【正文】 摩阻力為主導(dǎo)端樁承摩擦樁。廣東沿海特別是珠江三角洲廣大地區(qū)，基巖埋藏較淺，約 10～ 30m，且基巖風(fēng)化嚴(yán)重，強(qiáng)風(fēng)化巖層較厚，其上一般還有一層風(fēng)化殘積土。這樣的工程地質(zhì)條件，最適合預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用。廣東已應(yīng)用 3000 多萬(wàn)米管樁， 70%～ 80%是以強(qiáng)風(fēng)化巖土層作為樁端持力層。此外還有淤泥軟土地區(qū)，如廣 州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，強(qiáng)風(fēng)化巖層埋深一般為 20m 左右，其上只有 2～ 3m 硬塑粘土，再起上就是 10 多米厚的淤泥軟土，一根 20m 左右長(zhǎng)的管樁，上部 16～ 17m 只錘擊幾下就沉下去，只有在最后 2～ 3m才有較多的錘擊數(shù)，但只要管樁樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層 1～ 3m，這種地質(zhì)條件下，仍能獲得較高的設(shè)計(jì)承載力。 管樁一般可打入強(qiáng)風(fēng)化巖層 1～ 3m，但很難打入中風(fēng)化巖層，更不可能打入微風(fēng)化巖層，這是應(yīng)用管樁的一個(gè)基本概念。按照廣東習(xí)慣，強(qiáng)風(fēng)化巖層以標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)〉 50 來(lái)判斷，管樁一般可打入 N=50～ 70的中風(fēng)化巖層中。當(dāng)有意選用預(yù)應(yīng)力管樁時(shí) ，應(yīng)多進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，各土層均應(yīng)測(cè)試一次以上，其中遇到砂夾層、殘積土層，每 2m 左右測(cè)試一次，擬選作持力層每 1m左右測(cè)試一次。遇標(biāo)貫擊數(shù)大于 100 擊的土層時(shí)，可不再往下測(cè)試，但鉆孔深度仍應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定。管樁施工技術(shù)人員如能分析地質(zhì)勘察成果，對(duì)保證管樁的施工質(zhì)量大有益處。 預(yù)應(yīng)力管樁有如下優(yōu)點(diǎn)： 11 。由于管樁樁身混凝土強(qiáng)度高，并可打入密實(shí)的砂夾層及強(qiáng)風(fēng)化巖層，樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層或密實(shí)的砂層后，經(jīng)過(guò)劇烈的擠壓，樁尖附近的強(qiáng)風(fēng)化巖層或密實(shí)的砂夾層已不是原來(lái)的狀態(tài)，樁端承載力可 比原狀提高80%～ 100%，所以管樁頂設(shè)計(jì)承載力比同樣直徑的沉管灌注樁和鉆孔灌注樁取的高，如 ф500～ 100 管樁最高設(shè)計(jì)承載力用到 2700kN,相當(dāng)于 ф600 和 ф700 的鉆孔灌注樁。 。由于管樁外徑規(guī)格多，單樁承載力可從 600kN 開(kāi)始到4500kN，既適用于多層建筑，也適用于 50 層以下的高層建筑，在同一建筑物中，還可采用不同直徑的管樁，容易解決布樁問(wèn)題，也可充分發(fā)揮每根樁的承載能力，使樁均勻沉降。 。因?yàn)楣軜稑豆?jié)長(zhǎng)短不同，搭配較 靈活。 。管樁每米造價(jià)比沉管灌注樁貴，但單樁承載力高；管樁單方混凝土造價(jià)比挖孔樁、鉆孔樁高，但持力層比挖孔樁鉆孔樁淺，所以每噸承載力造價(jià)在一般情況下是最便宜的。 ，接樁快捷。 。管樁成樁長(zhǎng)度，短者 5～ 6m，長(zhǎng)者 60～ 70m，可根據(jù)地質(zhì)條件靈活搭配。 