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 王  輝，樂(lè)金朝

 （鄭州大學(xué)環(huán)境與水利學(xué)院，河南  鄭州  450001）

[摘要]針對(duì)某工程預(yù)應(yīng)力管樁在抗拔靜載試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象，從現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件、試驗(yàn)方法及試驗(yàn)過(guò)程等方面深入分析破壞原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況提出相應(yīng)處理措施后，試樁結(jié)果理想節(jié)省了造價(jià)，縮短了工期。

[關(guān)鍵詞]預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力混凝土；管樁；抗拔樁；靜載試驗(yàn)；承載力

[中圖分類(lèi)號(hào)]TU757.4[文章編號(hào)]1002-8498（2016）09-0074-03

 預(yù)應(yīng)力管樁具有構(gòu)件質(zhì)量可靠、樁身強(qiáng)度高、耐錘擊，且施工快捷、造價(jià)相對(duì)較低等特點(diǎn)，因此其作為抗拔樁在工程中應(yīng)用日益增多。閻懷文分析了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在抗拔荷載作用下的受荷機(jī)理及軸力計(jì)算方法，得出預(yù)應(yīng)力管樁完全可以作抗拔樁，起到抗拔和抗浮的作用。天津大學(xué)通過(guò)試驗(yàn)量化分析了將預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔結(jié)構(gòu)時(shí)的端板、墩頭、焊縫及樁身的抗拔性能及破壞形式，通過(guò)理論分析提出了管樁用作抗拔樁設(shè)計(jì)的基本原則和控制節(jié)點(diǎn)。經(jīng)大量工程經(jīng)驗(yàn)表明，采用預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔樁其綜合造價(jià)比鉆孔灌注樁節(jié)省20%~40%，因而大量的軟土地層中也選用預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔樁。朱陸明研究分析了預(yù)應(yīng)力管樁抗拔作用破壞的原因，并提出了抗拔設(shè)計(jì)施工工藝等控制措施。但是，對(duì)我國(guó)東部沿海地區(qū)的海相軟土而言，使用預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔樁存在飽和砂土液化的現(xiàn)象，使預(yù)應(yīng)力管樁抗拔承載力大大減小，這將直接影響到其承載力的確定，進(jìn)而影響工程安全。本文以某工程預(yù)應(yīng)力管樁抗拔靜載試驗(yàn)中出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象為例，詳細(xì)分析成因并提出相應(yīng)對(duì)策。

1  工程概況及場(chǎng)地地質(zhì)條件

 本工程位于浙江東部沿海某新區(qū)，由7棟高層商務(wù)辦公樓組成。項(xiàng)目主體部分采用鉆孔灌注樁作為承壓樁，在純地下室部位采用預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔樁。根據(jù)勘察資料，場(chǎng)地地層主要為第四系海相及河流相沉積物，各土層力學(xué)參數(shù)如表1所示。軟土層由③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土組成，其中③1層層底埋深27. 50~ 31. 10m，④，層層底埋深42.40~ 46.00m。該軟土層均呈流塑狀態(tài)，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、低滲透性等工程特性，長(zhǎng)期受水浸泡，土質(zhì)極差，稍受外力作用就會(huì)發(fā)生擾動(dòng)、變形，且強(qiáng)度顯著下降。

2抗拔靜載試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)方法

 采用慢速維持荷載法，逐級(jí)等量加載。每級(jí)加載量取單樁豎向極限承載力的1/10，第1級(jí)加載取加載分級(jí)值的2倍。每級(jí)荷載施加后按第5，15，30，45，60min測(cè)讀樁頂位移量，此后每隔30min測(cè)讀1次。當(dāng)每1h內(nèi)樁頂位移量不超過(guò)0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)2次（從分級(jí)荷載施加后第30min開(kāi)始，按1. 5h連續(xù)3次每30min的位移觀測(cè)值計(jì)算），則認(rèn)為位移已趨穩(wěn)定，即可進(jìn)行下一級(jí)加載。加載裝置如圖1所示。在抗拔靜載試驗(yàn)前，對(duì)3根樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，判斷樁身的完整性，根據(jù)實(shí)測(cè)曲線分析，3根樁均無(wú)明顯缺陷。

2.2試驗(yàn)樁

 試驗(yàn)樁為3根AB型號(hào)預(yù)應(yīng)力管樁（1號(hào)為PC600 AB-110-6、12a,2號(hào)為PC 600 AB-110-6、11a,3號(hào)為PC 600 AB-110-6、11a），樁徑均為600mm，1號(hào)樁長(zhǎng)18m，2，3號(hào)樁長(zhǎng)17m，3根樁頂位于自然地面下約20mm，持力層均為2～3層砂質(zhì)粉土。計(jì)算單樁豎向抗拔承載力特征值為540kN，靜載試樁抗拔最大加載荷載為1100kN。

 施工中對(duì)填芯、焊縫的連接強(qiáng)度等進(jìn)行了嚴(yán)格控制，樁端全截面進(jìn)持力層>1. 2m，各節(jié)樁之間焊縫連續(xù)飽滿，冷卻時(shí)間> 10min，填芯長(zhǎng)度6m，抗拔鋼筋錨固長(zhǎng)度≥(40d +500) mm（d為抗拔鋼筋直徑）。樁頭填芯混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，摻微膨脹劑，填芯前對(duì)管樁內(nèi)壁進(jìn)行鑿毛、清洗等界面處理以增加黏結(jié)力，且管樁樁頂按規(guī)范要求沿管樁圓周均勻設(shè)置6422鋼筋，沉樁采用型號(hào)為DD83-8. 3T的柴油錘擊打樁機(jī)，3樁垂直度偏差≤0.3%。

