預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)

FILENAME預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC）在廣州開發(fā)區(qū)的應(yīng)用PAGEPAGE1預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC）在廣州開發(fā)區(qū)的應(yīng)用摘要對(duì)廣州開發(fā)區(qū)的地質(zhì)概況作簡(jiǎn)要描述，并結(jié)合實(shí)際工程詳細(xì)介紹了PHC樁的優(yōu)點(diǎn)及使用時(shí)應(yīng)慎重考慮之處。關(guān)鍵詞地質(zhì)條件；樁基礎(chǔ)；預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。開發(fā)區(qū)地形及地質(zhì)概況廣州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)規(guī)劃面積50平方公里，由西區(qū)、東區(qū)和永和區(qū)（廣州臺(tái)商投資區(qū)）三個(gè)部分組成。位于廣州市東部，距市中心22公里。開發(fā)區(qū)地處中國(guó)南部珠江三角洲腹地，陸路距深圳120公里，水路距香港65海里。該區(qū)河渠甚多，平均高程為105.5m（珠江基準(zhǔn)，下同），地下水位穩(wěn)定在高程106.5～107.0m之間，為避免百年一遇的潮水（為107.54m）的影響，整個(gè)開發(fā)區(qū)普遍填高2.5m。開發(fā)區(qū)第四紀(jì)覆蓋層厚度在12～14m，以流塑～軟塑的淤泥和淤泥質(zhì)粘土為主，局部地段見粘性土和砂土透鏡體，砂土透鏡體由中粗砂組成，層厚1～4m，標(biāo)貫值6～15擊。淤泥含水量大，固結(jié)程度低，抗剪強(qiáng)度低。淤泥以下為殘積土，層厚2～4m，由強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖之巖屑組成，標(biāo)貫值15～25擊。淤泥的物理力學(xué)試驗(yàn)成果見表1。第四紀(jì)沉積層之下系上白堊世（K2）的頁(yè)巖及粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以泥巖頁(yè)巖為主，產(chǎn)狀平緩，傾角為5～10°，自上而下分為強(qiáng)－中－微風(fēng)化三層。并經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有局部構(gòu)造帶和風(fēng)化層的硬夾層或軟夾層。表1淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)范圍值含水量W(%)孔隙比e液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)α1～2(mm2/N)壓縮模量Es(Mpa)抗剪強(qiáng)度（快）容許承載力(Mpa)滲透系數(shù)（垂直）(cm/s)粘聚力C(Mpa)內(nèi)摩擦角Φ(°)最小值451.260.930.651.190.0032°10′0.041.3x10-7最大值972.553.232.013.530.0155°00′0.073.6x10-7平均值65.71.82.111.332.080.0062°47′0.0452.45x10-7注：此表引自開發(fā)區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告從表1得知，淤泥處于流塑狀態(tài)，由于孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小，決定了土的高壓縮性、承載力低、固結(jié)需時(shí)長(zhǎng)。該區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)就是圍繞著淤泥、砂土、透鏡體的范圍及厚度、基巖軟硬夾層分布、地質(zhì)破碎帶等問題的研究而開展。開發(fā)區(qū)樁型選擇的發(fā)展過(guò)程開發(fā)區(qū)早期采用（錘擊）沉管灌注樁，在厚層淤泥地區(qū)很快暴露出它易縮頸、易斷樁和樁身質(zhì)量難保證的缺點(diǎn)，取而代之的鉆（沖）孔樁、人工挖孔樁問題也不少，最后轉(zhuǎn)向預(yù)制樁。預(yù)制樁的使用亦經(jīng)歷過(guò)不同樁型的變化：（1）預(yù)制方樁：最初在排水渠箱工程中使用斷面為350x350mm2的方樁，樁的縱向鋼筋為8Φ22,箍筋為Φ8@200，混凝土用C40現(xiàn)場(chǎng)澆筑，采用自由落錘施打，單樁的承載力用250KN，但樁不耐打，造價(jià)又高且損耗也大，故最終未推廣；（2）預(yù)應(yīng)力管樁（PrestressedConcretePiles）簡(jiǎn)稱PC樁：1966年鐵道部豐臺(tái)橋梁廠開始研制；1969年投入批量生產(chǎn)以來(lái)，已在橋梁、海港和冶金工業(yè)建設(shè)中廣泛應(yīng)用。