk,qpk土的名稱土的狀態(tài)qskqpkl≤99<

l≤1616<

l≤30l>30細(xì)砂稍密10<N≤1524～48中密15<N≤3048～662500~40003600~50004400~60005300~7000密實N>3066～88中砂中密15<N≤3054～744000~60005500～70006500~80007500~9000密實N>3074～95粗砂中密15<N≤3074～955700~75007500~85008500~100009500~11000密實N>3095～116礫砂稍密5<N63.5≤1570～110中密(密實)N63.5>15116～1386000~95009000~10500圓礫、角礫中密、密實N63.5>10160～2007000~100009500~11500碎石、卵石中密、密實N63.5>10200～3008000~1100010500~13000全風(fēng)化軟質(zhì)巖30<N≤50100～1204000~6000全風(fēng)化硬質(zhì)巖30<N≤50140～1605000~8000強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖N63.5>10160～2406000~9000強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖N63.5>10220～3007000~11000（2）擠土對樁基沉降的影響

建筑物關(guān)注的是樁基長期沉降量。沉樁結(jié)束后，孔隙水壓力逐漸消散，土體再固結(jié)，建筑物隨之下沉；對于土層分布比較均勻的場地，再固結(jié)在平面內(nèi)較均勻，將不增加建筑物兩點間差異沉降，但對建筑物總沉降產(chǎn)生較大影響。

飽和土中采用預(yù)制樁（不含復(fù)打、復(fù)壓、引孔沉樁）時，應(yīng)根據(jù)樁距、土質(zhì)、沉樁速率和順序等因素，對按等效作用分層綜合法計算的沉降乘以1.3～1.8擠土效應(yīng)系數(shù)，土的滲透性低，樁距小，樁數(shù)多，沉樁速率快時取大值。天津某工程沉降實測資料住宅，地下1層，地上9層，異形柱剪力墻結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力管樁。上圖為竣工時沉降。Smax=39mm住宅，地下2層，地上27層，剪力墻結(jié)構(gòu)，灌注樁后注漿。上圖為竣工時沉降。Smax=17mm

上面兩棟樓位于同一小區(qū)。雖然樁基礎(chǔ)提供了等效的承載力，但沉降差別相當(dāng)大?？梢姾奢d量大并不是產(chǎn)生大沉降量的主要因素，主要還是擠土效應(yīng)。4、減小擠土效應(yīng)的措施（1）設(shè)計措施：增大基樁的最小中心距土類與成樁工藝排數(shù)不少于3排且樁數(shù)不少于9根的摩擦型樁樁基其他情況非擠土灌注樁3.0d3.0d部分?jǐn)D土樁3.5d3.0d擠土樁非飽和土4.0d3.5d飽和黏性土4.5d4.0d鉆、挖孔擴(kuò)底樁2D或D+2.0m(當(dāng)D>2m)1.5D或D+1.5m(當(dāng)D>2m)沉管夯擴(kuò)、鉆孔擠擴(kuò)樁非飽和土2.2D且4.0d2.0D且3.5d飽和黏性土2.5D且4.5d2.2D且4.0d（2）施工措施：1）可用預(yù)鉆孔來減少排土量。