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靜力壓樁的設(shè)計(jì)及施工探討工學(xué)論文
摘要：本文闡述靜力壓樁的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)靜力壓樁的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行探討，提出靜力壓樁存在的若干問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：靜力壓樁；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)；樁距；終壓力
近年來(lái)，隨著預(yù)制樁的大力推廣和使用，一種新型的靜壓式預(yù)制樁（簡(jiǎn)稱靜壓樁）以其無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)，單樁承載力較高且易控制，施工簡(jiǎn)易、效率高等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。在國(guó)家頒布的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或施工規(guī)范中，靜壓樁被納入預(yù)制樁類，但是，關(guān)于靜壓樁技術(shù)的規(guī)定大多是綱領(lǐng)性的，沒(méi)有作較深入的論述，可操作性仍較差，尤其是廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)施工及驗(yàn)收規(guī)程》（DBJ15—201—91）中，并沒(méi)有提到靜壓樁這種施工技術(shù)，顯然規(guī)范的制訂已明顯滯后。在近幾年來(lái)的工程實(shí)踐中，靜壓樁作為一種新樁種，無(wú)論在設(shè)計(jì)及施工上都存在許多值得探討的問(wèn)題。
1、 工程地質(zhì)條件對(duì)靜壓樁的影響
預(yù)制樁是一種擠土樁，地質(zhì)情況對(duì)成樁的影響很大，特別是靜壓樁穿透各層土質(zhì)的能力。在工程地質(zhì)勘察報(bào)告中，通常提供各層土質(zhì)的N63。5擊數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)，靜壓樁穿透各土層的能力一般可以對(duì)照分析N63。5數(shù)值及樁機(jī)的最大壓樁力來(lái)做一般判斷。大量工程實(shí)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(zhì)土，但對(duì)于地下軟層深厚或者堅(jiān)固的薄夾層（如密實(shí)砂層、強(qiáng)風(fēng)化、礫砂卵石層等）的地質(zhì)則不適用。在工程中，經(jīng)常碰到有關(guān)靜壓樁能否穿透砂層的問(wèn)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(duì)于密實(shí)砂層，當(dāng)厚度不大（通常是小于1。00米）時(shí)，也可以穿越。另外，施工機(jī)械的最大壓樁力對(duì)靜力壓樁穿越砂層的能力也有很大關(guān)系，最大壓樁力小于2400KN的靜力壓樁機(jī)，其穿越砂隔層的能力較為有限，對(duì)于砂層較厚的，現(xiàn)在較為常用的是采用引孔壓入法，通過(guò)引孔，然后采用壓樁力較大的靜壓樁機(jī)，可把樁壓穿5—6M的中密至密實(shí)砂層，如我市已經(jīng)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(jī)把預(yù)制壓穿這一砂層，還有我市現(xiàn)在正在新建的圖書(shū)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(jī)進(jìn)行施工，穿越7M的密實(shí)砂層。因此，使用預(yù)制樁時(shí)必須充分考慮場(chǎng)地有關(guān)的工程地質(zhì)條件及樁機(jī)的機(jī)型。
2、樁端進(jìn)入持力層的深度控制
預(yù)制樁作為摩擦樁或端承樁時(shí)，樁端進(jìn)入持力層的深度應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范要求，才能保證樁的設(shè)計(jì)承載力。
多年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)樁的承載力作了大量研究，也提出過(guò)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(shuō)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(nèi)，當(dāng)樁破壞時(shí)，土的剪切面經(jīng)過(guò)這部位的土層。所以這部分土層的性質(zhì)對(duì)樁的承載力十分重要，大量實(shí)踐證明，樁底上這一段土層對(duì)樁實(shí)際起著嵌固作用，對(duì)樁的側(cè)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(shè)計(jì)選擇持力層時(shí)，應(yīng)注意考慮持力層之上是否有較密實(shí)或堅(jiān)硬的過(guò)渡土層。若預(yù)制樁是通過(guò)軟弱土層后直接到達(dá)堅(jiān)硬的土層，因?yàn)檐浫跬翆訉?duì)樁的側(cè)摩阻力（即嵌固力）很小，故必須加深樁端進(jìn)入持力層的深度。保證樁的承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3、樁距的確定
預(yù)制樁是擠土樁，無(wú)論采用打入式或壓入式，它都需要將原來(lái)土層擠開(kāi)，才能把樁壓入或打入，這樣，原來(lái)的土層除部分被壓縮外，相當(dāng)一部分（特別是飽和水的土層）不能被壓縮，這部分就會(huì)向地質(zhì)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(huì)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(shè)計(jì)上規(guī)定擠土樁的樁數(shù)較多時(shí)，樁的最小中心距不能少于3。5d。而穿越飽和軟土?xí)r更應(yīng)該是4。0d。因此設(shè)計(jì)選好樁型后，應(yīng)首先確定樁距，然后再按上層建筑傳下來(lái)的荷載進(jìn)行配樁，避免把樁布得過(guò)密給施工帶來(lái)較大的困難，甚至導(dǎo)致樁基出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)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(shí)確定停壓的標(biāo)準(zhǔn)，也是終壓樁時(shí)的阻力。它主要由樁端的抗沖剪阻力與樁側(cè)土的動(dòng)摩阻力組成，但不等于靜壓的極限承載力，結(jié)合各地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，它與靜壓樁的承載力標(biāo)準(zhǔn)（RK）存在一定的比例，關(guān)系大致如下：
