一種人工靜壓預(yù)制樁的設(shè)計(jì)方法及工程實(shí)例

相信很多同行都會(huì)遇到類(lèi)似的情況：新建的多層建筑緊貼原有的多層建筑，而淺層的地基土土質(zhì)較差，假如做天然地基，要對(duì)土做加固措施，而且比較容易影響相鄰原有建筑；做普通樁基礎(chǔ)，常常受施工場(chǎng)地限制或成本過(guò)高而造成浪費(fèi)。在此，我向大家介紹一種人工靜壓預(yù)制樁。這種靜壓樁的原理很簡(jiǎn)單，它利用樁的承臺(tái)做建筑的天然地基，而這基礎(chǔ)只需要暫時(shí)承擔(dān)一層的建筑的自重（所以對(duì)地基土要求比較低），待建筑首層結(jié)構(gòu)頂板封頂后，利用這一層建筑的自重，從承臺(tái)預(yù)留孔壓入預(yù)制樁，再封孔，從而完成樁的施工。繼而可以繼續(xù)進(jìn)行二層以上的結(jié)構(gòu)施工。（具體詳以下樁大樣圖）此靜壓樁的單樁豎向承載力特征值可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中，式8.5.5-1：Ra=qpaAp+up∑qsiali估算式中Ra—――單樁豎向承載力特征值；qpa，qsia—――樁端端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當(dāng)?shù)仂o載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析算得；Ap—――樁底端橫截面面積；up—――樁身周邊長(zhǎng)度；li—――第i層土的厚度。而新規(guī)范中用到估算一詞，相信絕多數(shù)同行都有同感，往往實(shí)際的單樁豎向承載力與計(jì)算結(jié)果差異很大，這時(shí)，經(jīng)驗(yàn)值和樁身強(qiáng)度控制就比較重要。樁身強(qiáng)度應(yīng)符合下式要求：Q≤ApfcψcGB50007-2002中，式8.5.9式中fc—――混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；按現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》取值；Q—――相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值；Ap—――樁身橫截面面積；ψc—――工作條件系數(shù)，預(yù)制樁取0.75。樁身一般取C20~C25混凝土。假設(shè)取C20，則Q≤200X200X9.6X0.75=288kN；取C25，則Q≤200X200X11.9X0.75=357kN。綜上，一般單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值取200~350kN。以下是我采用這種人工靜壓預(yù)制樁做過(guò)的一個(gè)工程實(shí)例，僅供參考：一、工程概況廣州芳村陸居路某多層商住樓，建筑面積約為2200m2，下面兩層連體裙樓做商鋪，三四層塔樓做住宅，后面緊貼為數(shù)棟破舊的四層磚砌體結(jié)構(gòu)住宅，見(jiàn)圖一根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地條件如表1所示：場(chǎng)地地質(zhì)條件情況表1圖層名稱(chēng)埋深（m）層厚（m）工程特征Fk（KPa）層①雜填土地表1.0~1.3不均勻，松散狀層②淤泥質(zhì)土1.0~1.30.5~1.0軟塑，含細(xì)砂層③粉質(zhì)粘土11.8~2.00.6~3.0灰白，可塑244層④粉質(zhì)粘土22.6~5.34.1~5.8褐紅，可塑409層⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖8.4~9.46.4以上紅褐色，巖質(zhì)軟Fr=2.7MPa由于該樓只是二至四層商住樓，從成本考慮，首選應(yīng)做天然基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)，但該房緊鄰的舊樓基礎(chǔ)埋深較淺（約1m左右），假如新建建筑基礎(chǔ)過(guò)深，則影響鄰房安全；過(guò)淺，地基持力層承載力很難達(dá)到四層部分的軸力設(shè)計(jì)要求二、基礎(chǔ)方案的比較和選用1、人工挖孔樁。本建筑只是二至四層商住樓，遠(yuǎn)不能充分利用樁的承載力，造成浪費(fèi)，而且樁的檢測(cè)周期過(guò)長(zhǎng)，影響工期進(jìn)度；2、靜壓預(yù)應(yīng)力管樁。由于本建筑緊鄰舊樓，壓樁機(jī)沒(méi)有施工工作場(chǎng)地，且靜壓預(yù)應(yīng)力管樁造價(jià)更高，也不能充分利用樁的承載力，比人工挖孔樁更浪費(fèi)；3、天然地基。由于鄰樓基礎(chǔ)只有一米左右，假如新建建筑基礎(chǔ)比舊基礎(chǔ)淺，地基承載力取值必然偏低，則四層部分基礎(chǔ)基本上要做成滿(mǎn)堂紅基礎(chǔ)，比較浪費(fèi)；4、經(jīng)商討，最后采用條形基礎(chǔ)，在四層部分條基上另加簡(jiǎn)易人工靜壓預(yù)制方樁，用以承受四層部分柱與二層部分柱的軸力的差值。三、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分析基礎(chǔ)的計(jì)算比較簡(jiǎn)單（具體計(jì)算過(guò)程不列），但由于場(chǎng)地情況比較特殊，該工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)參數(shù)的取值。首先，要確定條基的埋深和地基承載力的設(shè)計(jì)值。由于相鄰舊建筑比較破舊，新建筑基礎(chǔ)埋深不宜比它深，考慮到本場(chǎng)地原建有平房，場(chǎng)地以前已做平實(shí)處理，且經(jīng)過(guò)多年的使用，對(duì)地基土也有壓實(shí)作用，根據(jù)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，類(lèi)似情況，基礎(chǔ)埋深越淺越好，只要滿(mǎn)足最少埋深要求就可以，以減少對(duì)淤泥層土的攪動(dòng)。雖然地質(zhì)勘察報(bào)告沒(méi)提供該土層的地基承載力參數(shù)，但按過(guò)往類(lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn)，該地基承載力一般可取100KN/m2，但考慮到次建筑是商住合一，為提高安全度，實(shí)際取80KN/m2；基礎(chǔ)埋深取室外地坪以下0.80m。其次，要制定正確的施工順序，這關(guān)乎到簡(jiǎn)易人工靜壓預(yù)制方樁(以下簡(jiǎn)稱(chēng)方樁)的施工和使用。該方樁的施工順序要求和原理是在條基板上預(yù)留錨桿及樁孔（大樣見(jiàn)樁大樣圖），利用已有建筑物的自重，通過(guò)人力采用液壓千斤頂把邊長(zhǎng)200mm的預(yù)制方樁壓入土中，單樁承載力設(shè)計(jì)值（此處）取250KN。根據(jù)這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)上要求全樓統(tǒng)一先做好條形基礎(chǔ)，根據(jù)算出的二層柱和四層柱的軸力差值，確定四層柱需要的方樁數(shù)量，預(yù)留相應(yīng)數(shù)量的錨桿及樁孔，待搗制好首層頂板后（達(dá)到壓方樁的自重要求），同時(shí)進(jìn)行方樁的壓入和二層梁板的施工，待所有樁壓入、檢測(cè)、封好樁頭后，繼續(xù)三四層的施工。最后，由于本工程采用兩種形式的基礎(chǔ)，為保證沉降均勻，二層與四層間連接的梁均相應(yīng)增加剛度，以求達(dá)到加強(qiáng)該建筑的整體剛度的概念性設(shè)計(jì)要求。四、實(shí)際使用效果該建筑投入使用至今已一年多，經(jīng)觀測(cè)檢驗(yàn)，沉降均勻，滿(mǎn)足規(guī)范要求。綜觀該工程，此方法是解決類(lèi)似的受施工場(chǎng)地限制而地基承載力偏