預(yù)鉆孔孔徑可比樁徑（或方樁對角線）小50～100mm，深度可根據(jù)樁距和土的密實度、滲透性確定，宜為樁長的1/3～1/2；通常預(yù)鉆孔深度范圍內(nèi)地基土體內(nèi)的超孔隙水壓力可減小40%~50%，地基變位可減小30%~50%。2）應(yīng)設(shè)置排水措施，如袋裝砂井或塑料排水板，可提高土的在施工期間的壓縮性。袋裝砂井直徑宜為70～80mm，間距宜為1.0～1.5m，深度宜為10～12m；塑料排水板的深度、間距與袋裝砂井相同；其目的是改善地基土的排水特性，加快孔隙水壓力的消散，防止砂土液化。3）可在沉樁區(qū)內(nèi)外開挖地面防震溝或應(yīng)力釋放孔，并可與其他措施結(jié)合使用。防震溝溝寬可取0.5～0.8m，深度按土質(zhì)情況決定；可減小淺層土體的擠土效應(yīng)，對于深基坑效果有限。4）管樁施工不能搶工期。應(yīng)限制每天的沉樁數(shù)量（即打樁速率），合理安排沉樁流程，使得超孔隙水壓力能及時消散；在軟黏性土中，沉樁速度過快，不但顯著增加水壓力、地基土變位，還可使得鄰近土體剪切破壞。施工順利則影響水力梯度的大小和方向。實測表明，地基變位方向與沉樁施工方向一致。5）沉樁結(jié)束后，宜普遍實施一次復(fù)打，使樁端置于持力層上，能充分發(fā)揮樁端土體承載力，還可隨時間增長；（3）基坑開挖1）基坑開挖前應(yīng)對邊坡支護(hù)型式、降水措施、挖土方案、運土路線及堆土位置編制施工方案，若樁基施工引起超孔隙水壓力，宜待超孔隙水壓力大部分消散后開挖。2）基坑施工順序宜先深后淺。場地土允許的地區(qū)應(yīng)先開挖基坑，后沉樁。3）挖土應(yīng)均衡分層進(jìn)行，對流塑狀軟土的基坑開挖，高差不應(yīng)超過1m。4）挖出的土方不得堆置在基坑附近。5）機(jī)械挖土?xí)r須避開樁位，行進(jìn)路線須避開樁位且距離樁位一定距離，否則應(yīng)采取其他措施確?；觾?nèi)的樁體不受損壞。（4）施工監(jiān)測1）對于擠土預(yù)制樁和擠土灌注樁，施工過程均應(yīng)對樁頂和地面土體的豎向和水平位移進(jìn)行系統(tǒng)觀測；若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)采取復(fù)打、復(fù)壓、引孔、設(shè)置排水措施及調(diào)整沉樁速率等措施。2）沉樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線等的觀測、監(jiān)護(hù)。（5）預(yù)應(yīng)力管樁施工常見問題及處理措施1）平面偏位，樁身完整性為I、II類。措施：處理承臺。尤其對一柱一樁和二樁的情況。（見武漢某工程實例）2）樁身開裂，對水平承載力有影響。措施：（a）灌芯（b）補(bǔ)樁（！?。。?。（見唐山某項目）3）樁端未到設(shè)計標(biāo)高（樁長未滿足設(shè)計要求）。措施（a）預(yù)鉆孔（b）保留該持力層。處理類似問題應(yīng)著眼于對承臺和上部結(jié)構(gòu)的影響：（a）承臺內(nèi)力與原設(shè)計不同；（b）建筑物沉降可能不均勻。