該樁型混凝土強(qiáng)度一般為45～65Mpa，采用離心成型使混凝土密實(shí)度比一般的大，有效預(yù)應(yīng)力約4Mpa，此樁型在廣州開發(fā)區(qū)使用效果良好，損耗率在3～5％以內(nèi)；（3）預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁（PrestressedHigh-strengthConcretePiles）簡(jiǎn)稱PHC樁：PHC樁1968年在日本研制成功，它是PC樁的發(fā)展，其混凝土強(qiáng)度及預(yù)應(yīng)力大大提高。1987年廣州開發(fā)區(qū)建設(shè)總公司與廣東省基礎(chǔ)公司合作，引進(jìn)日本PHC樁技術(shù)并由南方管樁廠生產(chǎn)，1993年總公司與外商合作引進(jìn)更先進(jìn)的設(shè)備，建成年產(chǎn)40萬(wàn)米的羊城管樁廠，1988年全省管樁年產(chǎn)量約15萬(wàn)米，1990年年產(chǎn)近50萬(wàn)米，1991年年產(chǎn)達(dá)100萬(wàn)米，1995年突破1000萬(wàn)米。PHC樁已被土木工程界所接受，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、交通、水利等工程，創(chuàng)造出良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。開發(fā)區(qū)1987年開始全面推廣PHC樁，只要地質(zhì)條件容許，結(jié)構(gòu)及施工條件可行，均優(yōu)先考慮使用PHC樁。凡用PHC樁的工程竣工后均未出現(xiàn)基礎(chǔ)工程質(zhì)量問題。由于其技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)單位亦樂于采用。PHC樁的性能和優(yōu)點(diǎn)3．1PHC樁的概況及性能管樁的制作質(zhì)量要求已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》(GB13476—1999)。PHC樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，一般要經(jīng)過(guò)高壓蒸養(yǎng)才能生產(chǎn)出來(lái)，從成型到使用的最短時(shí)間只需三四天。PHC樁按抗彎性能或混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力的大小可分為：A型、AB型、B型、C型，有效預(yù)壓應(yīng)力值約3.5～6.0Mpa，日本規(guī)范《先張法預(yù)應(yīng)力離心高強(qiáng)混凝土管樁》(JISA5337：1995)規(guī)定：A型樁的有效預(yù)壓應(yīng)力值為40kgf/cm2，B型為80kgf/cm2，C型為100kgf/cm2。管樁有4.0～5.0Mpa的有效預(yù)壓應(yīng)力，打樁時(shí)樁身混凝土就可能不會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫，所以，對(duì)于一般的建筑工程，采用A型或AB型樁就可以了。目前開發(fā)區(qū)常用的管樁規(guī)格如表2所示：表2開發(fā)區(qū)常用管樁規(guī)格表外徑（mm）壁厚（mm）混凝土等級(jí)節(jié)長(zhǎng)（m）承載力特征值（KN）適用樓層（層）30065-70C805-11600-9006-1240090-95C805-12900-17006-18500100C805-121800-280010-30125C805-122000-270020-35600110-120C806-132500-320020-40PHC樁的基本性能如表3、表4所示。表3PHC混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋性能混凝土預(yù)應(yīng)力鋼筋抗壓強(qiáng)度彈性模量抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度伸長(zhǎng)率松弛率80MPa3.92x104MPa1422.5MPa1275.3Mpa不少于5%不大于1.5%表4PHC樁力學(xué)性能外徑(mm)壁厚(mm)有效預(yù)應(yīng)力（Mpa）允許承載力(KN)抗裂彎矩(KN.m)極限彎矩(KN.m)抗剪強(qiáng)度(KN)300704.683426.537.3105.0400955.52157078.0135.4250.25001005.722256145.0258.8303.15001255.382700147.1261.4359.06001105.123000205.0342.0381.0注：1.表3、4均引自羊城管樁廠產(chǎn)品介紹；2.