黃志尚
（廣西城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530022）

【摘 要】文章就在預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC樁）應(yīng)用中，設(shè)計(jì)和施工遇到的問題進(jìn)行了分析和探討。
　　【關(guān)鍵詞】PHC樁；應(yīng)用；問題；探討
【中圖分類號】 TU473.13;TU753.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1007-7723（2005）12-0138-02

【收稿日期】2005-09-23

一、前言
　　預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，即PHC樁，是由專業(yè)廠家生產(chǎn)，采用先張法預(yù)應(yīng)力和摻加磨細(xì)料、高效減水劑等先進(jìn)工藝，將混凝土經(jīng)離心脫水密實(shí)成型，經(jīng)常壓、高壓兩次蒸汽養(yǎng)護(hù)而制成的一種細(xì)長空心等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件。與其它樁型相比，PHC樁主要有以下特點(diǎn)：
　　1．樁身強(qiáng)度高：PHC樁均采用C80以上的混凝土，采用先張法預(yù)應(yīng)力制作，因而承壓力高，能抵抗較大的抗裂彎矩。具有較強(qiáng)的工作性能，樁身能在嚴(yán)劣的施工環(huán)境下保持完好，大大減少裂樁，斷樁事故的發(fā)生。
　　2．PHC樁由專業(yè)廠家大批量自動化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
　　3．PHC樁穿透力強(qiáng)，足夠的壓力下，可穿越較厚的砂質(zhì)土層，確保樁端嵌固于較好的持力層。
　　4．靜壓施工時，施工現(xiàn)場簡潔，無污染、無噪音，能保障文明施工。
　　5．由于PHC樁的單樁承載力相對較高，其環(huán)形截面所耗混凝土量較少，因而單位承載力造價最省。
　　近年來，PHC樁憑借其自身優(yōu)點(diǎn)，在工程中得到廣泛應(yīng)用。但是，在設(shè)計(jì)和施工過程中也常遇一些較難確定的因素，值得研究和探討。
二、PHC樁應(yīng)用中的主要問題
　　 （一）樁基單樁豎向承載力的確定問題
　　 根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定靜壓PHC樁的單樁豎向極承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，可按下式估算：
　　 Quk=Q sk+Qpk=μp∑qsikli+qpkAp （1）
式中μp—樁身周長；
　　 qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
li—樁側(cè)第i層土的厚度；
　　 qpk———樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
　　 Ap—樁端面積。
　　 根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94），樁數(shù)不超過3根的樁基，基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值為：
　　 R=Qsk/rs+Qpk/rp （2）
　　 而對于樁數(shù)超過3根的非端承樁復(fù)合樁基，宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應(yīng)，其復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為：
　　 R=ηsQsk/rs+ηpQpk/rp+ηcQck/rc （3）
式中 Qsk、Qpk—分別為單樁總極限側(cè)阻力和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
　　Qck—相應(yīng)于任一復(fù)合基樁的承臺底地基土總極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
　　ηs、ηp、ηc—分別為樁側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)，樁端阻群樁效應(yīng)系數(shù)、承臺底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)；
　　rs、rp、rc———分別為樁側(cè)阻抗力分項(xiàng)系數(shù)、樁端阻抗力分項(xiàng)系數(shù)、承臺底土阻抗力分項(xiàng)系數(shù)。
　　在實(shí)際工程中，相當(dāng)數(shù)量的樁基基樁數(shù)都會超過3根，按公式（3）的適用條件，雖然規(guī)范給出了ηs、ηp、rs、rp、rc等系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，但基樁是端承樁還是非端承樁，卻不好判斷。由于地質(zhì)情況千差萬別，建筑場地土層分布不均勻、土層厚薄不一、持力層埋深起伏大以及壓樁先后順序等因素的影響，使得同一承臺的各基樁，有的可能表現(xiàn)為端承型特征，有的表現(xiàn)為摩擦型特征。因此，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值如何計(jì)取，才能較為準(zhǔn)確，有待完善。
　　（二）樁身結(jié)構(gòu)豎向承載力設(shè)計(jì)值的確定問題
　　按國標(biāo)，樁身結(jié)構(gòu)豎向承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式為：
　　 Rp=Apfcψc （4）
　　而按福建及其他一些地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，則考慮預(yù)壓應(yīng)力的影響，樁身結(jié)構(gòu)豎向承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式為：
　　　 Rp=Apfcψc-0.34Apδpc （5）
　 式中，Ap—為樁身橫截面面積；
　　　 fc—為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