4）沉樁晝終壓力凍與設(shè)計塑不符（沉樁累終壓力Rsm與極限食承載力Quk關(guān)系素按地轎區(qū)經(jīng)碗驗較厭為真左實）輕。終止謠壓力真與土嫁層分兔布特恰性密悟切相稈關(guān)，應(yīng)施注意莊當(dāng)?shù)孛客翆雍惴植紭蛱攸c敬。（a）（b）（c）規(guī)范蜻：最大蝕壓樁冠力不宜小于設(shè)廁計的單鄙樁豎向野極限承蠻載力標(biāo)彎準(zhǔn)值，牙必要時鏟可由現(xiàn)工場試驗文確定，百可根據(jù)苦地區(qū)靜只壓經(jīng)驗舅確定。5、預(yù)適應(yīng)力漏管樁村的樁赤身承舉載力爸與施堂工工諒藝系處數(shù)計算模推式(1)當(dāng)樁頂娘以下5d螺旋式浴箍筋間裙距≤10菠0m框m時N≤蒙ψcfcAps+0.雁9fy’As’(5.儀8.2師-1)(2)當(dāng)樁身怠配筋不稻符合以丹上規(guī)定秧時N≤撐ψcfcAps(5.伐8.2貌-2)混凝暴土預(yù)感制樁邁、預(yù)愚應(yīng)力克混凝殃土空擱心樁ψc談=脈0.煩85；考慮到勿預(yù)應(yīng)力拍鋼筋對系混凝土株的預(yù)加秩應(yīng)力，煎實際取ψc閑=0.叛7~0籃.75；（見條新編《預(yù)應(yīng)力問管樁規(guī)棟程》），當(dāng)織前按圖赴集《預(yù)應(yīng)乎力混濟(jì)凝土鎖管樁》取值（0.味7）即可廊。6、預(yù)應(yīng)撕力管樁議的水平多承載力查（雙控推：位移加和抗彎銹承載力啄）（1）按位祥移控制既預(yù)估：（2）單研樁水雄平靜妖荷載販試驗種：根陳據(jù)配驅(qū)筋率團(tuán)確定勤取值職方法時。①大經(jīng)配筋距率由仇位移揮控制鞋，取6或10m消m位移對孕應(yīng)荷載喉的75想%。②小配啟筋率由發(fā)樁身抗語彎強(qiáng)度孔控制，走取臨界必荷載的75%。（3）位移術(shù)滿足前嗽提下，南驗算樁序身抗剪垮承載力建筑工測程中的隙預(yù)應(yīng)力柔管樁基坡礎(chǔ)，在市水平荷書載作用裳下計算繞位移較圖小，可歸認(rèn)為水平承欠載力有俊樁身承慣載力控搞制，主熟要指樁煌身抗彎喝承載力彈。通常皂基樁做在水他平荷敗載作閱用下祥以彎串曲破廣壞為鋒主，帶因此秤僅驗婆算抗雹彎承添載力默即可槳；當(dāng)需要坡驗算空車心截面溪的抗剪見承載力坡，《混凝營土結(jié)杯構(gòu)設(shè)播計規(guī)纖范》無明預(yù)確規(guī)游定。7、剪灶力墻翻下布晉置預(yù)輩應(yīng)力怖管樁危要點（1）剪力屈墻下布起樁與承跡臺設(shè)置對于剩鋼筋弱混凝忽土剪暈力墻馬下布芹樁的賠問題砍，應(yīng)腎重點隆把握航以下臟幾點英：1）應(yīng)盡嚴(yán)量做到耕剪力墻昌下布樁輩。剪力羨墻自身漆具備極振大抗彎決剛度，侵可視為鬧承臺；2）地震礎(chǔ)作用下勿剪力墻濃承受巨劑大的傾傻覆彎矩行，因此施在較長鈴的墻肢亂兩端應(yīng)呈布置基堅樁，如瘋圖；3）多層貼剪力縱墻結(jié)方構(gòu)未她設(shè)置凈地下勒室時，考膝慮鋼掃筋錨歌固和擾施工洗方便今以及友局部布受壓療的問握題，甩宜設(shè)纖置條轉(zhuǎn)形承抄臺梁持，如洽圖（a）。4）多層剪冷力墻結(jié)或構(gòu)設(shè)置劍地下室嚴(yán)時，若采酬用墻下宇布樁，皺則抗水勵板常取200爺~25暖0mm，此時個可參考徒圖（a）設(shè)捏置條模形承渡臺梁付；當(dāng)允抗水頸板厚淺達(dá)400它mm時，牢則可防在墻陵下設(shè)詠置暗譯梁（筆圖（b））。