各種樁徑相應(yīng)樁長(zhǎng)分別為7、9和11m。3．2PHC樁的質(zhì)量穩(wěn)定性PHC樁在南方管樁廠和羊城管樁廠生產(chǎn)，工藝流程及設(shè)備先進(jìn)，并有嚴(yán)格的質(zhì)量控制和保證體系，故有穩(wěn)定的高質(zhì)量產(chǎn)品。當(dāng)初試產(chǎn)期間，設(shè)備調(diào)試階段，樁的施打破損率約3％。目前，破損率已下降到1％左右，這個(gè)指標(biāo)在國(guó)內(nèi)外算是先進(jìn)水平。開發(fā)區(qū)使用的PHC樁只要按設(shè)計(jì)要求施打，持力層選用得當(dāng)，貫入度正常，樁的承載力是有保證的。3．3PHC樁的樁身強(qiáng)度方面通過(guò)精選材料、調(diào)整配合比、采用塑化劑、離心成型工藝和高壓釜蒸養(yǎng)護(hù)等方法，PHC樁混凝土強(qiáng)度已發(fā)展到高達(dá)80Mpa，且目前正精心研究朝著100Mpa進(jìn)展。PHC樁承載力高。它既耐打且穿透力強(qiáng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)有些樁用重錘施打達(dá)2000多擊而未破損。3．4PHC樁的樁身抗彎性能由于管樁混凝土強(qiáng)度高，加之選用低松弛預(yù)應(yīng)力混凝土專用鋼筋（見表3），使樁身具有較高的有效預(yù)應(yīng)力，因此，與其它混凝土相比，PHC樁有相當(dāng)大的抗彎能力（如表4所示），這就提高了樁基礎(chǔ)在水平荷載作用下的抗彎能力。由于預(yù)應(yīng)力的存在，有效抵消了打樁時(shí)由于瞬時(shí)樁身壓縮的反彈所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。3．5PHC樁的耐久性方面PHC樁混凝土采用離心成型，壓蒸養(yǎng)護(hù)，故密實(shí)性好、強(qiáng)度高，從而其抗?jié)B性好。鋼筋籠受預(yù)應(yīng)力張拉后，牢固地定位于離心成型鋼套上，這就保證了鋼筋的有效保護(hù)層厚度，提高了鋼筋的防腐蝕性。3．6PHC樁的價(jià)格成本價(jià)格經(jīng)濟(jì)合理亦是此樁的優(yōu)點(diǎn)，任何工程的方案比較都離不開技術(shù)先進(jìn)性及經(jīng)濟(jì)的合理性。在廣州開發(fā)區(qū)，PHC樁之所以有強(qiáng)大的生命力，除工程地質(zhì)條件適合其生存外，其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)越是令人信服的。我們?cè)致员容^，Φ400PHC樁與Φ600鉆（沖）孔灌注樁、Φ500PHC樁與Φ800鉆（沖）孔灌注樁承載力基本相同，但二者按每單位承載力造價(jià)則相差一倍以上。要說(shuō)明的是廣州開發(fā)區(qū)兩工廠生產(chǎn)的PHC樁只有三種模數(shù)（7m、9m和11m）可以選擇，PHC樁一般打入強(qiáng)風(fēng)化層2m左右即可收錘，樁長(zhǎng)約20m，樁施打完畢后露出地面的高度平均約1m左右，施工時(shí)送樁的比例不大，因而每根樁需考慮增長(zhǎng)1m，即使如此，比較的結(jié)果肯定是PHC樁較為經(jīng)濟(jì)，故設(shè)計(jì)單位都樂于采用。3．7PHC樁的施工方面PHC樁的施工方法即沉樁方式有六七種之多。前幾年主要采用打入法，過(guò)去用過(guò)自由落錘，目前幾乎都采用柴油錘。柴油錘分風(fēng)冷和水冷兩大類。柴油錘的代號(hào)，如D46、K60、MH72等，前面的英文字母采用生產(chǎn)廠家名的第一個(gè)字母，后面數(shù)字表示柴油錘活塞重量（KN）。柴油錘的打擊能量可用PDA打樁分析儀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，平時(shí)可用100倍活塞重量的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算，如D46柴油錘，可打單樁極限承載力約4600KN的管樁。柴油錘的極限貫入度廠家規(guī)定為20mm/10擊，過(guò)小的貫入度作業(yè)會(huì)損壞柴油錘，減少其使用壽命。管樁用柴油錘施打，震動(dòng)大，噪音大。近年來(lái)開發(fā)了一種靜壓沉樁工藝，即采用液壓式靜力壓樁機(jī)將管樁壓到設(shè)計(jì)持力層。前幾年應(yīng)用的靜壓樁機(jī)，最大壓樁力只有1600KN-2400KN，現(xiàn)在，靜壓樁機(jī)的最大壓樁力增大到4500KN，可以將Φ500和Φ550的預(yù)應(yīng)力管樁壓下去，單樁承載力可達(dá)2000-2500KN，適用于15－30層的高層建筑，特別適用于市區(qū)施工。管樁樁尖形式主要有三種：十字型、錐型和開口型。前兩種屬于封口型。穿越砂層時(shí)，開口型和錐型比十字型好。