ψc—為工作條件系數(shù)；
δpc—為樁身截面混凝土的有效預(yù)加應(yīng)力。
　　對于公式（4）和公式（5）中的工作條件系數(shù)ψc，目前還沒有能建立一個很理想的試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥鼍_試驗(yàn)來確定，因此各地的理解不同，取值也不盡相同。按《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》（GB50007-2002）中預(yù)制樁取為0.75，國際《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（03SG409）中取為0.7，上海標(biāo)準(zhǔn)取為0.6～0.7，而福建標(biāo)準(zhǔn)取0.6～0.75，并且還考慮了樁身有效預(yù)加應(yīng)力的影響。這樣，就會造成各地管樁生產(chǎn)廠家出品的管樁，給出的力學(xué)性能指標(biāo)存在差異，給設(shè)計(jì)選擇與施工選購帶來不吻合的現(xiàn)象,尤其是在省際交接地區(qū)。如，因?yàn)檫\(yùn)輸成本的關(guān)系，廣西梧州地區(qū)所用的PHC管樁，通常都從廣東購進(jìn)，即管樁生產(chǎn)制作按廣東標(biāo)準(zhǔn)，而設(shè)計(jì)有可能按國標(biāo)或廣西區(qū)標(biāo)選取，標(biāo)準(zhǔn)不同，得出的力學(xué)指標(biāo)也不同。因此，有待進(jìn)一步研究，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
　?。ㄈ┦┕そK壓力問題
　　施工終壓力應(yīng)大于單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（Quk）且不致樁身破壞，又能確保樁身穿越不良土層進(jìn)入合適的持力層，使樁底嵌固良好。
　　目前PHC管樁施工中較多采用靜壓壓樁法，而靜壓壓樁一般采用抱壓或頂壓，以抱壓為主。抱壓壓樁力對樁身產(chǎn)生的橫向力比頂壓壓樁力的一般大30%～50%，過大的抱壓力將使樁身產(chǎn)生豎向裂縫。在抱壓壓樁力作用下，管樁內(nèi)側(cè)壁在力的作用點(diǎn)處產(chǎn)生拉應(yīng)力，外壁在力的作用點(diǎn)處產(chǎn)生遠(yuǎn)大于C80混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的拉應(yīng)力，致使管擴(kuò)開。因此，為了保證樁身不受損壞，通過限制壓樁力來控制頂壓力和抱壓力。允許的最大抱壓壓樁力和頂壓壓樁力計(jì)算公式如下：
　　Pjmax≤0.45（fce-δpc）AP
　　Pfmax≤1.1 Pjmax
式中
　　Pjmax—允許的管樁最大抱壓壓樁力；
　　Pfmax—允許的管樁最大頂壓壓樁力；
　　fce—管樁離心混凝土抗壓強(qiáng)度。
但是，在實(shí)際施工中，由于壓樁的擠土效應(yīng)，一定數(shù)量的基樁壓入后，土體中應(yīng)力顯著提升，后壓樁的樁基豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk隨入土基樁數(shù)增加而不斷增大，為使每根基樁都達(dá)到終壓條件，壓樁力也應(yīng)跟隨變化。所以施工終壓力該取多少為宜，需要收集大量的資料收據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
（四）常見的施工問題
　?。?）允許施工終壓力下，樁端達(dá)不到持力層。壓樁的擠土效應(yīng)，或者樁端持力層的覆土很厚，致使施工時Quk＞Pfmax，都會出現(xiàn)基樁樁端達(dá)不到持力層的情況，處理的方法一般是采用預(yù)鉆孔取土。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94），預(yù)鉆孔沉樁，孔徑約比樁徑小50～100mm，深度宜為樁長的1/3～1/2。進(jìn)行預(yù)鉆孔時，孔徑應(yīng)按規(guī)范嚴(yán)格控制，但取土深度較難把握，按規(guī)范的1/3～1/2樁長，基樁往往達(dá)不到終壓條件。因此，需要積累一定的施工數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)地質(zhì)情況綜合分析，才有可能較準(zhǔn)確地確定滿足終壓條件的預(yù)鉆孔取土深度。
　?。?）同一承臺相鄰基樁樁底標(biāo)高相差過大。造成這種情況的原因很多，也很復(fù)雜，壓樁的擠土效應(yīng)、預(yù)鉆孔取土深度取值不當(dāng)、持力層面起伏變化過大等因素，都會引起樁端參差不齊。相鄰基樁樁底標(biāo)高差異過大，樁底高的基樁樁端應(yīng)力對低樁端的基樁產(chǎn)生側(cè)向影響是肯定的，問題在于這種差異值達(dá)到多少時，影響才會產(chǎn)生，而且影響有多大，因涉及的因素很多，目前無法界定和估算，需要進(jìn)行研究和完善。否則，機(jī)械地一律采用周邊補(bǔ)樁的辦法來處理，顯得依據(jù)不足，也使工程造價提高，造成浪費(fèi)。
　?。?）樁頂短接樁。這種情況，一般都在基坑開挖后進(jìn)行，所以接樁質(zhì)量不易保證，對結(jié)構(gòu)抗震也極為不利。
三、結(jié) 語
盡管預(yù)應(yīng)力混凝土高強(qiáng)（PHC樁）有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)和施工中，仍然存在承載力確定依據(jù)不統(tǒng)一、施工終壓力取值難確定及相鄰基樁端標(biāo)高差異引發(fā)的影響界限不明確等問題，有待于進(jìn)一步研究和完善。
【參考文獻(xiàn)】
[1]建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）．
[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）．
[3]預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（03SG409）．
[4]預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜壓施工規(guī)程（DB45/T36-2002）．
[5]先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（閩02G119）．