靜力壓樁的設計及施工探討

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摘要:本文闡述靜力壓樁的優(yōu)點,對靜力壓樁的設計及施工進行探討,提出靜力壓樁存在的若干問題。
 　　關鍵詞:靜力壓樁;標準貫入試驗錘擊數(shù);樁距;終壓力
 　　近年來,隨著預制樁的大力推廣和使用,一種新型的靜壓式預制樁(簡稱靜壓樁)以其無噪音、無振動,單樁承載力較高且易控制,施工簡易、效率高等特點得到廣泛應用。在國家頒布的基礎設計或施工規(guī)范中,靜壓樁被納入預制樁類,但是,關于靜壓樁技術的規(guī)定大多是綱領性的,沒有作較深入的論述,可操作性仍較差,尤其是廣東省標準《建筑地基基礎施工及驗收規(guī)程》(DBJ15-201-91)中,并沒有提到靜壓樁這種施工技術,顯然規(guī)范的制訂已明顯滯后。在近幾年來的工程實踐中,靜壓樁作為一種新樁種,無論在設計及施工上都存在許多值得探討的問題。
 　　1、 工程地質條件對靜壓樁的影響
 　　預制樁是一種擠土樁,地質情況對成樁的影響很大,特別是靜壓樁穿透各層土質的能力。在工程地質勘察報告中,通常提供各層土質的N63.5擊數(shù),即標準貫入試驗錘擊數(shù),靜壓樁穿透各土層的能力一般可以對照分析N63.5數(shù)值及樁機的最大壓樁力來做一般判斷。大量工程實踐證明,靜壓樁尤其適用于一般粘性土、粉土、砂土、淤泥或淤泥質土,但對于地下軟層深厚或者堅固的薄夾層(如密實砂層、強風化、礫砂卵石層等)的地質則不適用。在工程中,經常碰到有關靜壓樁能否穿透砂層的問題,目前掌握到的規(guī)律大致是:靜壓樁一般可穿越中密以下砂層,對于密實砂層,當厚度不大(通常是小于1.00米)時,也可以穿越。另外,施工機械的最大壓樁力對靜力壓樁穿越砂層的能力也有很大關系,最大壓樁力小于2400KN的靜力壓樁機,其穿越砂隔層的能力較為有限,對于砂層較厚的,現(xiàn)在較為常用的是采用引孔壓入法,通過引孔,然后采用壓樁力較大的靜壓樁機,可把樁壓穿5-6M的中密至密實砂層,如我市已經建成的金麗花園,在5-6M深的土層下面有一層5-6M厚的砂層,就是用最大壓樁力為3200KN的樁機把預制壓穿這一砂層,還有我市現(xiàn)在正在新建的圖書館樁基工程,也是采用引孔壓入法,用壓樁力為4000KM的靜壓樁機進行施工,穿越7M的密實砂層。因此,使用預制樁時必須充分考慮場地有關的工程地質條件及樁機的機型。
 　　2、樁端進入持力層的深度控制
 　　預制樁作為摩擦樁或端承樁時,樁端進入持力層的深度應滿足有關規(guī)范要求,才能保證樁的設計承載力。
 　　多年來國內外對樁的承載力作了大量研究,也提出過不少破壞模式。值得一提的是,馬耶霍夫提出的樁基破壞模式中說到:樁在土層中特別是樁底以上6-10D和樁底2-4D(D為樁徑)范圍內,當樁破壞時,土的剪切面經過這部位的土層。所以這部分土層的性質對樁的承載力十分重要,大量實踐證明,樁底上這一段土層對樁實際起著嵌固作用,對樁的側摩阻力影響很大,而樁底這段土層則直接影響樁的端承力,因而設計選擇持力層時,應注意考慮持力層之上是否有較密實或堅硬的過渡土層。若預制樁是通過軟弱土層后直接到達堅硬的土層,因為軟弱土層對樁的側摩阻力(即嵌固力)很小,故必須加深樁端進入持力層的深度。保證樁的承載力達到設計要求。
 　　3、樁距的確定
 　　預制樁是擠土樁,無論采用打入式或壓入式,它都需要將原來土層擠開,才能把樁壓入或打入,這樣,原來的土層除部分被壓縮外,相當一部分(特別是飽和水的土層)不能被壓縮,這部分就會向地質條件較弱的方向擠壓甚至引起向上隆起,在這種情況下,先壓入的樁可能會被后壓入的樁所影響而被抬起,從而形成“吊腳樁”。所以規(guī)范從設計上規(guī)定擠土樁的樁數(shù)較多時,樁的最小中心距不能少于3.5d。而穿越飽和軟土時更應該是4.0d。因此設計選好樁型后,應首先確定樁距,然后再按上層建筑傳下來的荷載進行配樁,避免把樁布得過密給施工帶來較大的困難,甚至導致樁基出現(xiàn)質量問題。
