探析高強預(yù)應(yīng)力管樁在多高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用

探析高強預(yù)應(yīng)力管樁在多高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：經(jīng)過近幾年的實踐，高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（ＰＨＣ）以其樁身混凝土強度高，適應(yīng)性廣，耐沖擊性能好，穿透力強，具有承載力高，抗彎抗裂性能好，施工快捷、方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，耐久性好等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于高層建筑基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：樁 預(yù)應(yīng)力 基礎(chǔ)設(shè)計

一、前　　言
　　經(jīng)過近幾年的實踐，高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（ＰＨＣ）以其樁身混凝土強度高，適應(yīng)性廣，耐沖擊性能好，穿透力強，具有承載力高，抗彎抗裂性能好，施工快捷、方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，耐久性好等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于高層建筑基礎(chǔ)。
二、工程概況
　　增城市婦幼保健院門診大樓，占地面積約550平方米，呈“▃”字形，共計九層。首層樓高5.0米，為侯診大廳；二～九層為各門診科室，層高二層3.5米，天面層設(shè)有水池、洗衣房。結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)。該建筑物按規(guī)范規(guī)定為二級建筑物，抗震等級為三級，抗震設(shè)防烈度為6度。場地為舊房拆除地，并已清理成平整的場地。
三、場地工程地質(zhì)狀況
　　通過鉆探揭露，場區(qū)上部為第四系覆蓋土層，下伏為震旦系片麻巖風化層。第四系覆蓋土層由人工堆積，沖積和殘積層組成，厚度可達30－40米，土質(zhì)均勻。
地層由上至下分別為：
　　（１） 雜填土：灰白色，濕，軟弱，由粉土堆填，屬高壓縮性土，工程性能差，層厚4.6米。
　�。ǎ玻� 粘土：磚紅色，花斑狀，可塑，質(zhì)純，粘滑。屬中壓縮性土，工程性能差，層厚1.3~4.9米。
　�。ǎ常� 細砂：土黃色，飽水，松散，含大量粉粘粒。層厚6.1~7.0米。　　　　　　　　　　　　　　
　�。ǎ矗� 粉質(zhì)粘土：灰色，粘滑，軟塑，為沖擊土。屬中壓縮性土，工程性能差，層厚1.2～2.5米�！�
　�。ǎ担� 粉砂：灰黑色，松散，飽和，總體略軟弱，局部為粉土。屬中壓縮性土，工程性能差，層厚1.7～4.7米。
　　（６） 礫砂：土黃色，飽水，中密－密實，含細礫石：0.2－0.5厘米大小，呈次圓次棱角形，成分以石英、硅質(zhì)巖為主，含量差別大（10%－ 70%）�？勺鳛槎鄬咏ㄖ�樁端持力層，層厚7.3~11.9米。
　�。ǎ罚� a、砂質(zhì)粘性土：灰褐色，稍濕－濕，以硬塑為主，上部較軟，往下漸硬，底部近風化花崗巖，原巖結(jié)構(gòu)清晰，含砂量不大，含親水礦物，遇水易軟化、膨脹。為較為理想的樁端持力層，層厚大于4.1米。b、ZK2鉆孔揭露為砂質(zhì)粘性土：褐黃色，稍濕－濕，硬塑－堅硬。花崗巖全風化形成的未經(jīng)搬運的殘積土。底部為全風化巖。為較為理想的樁端持力層，該層未揭示。
　　本場地地貌簡單，地形平坦，無不良地質(zhì)現(xiàn)象，屬二類場地；場地水對混凝土無侵蝕性。地基各土層承載力參數(shù)列于表１。
表1
土 層 號 巖 土 名 稱 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 標　　貫
N63.5
qsk (kPa) qpk (kPa)
②-1 粘土 20 11.00
②-2 細砂 20 4.80
③ 粉質(zhì)粘土 30 16.50
④ 粉砂 50 31.30
⑤ 砂砂 38 2600 41.60
⑥ 砂質(zhì)粘土 35 2500 17.30