開口型樁尖一般用在入土深度為40m以上且樁徑>550mm的管樁工程中，成樁后樁身下部約有1/3－1/2樁長(zhǎng)的內(nèi)腔被土體塞住，從土體閉塞效果來(lái)看，單樁承載力不會(huì)降低，但擠土作用可以大大減少。封口樁尖成樁后，內(nèi)腔可一目了然，對(duì)樁身質(zhì)量及長(zhǎng)度可用目測(cè)法檢查，這是其它樁型所沒有的。十字型樁尖加工容易，價(jià)錢便宜，破巖能力強(qiáng)，故開發(fā)區(qū)約90％以上的管樁采用十字型樁尖。樁尖規(guī)格不符合設(shè)計(jì)要求，也會(huì)造成工程質(zhì)量事故。管樁樁端持力層可選擇為強(qiáng)風(fēng)化巖層、堅(jiān)硬的粘土層或密實(shí)的砂層。開發(fā)區(qū)某些地區(qū)基巖埋藏太深，管樁樁尖一般坐落在中密至密實(shí)的砂層上，樁長(zhǎng)約30－40m，這是以樁側(cè)摩阻力為主的摩擦樁或端承摩擦樁，開發(fā)區(qū)其它許多地區(qū)基巖埋藏較淺，約10－30m，且基巖風(fēng)化嚴(yán)重，強(qiáng)風(fēng)化巖層厚達(dá)幾米、十幾米，這樣的工程地質(zhì)條件，最適合預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力管樁一般可以打入強(qiáng)風(fēng)化巖層1－3m，即可打入N=50－60的地方；管樁不可能打入中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖層。這是一個(gè)基本概念，弄不清這個(gè)概念就無(wú)法正確應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁。施工快速、方便是PHC樁的優(yōu)點(diǎn)。施工時(shí)可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件，靈活配置不同的長(zhǎng)度，盡量做到樁頂打到地面正負(fù)1m（地下1m可用送樁器送樁）時(shí)就能達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)。樁尖的形式選擇可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件而選用，例如，持力層為粘土層或砂層時(shí)，可采用錐型樁尖，如果持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖層甚至有可能處于中風(fēng)化巖面上時(shí)，就可采用十字型樁尖，從而使施工快速和方便。根據(jù)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件，樁長(zhǎng)一般在20～27m范圍內(nèi)，一個(gè)臺(tái)班可打6～8根，以樁徑Φ500，壁厚為125mm的PHC樁為例，按一根樁承載力為2300KN計(jì)，一個(gè)臺(tái)班可獲得承載力13800KN～18400KN，相應(yīng)于一根Φ2000鉆（沖）孔樁的承載力。完成一根Φ2000鉆（沖）孔樁起碼要15個(gè)臺(tái)班（此時(shí)間還不包括混凝土的齡期），若施工場(chǎng)地狹窄，鉆孔樁泥漿池的設(shè)置受到限制及余泥搬運(yùn)困難對(duì)施工進(jìn)度亦有影響。故施工進(jìn)度快、施工方便是PHC樁的特點(diǎn)。PHC樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題4．1工程勘察問題勘察是設(shè)計(jì)的前提。錯(cuò)誤的勘察必然會(huì)引起錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)。目前工程勘察存在以下問題：勘察點(diǎn)太少地質(zhì)復(fù)雜多變的地區(qū)勘察點(diǎn)要適當(dāng)加密。就是一些小型工程勘察點(diǎn)也不得少于五個(gè)。有些建設(shè)單位為了節(jié)省勘察費(fèi)用而減少必要的勘察點(diǎn)，結(jié)果導(dǎo)致打樁施工時(shí)的更大浪費(fèi)甚至失敗。標(biāo)貫試驗(yàn)次數(shù)少管樁工程希望地質(zhì)勘察報(bào)告中多提供有用的N值，所謂有用的N值，主要是遇到夾砂層、下臥軟弱層、殘積層及強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)多做一些標(biāo)貫試驗(yàn)，殘積層最好每2m，強(qiáng)風(fēng)化巖層最好每1m測(cè)一次N值，有利于配樁和打樁收錘。有些勘察單位往往在持力層上面的軟土層中做了許多標(biāo)貫試驗(yàn)，而在硬夾層和強(qiáng)風(fēng)化巖層中一個(gè)也不做，這樣會(huì)給設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)許多困難，甚至?xí)鸸こ藤|(zhì)量事故。勘察中的弄虛作假個(gè)別勘察單位作風(fēng)不正，有些孔根本沒有鉆探，憑空寫出來(lái)。