 　　4、靜壓樁的終壓力(Q)取得
 　　靜壓樁的終壓力,既是靜壓樁施工時確定停壓的標準,也是終壓樁時的阻力。它主要由樁端的抗沖剪阻力與樁側土的動摩阻力組成,但不等于靜壓的極限承載力,結合各地區(qū)經驗,它與靜壓樁的承載力標準(RK)存在一定的比例,關系大致如下:
　　(1)、對于摩擦樁,一般以樁底標高為主要控制標準時,Q=(1-1.3)RK。
 　　(2)、對于端承樁Q=(2.5-3)RK。
 　　(3)樁長小于20M的摩擦兼端承樁Q=(2-2.5)RK。以摩擦為主取低值,以端承為主取高值。
 　　(4)樁長大于20M時:Q=(1.5-2)RK。以摩擦為主取低值,以端承為主取高值
目前,由于國家和地方還沒有制定關于靜壓樁終壓的控沉標準、不同樁長、不同樁側與樁端土質情況靜壓樁的控制標準,所以在確定終壓值時,結合有關施工經驗是非常必要的,并不是終壓值越大越好。對于長徑比較大的樁來說,若終壓力取值過高,由于樁周土尚未重新固結,樁側土的約束力很小,樁頂施壓過大對樁身質量和樁的接頭等均有害無利,也是沒有必要的。本地的做法通常是邀請勘察、設計、監(jiān)理、質監(jiān)等有關部門,通過現(xiàn)場試樁確定具體的終壓標準和控沉標準。
 　　5、靜壓樁的接樁工藝
 　　建筑樁基技術規(guī)范表明:“樁的連接方法有焊接法、法蘭連接和硫磺膠泥錨接三種”。
 　　現(xiàn)在,我國各地具體要求及做法不盡相同,如上海無論是錘擊沉樁或靜力壓樁、樁身接頭一律采用焊接法。而在一些地方,絕大部分靜力壓樁均采用硫磺膠泥接頭。但是對抗震設防烈度高,樁的長徑比較大,接頭一般2個以上,硫磺膠泥的接頭施工質量是否可靠,一直存在很大的意見分歧。從施工現(xiàn)場接樁工藝來看,采用硫磺膠泥的接頭方法,施工快捷,操作容易,但是對接頭較多的長樁,從抗震設防角度來看,接頭質量是一個重要環(huán)節(jié)。針對這一情況,我市統(tǒng)一規(guī)定采用焊接法接頭。
 　　6、靜壓樁的施工質量問題
 　　靜壓樁的施工質量問題,有些在施工過程中就可表現(xiàn)出來,有些在樁基檢測和承臺開挖后才能表現(xiàn)出來。施工過程中表現(xiàn)出的主要有:樁身(頭)開裂或破碎,樁位偏移,沉樁深度不夠等。完工以后才表現(xiàn)出的主要有:樁頂偏位超出規(guī)范要求,樁身缺陷或接頭松脫,靜載或小應變試驗不合格等,這些問題有很多是在施工環(huán)節(jié)上造成的。因此施工時必須做好下列幾個方面:
　　(1)測量放線必須準確、保證樁位不偏移。
 　　(2)樁機的配重數(shù)量應保證足夠,才能確保樁端達到設計要求達到的持力層。
 　　(3)樁身強度在使用前應進行檢查,發(fā)現(xiàn)外觀不合格(彎曲、凹凸不平,嚴重崩角,有裂縫等)的樁,堅決不用;對外觀質量合格的樁,尚需進行回彈抽查。
 　　(4)壓樁前應確保樁的垂直度和樁身接頭的焊接質量,要保證滿焊并間歇8分鐘進行冷卻后方可開始壓樁作業(yè),上下樁中心必須對正,保證樁不會因偏心受壓而出現(xiàn)折樁現(xiàn)象。
 　　(5)靜壓樁施工順序應合理安排,由于沉樁時使樁四周的土體結構受到擾動,改變了土體的應力狀態(tài),產生擠土效應;施工時,可根據(jù)場地條件和四周環(huán)境確定施工路線,一般采用先深后淺,自中間向兩邊對稱前進,或自中間向四周進行,盡量減少樁的擠土效應可能產生的不良影響。
 　　總之,靜力壓樁作為一種新樁種,因其自身固有的優(yōu)勢而在幾年都得到了快速發(fā)展,但無論是設計理論、施工技術還是工程應用,都還有不少問題需要探討研究,例如樁基礎施工時終壓力值控制標準和最終復壓時樁身下沉標準,樁身接頭及接頭抗震構造等等,都需要通過大量的工程實踐和深入的理論研究加以分析和解決問題。在今后的工作中本人將與業(yè)內同行一道不斷總結和積累經驗,以求進一步提高靜力壓樁法技術的應用水平。