5）高眨層剪裳力墻兇結(jié)構(gòu)種，常立因基院礎(chǔ)埋擴(kuò)深要姜求設(shè)司置地它下室佳且由階于要慰承受炭基底用反力泄，筏壓板厚確度不她小于40刮0m仰m，此伴時按曠圖（b）設(shè)置腐暗梁即悉可。（a）（b）剪力墻咬下條形詢承臺梁霞構(gòu)造（2）短融肢剪狹力墻盟下布乞樁的事合理焦化建敏議上部結(jié)情構(gòu)采用眼短肢剪小力墻而吸又不能惠墻下布鈔樁，按聯(lián)荷載重府心與樁熊群形心重合城的原膨則，輕工程尾中常雞常形盟成類疾似圖士（a）的布桐樁模式伯，致使乖承臺的浪抗沖切承載錢力、抗巾剪切承燃載力以席及彎矩億計算都懂極為困座難。（a）未優(yōu)好化設(shè)計工程球師在瞞進(jìn)行夏結(jié)構(gòu)淚設(shè)計便時即特應(yīng)當(dāng)旨預(yù)見洗到這駁種情桂況，鞭從而褲采取愛有效各措施礦。1）選擇獄承載執(zhí)力更示大的責(zé)樁型。根欣據(jù)調(diào)喊查發(fā)咸現(xiàn)，管出現(xiàn)炮上述壘不利扶情況三的多析數(shù)采哪用預(yù)暫應(yīng)力趟管樁澆，管滅樁樁做長有蜘限，激承載劉力低受，需叔要樁披數(shù)多連，樁腫距要慰求也平大，嚷自然懼無法噸做到線墻下巾布樁陷。因丟此選堡擇灌粗注樁久，增如加樁掠長，斯再用捏后注駕漿提線高承靜載力電，自圣然能周墻下價布樁吼，如扭圖（b），嚴(yán)參格的說暖此時荷潤載重心讓與樁群完形心并策不重合匹，但由忙于結(jié)構(gòu)停剛度參墓與及承研臺—基樁變投形協(xié)調(diào)泄后，會組重新獲刊得平衡獨。實踐將證明，雄這種方擊式也具應(yīng)有更好條的經(jīng)濟(jì)嶄性。2）按復(fù)瘋合樁你基設(shè)鑰計。當(dāng)滾地基腔土質(zhì)駕較好襲，可早考慮蜜按復(fù)跟合樁國基設(shè)私計（c），姐如15層的剪喬力墻結(jié)智構(gòu)，總蚊荷載225踐kPa，地她基土比承載鍋力特糕征值140件kPa，承臺碌效應(yīng)系歲數(shù)取0.6，那嬸么可栽減少浙樁數(shù)37%，原5樁承筋臺可收按3樁承臺桌設(shè)計即懇可，此齒時筏板通厚度應(yīng)誦滿足沖雖切承載坐力要求寫。（b）加京大基解樁承控載力（c）按瀉復(fù)合元樁基少設(shè)計3）補(bǔ)充皮墻肢宋，使域原結(jié)執(zhí)構(gòu)墻神肢加誤長，蛇便于慎墻下乞布樁屈。對于策無地田下室粗的短罪肢剪英力墻開結(jié)構(gòu)濫，可食以在渾地面收以下院至承往臺底錘面高役度范漿圍加落設(shè)墻蹄體，鄙將獨匠立墻歡肢聯(lián)姥系起事來如兼圖（d），兼罷具承臺汽梁的作繼用，由棍于這類產(chǎn)梁高通票常達(dá)1.5到~2m，具有辜較大剛借度，完丈全可以仙作為承西臺使用繭，按連殼續(xù)深梁防計算即煎可，一成般此類溉深梁按拒構(gòu)造配版筋均可秀滿足要棋求。多長數(shù)情況惕下短肢股剪力墻抱結(jié)構(gòu)會悼設(shè)置地垃下室，競則可延妙長墻肢廢，留出濾洞口如壟圖（e），仍紛然可以治墻下布能樁，一爪般地下作室高約2.腿5~售3m，而遞懸臂剩部分1.爐2~盤1.搬5m，按漏懸臂撇深梁指分析圣；多廳數(shù)按