有些土層隨意升級(jí)，如將殘積土定為強(qiáng)風(fēng)化巖，將強(qiáng)風(fēng)化巖定為中風(fēng)化巖。設(shè)計(jì)人員根據(jù)這些報(bào)告來(lái)確定管樁的持力層，必然出差錯(cuò)。標(biāo)貫值不準(zhǔn)一個(gè)原因就是試驗(yàn)不標(biāo)準(zhǔn)，如錘不是63.5kg，落距不是76cm；另一原因就是觸探桿長(zhǎng)度校正系數(shù)取值問題，現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范列出的觸探桿長(zhǎng)度最長(zhǎng)21m，校正系數(shù)為0.7，而開發(fā)區(qū)有些地區(qū)管樁的長(zhǎng)度可達(dá)30m左右，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，30m時(shí)校正系數(shù)為0.61，有些勘察單位將大于21m的觸探桿長(zhǎng)度校正系數(shù)也取為0.7，這就會(huì)引起對(duì)持力層的誤判。提供的巖土力學(xué)指標(biāo)不符合實(shí)際目前有些勘察人員對(duì)建工方面的巖土標(biāo)準(zhǔn)不熟，對(duì)基礎(chǔ)工程更是隔行隔山，加之現(xiàn)行規(guī)范對(duì)管樁基礎(chǔ)沒有專門的規(guī)定，給出的設(shè)計(jì)參數(shù)比實(shí)際偏小許多，給設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)時(shí)的缺陷目前我國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫試驗(yàn)幾乎全是在水沖成孔法基礎(chǔ)上進(jìn)行的，有的特種土層，遇水后立即軟化，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的貫入擊數(shù)比實(shí)際偏低很多，根據(jù)這樣的標(biāo)貫擊數(shù)來(lái)判斷管樁的可打性，有時(shí)也會(huì)出差錯(cuò)。4．2單樁承載力問題管樁的豎向承載力按現(xiàn)行規(guī)范公式計(jì)算普遍偏低對(duì)于入土深度40m以上的超長(zhǎng)管樁，采用現(xiàn)行規(guī)范提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，是可以求得較高的承載力，但對(duì)于一些10－20m的中短樁，尤其象廣州開發(fā)區(qū)這樣的地質(zhì)，強(qiáng)風(fēng)化巖層頂面埋深約20m，地面以下16－17m都是淤泥軟土，只有下部2－3m才是硬塑土層，這種樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層1－3m的管樁，按現(xiàn)行規(guī)范提供的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏小，有時(shí)計(jì)算值要比現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用值小一半左右。單樁豎向承載力特征值定得很低，會(huì)造成很大浪費(fèi)。事實(shí)上，管樁有其獨(dú)特之處，管樁穿越土層的能力比預(yù)制方樁強(qiáng)很多，管樁樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層后，經(jīng)過(guò)劇烈的擠壓，樁尖附近的強(qiáng)風(fēng)化巖層已不是原來(lái)的狀態(tài)，巖體承載力幾乎達(dá)到中風(fēng)化巖體的原狀水平，據(jù)對(duì)多條試壓樁試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反算以及廣州開發(fā)區(qū)建總對(duì)管樁應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，管樁樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層后qp=5000－6000kpa，qs=130－180kpa，而現(xiàn)行的規(guī)范沒有列出強(qiáng)風(fēng)化巖體的設(shè)計(jì)參數(shù)。一般的設(shè)計(jì)人員參照?qǐng)?jiān)硬的土層，取qp=2500－3000kpa，qs=40－50kpa，這樣的計(jì)算結(jié)果必然偏小。