⑦ 全風化花崗巖 80 2800 57.00
四、基礎(chǔ)方案
　�。ǎ保� 本工程選用高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（ＰＨＣ），直徑為D=400，壁厚為125，C80高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身容許承載力為［Ｒ］＝1800kPa，承載力標準值Rk=1800kN，樁長約17~20米，以沖積沙礫層為樁端持力層，樁端進入持力層1.0米。接樁采用焊接，樁頭錨入承臺內(nèi)100，在樁頭內(nèi)插入4Ф22,長2.0米，其中1.0米。錨入樁內(nèi)并澆C30混凝土封堵。
　�。ǎ玻� 單樁承載力的確定：高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁單樁豎向承載力是按樁身額定強度來確定，利用經(jīng)驗公式進行估算，通過現(xiàn)場靜荷載試驗確定。管樁因管樁外徑、壁厚、混凝土強度等級等因素而承載力不同。樁身額定強度，上�！兜鼗�基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DBJ08-11-89采用了美國UBC和ACI的計算公式形式，樁身結(jié)構(gòu)強度按下式驗算：
σ≤(0.20～0.25)R－0.27σpc
式中σ　　 樁身垂直壓應(yīng)力，單位同R；
　　　　　　R 邊長為20cm的混凝土立方體試塊的極限抗壓強度；
　　　　　 σpc 　樁身截面上混凝土有效預(yù)加應(yīng)力。
　　　　　 我國管樁生產(chǎn)廠家流行的算式是套用日本和英國的公式，即
　　　　　　　　　　Rb＝1/4(fc－σpc )·A
式中Rb管樁樁身額定承載力；
　　　　　　　　　 fc　　　管樁樁身混凝土設(shè)計強度，如C80時，取fc＝80Mpa；
　　　　　　　　　 σpc　　樁身有效預(yù)壓應(yīng)力；
　　　　　　　　 　 A　　　樁身有效橫截面積。
　　　　　 廣東建設(shè)實業(yè)集團公司副總工王離高工提出了華南地區(qū)管樁單樁豎向承載力標準值的經(jīng)驗公式：
　　　　　　　　　　Rk=100NAp UpΣqsiLi
式中Rk 管樁豎向承載力標準值；
　　　　　 N　 　樁端處強風化巖的標貫值；
　　　　　 Ap　 樁尖（封口）投影面積；
　　　　　 Up　 　管樁樁身外周長；
　　　　　 Li　 　各土層劃分的各段樁長；
　　　　 qsi　　 樁周土的摩擦力標準值，按GBJ7-89規(guī)范附錄十五所列數(shù)值的上限（高值）取用，強風化巖的qs值取150kPa。
公式適用范圍：（１）管樁樁尖必須進入N≥50的強風化層，當N＞60時，取N=60；（２）當計算出來的Rk大于樁身額定承載力 Rb 時，取Rk為額定承載力Rb 。由于管樁單樁豎向承載力設(shè)計值在3500kN以下，因此多數(shù)工程都是以靜荷載試驗來確定其承載力。 單樁承載力根據(jù)廣東省《預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（征求意見稿）估算。
　　　按照該規(guī)程公式：
　　　　　　　　　　Rk=rsusqsiLi rpqpAp
　式中Rk 單樁承載力標準值（kN）；
　　　　　 rs　 　 樁周土摩擦力調(diào)整系數(shù)；
　　　　　 us　 　 樁身周長（m）；
　　　　　 qsi　 　 樁周土摩擦力標準值(kN/m2)；
　　　　　 Li　 　 各土層劃分的各段樁長(m)；
rs　 　 樁端土承載力調(diào)整系數(shù)；
qp　 　 樁端土承載力標準值(kN/m2)；
　　　　 Ap　　 樁身橫截面積(m2)。
（３） 由于工期較緊，而且附近有已完成的相似的基礎(chǔ)工程可參考，
　　所以采用按照華南地區(qū)經(jīng)驗公式計算所得的單樁豎向承載力Rk=1800kN作為本工程所采用的單樁承載力。在打樁過程中采用PDA應(yīng)變作為輔助觀察，以有效的控制樁的貫入度，進而保證質(zhì)量。由于該工程地處城區(qū)，又是醫(yī)院，不適宜進行打入式施工，故采用YZY-240靜力壓樁機入樁施工，以樁長為主、按設(shè)計

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