�。�1）、對(duì)于摩擦樁，一般以樁底標(biāo)高為主要控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，Q=（1—1。3）RK。
（2）、對(duì)于端承樁Q=（2。5—3）RK。
�。�3）樁長(zhǎng)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(zhǎng)大于20M時(shí)：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(guó)家和地方還沒(méi)有制定關(guān)于靜壓樁終壓的控沉標(biāo)準(zhǔn)、不同樁長(zhǎng)、不同樁側(cè)與樁端土質(zhì)情況靜壓樁的控制標(biāo)準(zhǔn)，所以在確定終壓值時(shí)，結(jié)合有關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)是非常必要的，并不是終壓值越大越好。對(duì)于長(zhǎng)徑比較大的樁來(lái)說(shuō)，若終壓力取值過(guò)高，由于樁周土尚未重新固結(jié)，樁側(cè)土的約束力很小，樁頂施壓過(guò)大對(duì)樁身質(zhì)量和樁的接頭等均有害無(wú)利，也是沒(méi)有必要的。本地的做法通常是邀請(qǐng)勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)等有關(guān)部門(mén)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試樁確定具體的終壓標(biāo)準(zhǔn)和控沉標(biāo)準(zhǔn)。
5、靜壓樁的接樁工藝
建筑樁基技術(shù)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(guó)各地具體要求及做法不盡相同，如上海無(wú)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(duì)抗震設(shè)防烈度高，樁的長(zhǎng)徑比較大，接頭一般2個(gè)以上，硫磺膠泥的接頭施工質(zhì)量是否可靠，一直存在很大的意見(jiàn)分歧。從施工現(xiàn)場(chǎng)接樁工藝來(lái)看，采用硫磺膠泥的接頭方法，施工快捷，操作容易，但是對(duì)接頭較多的長(zhǎng)樁，從抗震設(shè)防角度來(lái)看，接頭質(zhì)量是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。針對(duì)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(zhì)量問(wèn)題
靜壓樁的施工質(zhì)量問(wèn)題，有些在施工過(guò)程中就可表現(xiàn)出來(lái)，有些在樁基檢測(cè)和承臺(tái)開(kāi)挖后才能表現(xiàn)出來(lái)。施工過(guò)程中表現(xiàn)出的主要有：樁身（頭）開(kāi)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(yīng)變?cè)囼?yàn)不合格等，這些問(wèn)題有很多是在施工環(huán)節(jié)上造成的。因此施工時(shí)必須做好下列幾個(gè)方面：
（1）測(cè)量放線必須準(zhǔn)確、保證樁位不偏移。
�。�2）樁機(jī)的配重?cái)?shù)量應(yīng)保證足夠，才能確保樁端達(dá)到設(shè)計(jì)要求達(dá)到的持力層。
（3）樁身強(qiáng)度在使用前應(yīng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)外觀不合格（彎曲、凹凸不平，嚴(yán)重崩角，有裂縫等）的樁，堅(jiān)決不用；對(duì)外觀質(zhì)量合格的樁，尚需進(jìn)行回彈抽查。
（4）壓樁前應(yīng)確保樁的垂直度和樁身接頭的焊接質(zhì)量，要保證滿焊并間歇8分鐘進(jìn)行冷卻后方可開(kāi)始?jí)簶蹲鳂I(yè)，上下樁中心必須對(duì)正，保證樁不會(huì)因偏心受壓而出現(xiàn)折樁現(xiàn)象。
�。�5）靜壓樁施工順序應(yīng)合理安排，由于沉樁時(shí)使樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生擠土效應(yīng)；施工時(shí)，可根據(jù)場(chǎng)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(duì)稱前進(jìn)，或自中間向四周進(jìn)行，盡量減少樁的擠土效應(yīng)可能產(chǎn)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(shì)而在幾年都得到了快速發(fā)展，但無(wú)論是設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)還是工程應(yīng)用，都還有不少問(wèn)題需要探討研究，例如樁基礎(chǔ)施工時(shí)終壓力值控制標(biāo)準(zhǔn)和最終復(fù)壓時(shí)樁身下沉標(biāo)準(zhǔn)，樁身接頭及接頭抗震構(gòu)造等等，都需要通過(guò)大量的工程實(shí)踐和深入的理論研究加以分析和解決問(wèn)題。在今后的工作中本人將與業(yè)內(nèi)同行一道不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)，以求進(jìn)一步提高靜力壓樁法技術(shù)的應(yīng)用水平。
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