我們根據(jù)在開發(fā)區(qū)長(zhǎng)期應(yīng)用管樁基礎(chǔ)的一些經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了一個(gè)估算樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層的管樁單樁豎向承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)公式：Ra=100NAp+Up∑qsiLi式中：Ra－管樁豎向承載力特征值；N－樁端處強(qiáng)風(fēng)化巖的標(biāo)貫值；Ap－樁尖（封口）投影面積；Li－各土層劃分的各段樁長(zhǎng)；qsi－各土層樁周土的摩阻力特征值，風(fēng)化巖取150kpa。公式適用范圍：管樁樁尖必須進(jìn)入N≥50的強(qiáng)風(fēng)化巖層，當(dāng)N﹥60時(shí)，取N=60；當(dāng)計(jì)算出的Ra大于樁身額定承載力時(shí)，取Ra為額定承載力。所謂樁身額定承載力就是樁身最大允許軸向承壓力，目前我國(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：R=1/4×(fc-σpc)×A式中：R－管樁樁身額定承載力；fc－管樁樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度；σpc－樁身有效預(yù)壓應(yīng)力；A－樁身有效橫截面積。樁間距大小會(huì)影響管樁的設(shè)計(jì)質(zhì)量規(guī)定樁的最小中心距是為了減少樁周應(yīng)力重疊，也是為了減少打樁對(duì)鄰樁的影響。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－94）規(guī)定擠土預(yù)制樁排數(shù)超過(guò)三排（含三排）且樁數(shù)超過(guò)9根（含9根）的摩擦型樁基，樁的最小中心距為3.5d，其它情況為3.0d。目前，大面積的管樁群，在高層建筑的塔樓基礎(chǔ)中被廣泛應(yīng)用，有的一個(gè)大承臺(tái)含有管樁200余根。如果此時(shí)樁間距仍為3.5d甚至3.0d，打樁引起的土體上涌現(xiàn)象很明顯，有時(shí)甚至可以將施工場(chǎng)地地面抬高1米以上，這樣不僅影響樁的承載力，還可能將薄弱的管樁接頭拉脫。因此高層建筑主樓的管樁基礎(chǔ)，最小樁間距應(yīng)為4.0d，有條件時(shí)采用4.5d，這樣擠土影響可大大減少，對(duì)保證管樁的設(shè)計(jì)質(zhì)量很有幫助。4．3收錘標(biāo)準(zhǔn)問題收錘標(biāo)準(zhǔn)即停止施打的控制條件，其與管樁的承載力特征值之間的關(guān)系相當(dāng)密切，這一點(diǎn)是眾所周知的。但將最后貫入度作為收錘標(biāo)準(zhǔn)的唯一指標(biāo)的觀點(diǎn)值得商榷。因?yàn)樨炄攵缺旧砭褪且粋€(gè)變化的不確定的量：柴油錘不同，貫入度就不同重錘與輕錘打同一根樁，貫入度要求不一樣。樁長(zhǎng)不同，貫入度要求不同同一個(gè)錘打長(zhǎng)樁和打短樁，貫入度要求不一樣。根據(jù)動(dòng)量原理，沖擊能相同，質(zhì)量大（長(zhǎng)樁）的位移小即貫入度小，反之貫入度大。所以，承載力相同的管樁，短樁的貫入度要求可大一些，長(zhǎng)樁的貫入度應(yīng)該小一些。收錘時(shí)間不同貫入度就不一樣在粘土層中打管樁，剛打好就立即測(cè)貫入度，貫入度可能比較大，由于粘土的固結(jié)作用，過(guò)幾小時(shí)或幾天再測(cè)試貫入度就小得多了，在一些風(fēng)化殘積土很厚的地區(qū)打樁，初時(shí)測(cè)出的貫入度比較大，只要停一二個(gè)小時(shí)再?gòu)?fù)打，貫入度就銳減，有的甚至變?yōu)榱?。而在砂層中打樁，剛收錘時(shí)貫入度很小，由于砂粒的松馳時(shí)效影響，過(guò)一段時(shí)間再?gòu)?fù)打，貫入度變大了。有無(wú)送樁器測(cè)出的貫入度就不一樣因?yàn)樗蜆镀髋c樁頭的連接不是剛性的，錘擊能量在這里的傳遞不順暢，所以，同一大小的沖擊能量，直接作用在樁頭上，測(cè)出的貫入度大一些，裝上送樁器施打，測(cè)出的貫入度小一些。為要達(dá)到設(shè)計(jì)承載力，使用送樁器時(shí)的收錘貫入度應(yīng)比不用送樁器的收錘貫入度要嚴(yán)格一些。設(shè)計(jì)承載力不同貫入度要求也不同一般來(lái)說(shuō)，同一場(chǎng)區(qū)承載力設(shè)計(jì)值較低的樁，收錘貫入度要求大一些，反之，貫入度可小一些。不同承載性狀的樁對(duì)貫入度“靈敏度”不同以樁側(cè)磨阻力為主的端承摩察樁，對(duì)貫入度“靈敏度”較低，摩阻力占的比例越大，“靈敏度”越低；而以樁端阻力為主的摩擦端承樁，由于要有足夠的端承力作保證，收錘時(shí)的貫入度要求比較嚴(yán)格，也可說(shuō)這類樁對(duì)貫入度的“靈敏度”高。在開發(fā)區(qū)應(yīng)用管樁的工程中，大多數(shù)（80％）管樁的樁尖座落在強(qiáng)風(fēng)化基巖上，一般來(lái)說(shuō)，樁尖進(jìn)入N=50－60的強(qiáng)風(fēng)化巖層中，單樁承載力特征值可達(dá)到或接近管樁樁身額定承載力，貫入度大多數(shù)為15－50mm/10擊，破損率≤2％，這是管樁應(yīng)用的普遍情況。