2.3試驗(yàn)結(jié)果

 各樁的荷載-位移曲線如圖2所示。從圖中可知，當(dāng)1號(hào)樁荷載施加到550kN并穩(wěn)定后，上拔位移為10. 90mm。當(dāng)荷載為660kN時(shí)，該樁上拔量急劇增加，超過(guò)90mm且上拔增量超過(guò)前級(jí)荷載的5倍。因此，取前一級(jí)荷載( 550kN)作為該樁的單樁豎向極限承載力建議值。當(dāng)2號(hào)樁荷載施加到550kN并穩(wěn)定后，其上拔位移為16. 78 mm。當(dāng)荷載增至660kN時(shí)，其上拔量急劇增加，超過(guò)100mm且上拔增量超過(guò)前級(jí)荷載的5倍。因此，單樁豎向極限承載力建議值也取前級(jí)荷載( 550kN)。當(dāng)3號(hào)樁加載至1100kN，上拔量達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，停止加載，其對(duì)應(yīng)的上拔量為4. 97mm，卸載后測(cè)得回彈量為1.15 mm，回彈率為24. 0%，則該樁的單樁豎向極限承載力建議值取為1100kN。對(duì)比3根樁的荷載-位移曲線并結(jié)合其承載力設(shè)計(jì)值可知，只有3號(hào)樁的抗拔承載力滿足要求。此外，通過(guò)觀察可知在試驗(yàn)過(guò)程中1，2號(hào)樁均被明顯拔出，可以認(rèn)為達(dá)到破壞狀態(tài)，但通過(guò)低應(yīng)變檢測(cè)可知3根樁樁身完整，均無(wú)明顯缺陷。

3原因分析與對(duì)策

3.1原因分析

 本次試驗(yàn)樁身范圍內(nèi)為稍密到密實(shí)的砂質(zhì)粉土，根據(jù)土性、密實(shí)程度及原位的靜力觸探指標(biāo)等綜合判斷，巖土勘察報(bào)告提供的樁側(cè)摩阻力值是合理的�？拱蜗禂�(shù)取值為0.7亦能滿足規(guī)范的取值要求。本工程抗拔樁有效樁長(zhǎng)僅為12m，樁長(zhǎng)較短，根據(jù)已有工程實(shí)踐，存在短樁抗拔樁抗拔系數(shù)略偏小的現(xiàn)象，但不至于造成本次試樁如此大的差距。

 試樁場(chǎng)地地下水位高，尤其是施工期間恰逢雨季，樁埋深較淺，試樁地層①2層黏質(zhì)粉土呈飽和松散狀，②層砂質(zhì)粉土呈飽和稍密~密實(shí)狀不等，上述粉土具有原位結(jié)構(gòu)性，滲透性為一般至偏好。但是，試樁施工時(shí)采用較重錘高落距錘擊工藝，且單樁錘擊數(shù)分別為621，512，553擊不等，在重錘反復(fù)的振動(dòng)荷載作用下，破壞了粉土原位結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)樁周粉土產(chǎn)生工程振動(dòng)液化，管樁底端（開(kāi)口樁靴）處未能產(chǎn)生有效“土塞”效應(yīng)，導(dǎo)致樁側(cè)摩阻大幅降低且在較短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)，進(jìn)而影響抗拔承載力。

3.2對(duì)策

 1)在場(chǎng)地適當(dāng)位置另行增設(shè)3根抗拔樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試樁施工采取合理的施工方法。采用靜壓法施工對(duì)于減小土體的擾動(dòng)有好處，但考慮本場(chǎng)地砂性土較厚，靜壓施工難度較大，本工程仍采用錘擊法施工，且采用穿透條件更好的鋼樁靴，減小樁的錘擊數(shù)及對(duì)土體的擾動(dòng)，同時(shí)采用合適的錘墊，減少對(duì)樁身的影響。在另行增設(shè)的至少3組靜力抗拔試樁周邊各增補(bǔ)1個(gè)雙橋靜力觸探孔測(cè)試；在已完成1，2，3號(hào)抗拔試樁周?chē)�各增補(bǔ)2個(gè)雙橋靜力觸探測(cè)試，雙橋靜力觸探測(cè)試前應(yīng)做好事先率定。

 2)調(diào)整預(yù)應(yīng)力管樁的型號(hào)。本場(chǎng)地砂層較厚，試樁錘擊數(shù)普遍超過(guò)500擊，為提高樁身強(qiáng)度，減小錘擊對(duì)樁身影響，將當(dāng)前預(yù)應(yīng)力混凝土管樁( PC)調(diào)整為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁

( PHC)。

 3)需考慮抗拔系數(shù)折減。詳勘資料提供的①2層、②層粉土基樁抗拔系數(shù)0.7稍偏大，本工程抗拔樁有效樁長(zhǎng)僅為12m，樁長(zhǎng)較短。根據(jù)已有工程實(shí)踐，存在短樁效應(yīng)，抗拔系數(shù)取0. 65，計(jì)算單樁豎向抗拔承載力特征值為500kN，靜載試樁抗拔最大加載荷載1000kN。

 4)試樁施工前及施工過(guò)程中應(yīng)排除試樁附近地面的積水，且在試樁附近自然地面以下10m采取井點(diǎn)降水，以消散孔隙水壓力。試樁抗拔承載力靜載試驗(yàn)的休止期≥28d。

4  結(jié)語(yǔ)

 本項(xiàng)目采取了上述對(duì)策后，沉樁完成后休止30d，重新進(jìn)行靜載抗拔試驗(yàn)，試樁結(jié)果較為理想，單樁豎向極限承載力均達(dá)到1000kN，為工程節(jié)省了造價(jià)，縮短了工期。