鑒于上述基本事實(shí)，我們對(duì)貫入度選擇也應(yīng)有個(gè)優(yōu)化問題。貫入度太大，心理上接受不了，操作者掌握不容易，承載力可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。貫入度過(guò)小，樁體容易內(nèi)損，樁錘容易打壞。有些工程貫入度取到5mm/10擊，甚至為零，反而會(huì)使管樁工程質(zhì)量出問題，所以并不是貫入度越小越好，規(guī)范規(guī)定收錘貫入度一般不宜小于20mm/10擊。如果通過(guò)試打樁確定的貫入度要小于20mm/10擊，說(shuō)明樁錘選小了，換大一級(jí)柴油錘即可解決問題。用重錘低擊的施打方法，可使打樁的破損率減少到最低程度，承載力也可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。收錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件、單樁豎向承載力特征值、樁的種類規(guī)格長(zhǎng)短、柴油錘的沖擊能量等多種因素有關(guān)，收錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括最后貫入度、樁入土深度、總錘擊數(shù)、每米錘擊數(shù)及最后一米錘擊數(shù)、樁端持力層及樁尖進(jìn)入持力層深度等綜合指標(biāo)。這些綜合指標(biāo)不是無(wú)側(cè)重的，據(jù)本人經(jīng)驗(yàn)，樁端持力層、最后貫入度和最后一米錘擊數(shù)這三個(gè)指標(biāo)是收錘標(biāo)準(zhǔn)中的主要指標(biāo)。樁端持力層是定性控制，最后貫入度和最后一米錘擊數(shù)是定量控制。當(dāng)然，主要指標(biāo)也會(huì)隨著工程條件不同而有所不同，如摩擦樁，上述三個(gè)指標(biāo)都不是主要指標(biāo)，樁長(zhǎng)才是主要控制指標(biāo)。就是摩擦端承樁，上述三個(gè)主要指標(biāo)也會(huì)隨著工程條件的變化而變化，如強(qiáng)風(fēng)化巖上面有10多米甚至更厚的堅(jiān)硬風(fēng)化殘積土層，管樁樁端持力層并非一定要打到強(qiáng)風(fēng)化巖層，大致進(jìn)入堅(jiān)硬的風(fēng)化殘積土層8m左右即可滿足設(shè)計(jì)承載力和沉降要求，若死死抱住非打到強(qiáng)風(fēng)化巖層不可的觀點(diǎn)，有時(shí)樁的總錘擊數(shù)可高達(dá)3000－4000擊，這對(duì)工程質(zhì)量并無(wú)益處。每米進(jìn)尺錘擊數(shù)也是一個(gè)不可忽視的參考指標(biāo)，通過(guò)觀察樁的每米進(jìn)尺錘擊數(shù)，可以清楚地看出樁長(zhǎng)范圍內(nèi)土層的軟硬及厚度，甚至可以判斷樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層的深度，為打樁收錘提供直觀的信息。所以，一定要具體情況具體分析，不能認(rèn)為列出這么多收錘指標(biāo)，收錘驗(yàn)收時(shí)一定要全部達(dá)到這些指標(biāo)不可，應(yīng)該有所側(cè)重，突出重點(diǎn)，抓住主要矛盾，參考其它指標(biāo)，作綜合評(píng)定。否則，又會(huì)走向事物的另一端，引起新的工程質(zhì)量問題。如何確定收錘標(biāo)準(zhǔn)？一般的規(guī)范都提出“宜通過(guò)試打樁確定”。通過(guò)試打樁可以了解管樁的可打性，驗(yàn)證選錘的合理程度，提出較適合實(shí)際的收錘標(biāo)準(zhǔn)。問題是我區(qū)大多數(shù)工程試打樁以后沒有立即進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，一般要等工程樁全部打完以后再做靜載荷抽檢，萬(wàn)一當(dāng)初試打樁時(shí)收錘標(biāo)準(zhǔn)定得不當(dāng)，等最后的靜載荷試壓結(jié)果出來(lái)，發(fā)現(xiàn)樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，為時(shí)已晚，挽救非常困難，因而不少設(shè)計(jì)人員在試打樁時(shí)往往將收錘標(biāo)準(zhǔn)定得非常苛刻，從而與施工發(fā)生矛盾，為解決這一矛盾，本人推薦用PDA打樁分析儀配合柴油打樁機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試打樁，可以盡快地得出比較合理的收錘標(biāo)準(zhǔn)，方法是：①試打樁應(yīng)選在地質(zhì)鉆探孔附近，按不少于1％工程樁數(shù)量且不少于3根進(jìn)行；②按地質(zhì)資料提供的樁入土深度再加長(zhǎng)3－4m作為配樁長(zhǎng)度，用柴油錘按常規(guī)方法施打；③樁尖接近持力層時(shí)樁頭處裝上傳感器，啟動(dòng)PDA，繼續(xù)錘擊；④根據(jù)土的性質(zhì)估計(jì)土的固結(jié)系數(shù)，如在粘性土層，取固結(jié)系數(shù)α=1.2－1.25；砂土層取α=0.9－1.0；⑤當(dāng)PDA顯示瞬時(shí)阻力為2Ra/α?xí)r停止錘擊，記下每米錘擊數(shù)、入土深度，測(cè)出最后貫入度，分析樁尖進(jìn)入持力層深度；⑥經(jīng)過(guò)24h再?gòu)?fù)打一次，若PDA測(cè)出的瞬時(shí)阻力達(dá)到2Ra時(shí)，說(shuō)明固結(jié)系數(shù)估計(jì)正確，前一天測(cè)得的收錘指標(biāo)可以作為今后施打試樁附近的管樁的收錘驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。⑦整個(gè)場(chǎng)地幾根試打樁完成后，經(jīng)過(guò)綜合分析，可提出整個(gè)場(chǎng)區(qū)的統(tǒng)一收錘標(biāo)準(zhǔn)，也可根據(jù)不同情況，分別提出不同的收錘標(biāo)準(zhǔn)。⑧樁打完后，再選一些試打樁作靜載試驗(yàn)，進(jìn)行動(dòng)靜對(duì)比。這樣做，一般不會(huì)出什么問題。采用PHC樁遇到的問題前面談了PHC樁的一些優(yōu)點(diǎn)，但事物總是一分為二的，現(xiàn)今還未有一種樁型能用于任何一種地基和基礎(chǔ)。PHC樁雖適用于廣州開發(fā)區(qū)的絕大多數(shù)地質(zhì)條件，但也有個(gè)別工程的地質(zhì)條件不宜，經(jīng)多年的實(shí)踐，本人認(rèn)為下列地質(zhì)情況應(yīng)慎重研究PHC樁的取舍：5．1風(fēng)化層內(nèi)有堅(jiān)硬的夾層廣州開發(fā)區(qū)在強(qiáng)風(fēng)化層中常遇到由中風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖或粉砂巖組成的硬夾層，而硬夾層以下又為強(qiáng)風(fēng)化層，在中風(fēng)化層及微風(fēng)化層中又經(jīng)常有軟夾層，在區(qū)內(nèi)發(fā)生的樁基工程事故有的就是因?yàn)榈刭|(zhì)工作沒有查清夾層的存在、厚度及分布，導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的失誤。例如某廠主樓基礎(chǔ)工程，地質(zhì)鉆孔深度僅及樁長(zhǎng)，而且在強(qiáng)風(fēng)化層中取樣數(shù)量減少，中風(fēng)化層頂界面偏高，我們建議補(bǔ)充鉆探，未引起重視，當(dāng)選擇8＃樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，到第九級(jí)荷載（共10級(jí)）時(shí)樁的沉陷突然增大，回彈變形系數(shù)只有48％（通常是80％以上）。當(dāng)時(shí)分析，可能樁的持力層是一薄的硬夾層，打樁時(shí)未能穿透，薄硬夾層承受不了此試驗(yàn)荷載，樁尖穿越該硬夾層，而引起較大的沉陷，于是在8＃樁旁進(jìn)行補(bǔ)充鉆探，結(jié)果證明上述分析正確，后來(lái)補(bǔ)樁，并將樁尖穿越該層。遇到硬夾層，當(dāng)其厚度很?。ㄒ话阈∮?.0m）時(shí)還可強(qiáng)行穿越，但當(dāng)厚度較大，強(qiáng)行穿越，樁將承受幾千擊的疲勞荷載而增大樁的破損。硬夾層直接作為特力層的厚度條件是其厚度至少應(yīng)等于樁徑3倍。因此設(shè)計(jì)PHC樁對(duì)硬夾層的存在和厚度應(yīng)十分注意。5．2淤泥層內(nèi)有砂層透鏡體廣州開發(fā)區(qū)淤泥層中往往夾有1～4m的中粗砂層，其標(biāo)貫值約在6～15擊左右，遇到這種情況時(shí)就應(yīng)該慎重對(duì)待，因?yàn)樯皩邮苠N擊振動(dòng)后易擠壓密實(shí)，樁的摩阻力會(huì)增大，當(dāng)樁進(jìn)入砂層2～3m，按一般貫入度收錘標(biāo)準(zhǔn)收錘，這往往是個(gè)假象，當(dāng)間歇一段時(shí)間后，砂土對(duì)樁壁的擠壓力會(huì)松馳，摩阻力就隨之減少，若繼續(xù)再施打，其貫入度往往比原來(lái)收錘時(shí)的貫入度大。若要強(qiáng)行穿過(guò)剩下部分的砂層，則要考慮樁是否能承受太多的錘擊數(shù)，因此，若建筑物范圍內(nèi)存在大面積的1～4m厚的砂層，選擇PHC樁時(shí)就應(yīng)該慎重，若砂層很厚，則不存在上述問題。5．3有孤石等障礙物廣州開發(fā)區(qū)大面積填土厚度一般為2.5m，有時(shí)遇到水塘，填土高達(dá)5m，若填土中或原有場(chǎng)地中有孤石、舊基礎(chǔ)等其它障礙物時(shí)，采用PHC樁施工容易出現(xiàn)工程事故，一是管樁在淺層中遇到弧石時(shí)，由于淺層填土的摩擦力小，施打時(shí)的能量全部傳到樁尖上，容易造成樁尖破損（爛樁）。