、工效高、工期短。尤其是 PHC 樁，從生產(chǎn)到使用的最短時(shí)間只需三四天；一棟 2～ 3 萬(wàn) 2m 建筑面積的高層建筑，一個(gè)月左右便可打（壓）完樁；二三個(gè)星期便可測(cè)試檢查完畢。 （壓），穿透力強(qiáng) 。 ，現(xiàn)場(chǎng)整潔。 。管樁是工廠化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量可靠，加上耐打（壓）性較好，只要按施工要點(diǎn)認(rèn)真操作，成樁質(zhì)量在各種樁基中是最可靠的。 。尤其是采用閉口樁尖，樁長(zhǎng)和裝設(shè)質(zhì)量可用肉眼直接手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，深得業(yè)主放心，也可減輕監(jiān)理工作強(qiáng)度。 預(yù)應(yīng)力管樁也有它的缺點(diǎn)和局限性： ； ，震動(dòng)劇烈，擠土量大，會(huì)造成一定的環(huán)境污染和影響； ，在深基坑開(kāi)挖后截去的余樁較多； 12 。 不宜應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁的地質(zhì)條件 一、 孤石和障礙物較多的地層不宜應(yīng)用 主要原因是容易發(fā)生如下工程質(zhì)量事故： （ 1） 管樁不能全部沉至設(shè)計(jì)持力層，有時(shí)在同一承臺(tái)內(nèi)，有的樁可打至持力層，有的樁打不下去，樁長(zhǎng)相差很多； （ 2） 樁尖接觸到孤石或地下障礙物時(shí)，樁身會(huì)突然偏離原位或大幅傾斜； （ 3） 管樁樁尖破損、樁身折斷和樁頭被打爛。 二、 有堅(jiān)硬夾層時(shí)不宜應(yīng) 用或慎用 有些地區(qū)基巖以上的覆蓋層中，存在著一層或多層堅(jiān)硬夾層。所謂夾層，有些是極密實(shí)的砂層，有些是密實(shí)的卵石層，有些鈣或硅質(zhì)膠結(jié)的礫石、碎石層，還有一些是貝殼巖化的硬夾層或貝殼碎片膠結(jié)層等等。如果這些夾層厚度大且又無(wú)軟弱下臥層，可以考慮作為管樁的持力層。若厚度遇到只有 1 ～ 2m 甚至幾十米，其下又為軟弱層或一般土層，管樁必須穿越這個(gè)夾層直到以下堅(jiān)硬的設(shè)計(jì)持力。但這個(gè)夾層又 很 堅(jiān)硬，標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)有時(shí)大到 100 以上，管樁遇到這類夾層時(shí)，要么貫穿不了，要么破損率相當(dāng)高。此時(shí)可采用鉆孔灌注樁較適宜。當(dāng)存在著 較厚而密實(shí)的砂層或卵石層時(shí)，最好采用試打樁的方法來(lái)判斷打樁的可行性，不宜輕易采用預(yù)應(yīng)力管樁的方案。 在較厚密實(shí)的砂夾層或卵石層中施打預(yù)應(yīng)力管樁，可能會(huì)發(fā)生以下現(xiàn)象和事故： （ 1） 在貫穿砂層的過(guò)程中每米樁的錘擊數(shù)劇增，有時(shí)高達(dá) 400～ 500 擊 /m，一根樁總錘擊次數(shù)超過(guò) 2021 擊，個(gè)別高達(dá) 3000～ 4000 擊，這樣有可能使樁身混凝土產(chǎn)生疲勞破壞。 （ 2） 樁身特別是樁頭的破損率增大，打樁破損率可高達(dá) 10%以上。 （ 3） 有的樁可貫穿砂夾層，而有的樁卻不能貫穿，致使同一承臺(tái)內(nèi)樁持力層不同，樁長(zhǎng)懸殊。 當(dāng)?shù)鼗翆又写嬖谳^厚而迷失的砂夾層 時(shí)，宜選用高強(qiáng)度管樁即 PHC 樁，而且最好選用 AB 類或 B類樁而不宜選用 A類樁。宜選用錐形樁尖甚至開(kāi)口樁尖來(lái)代替常用的十字型平頭鋼樁尖。所選用的柴油錘宜比常規(guī)用的柴油錘大一級(jí)。宜選用ф 500mm 的 PHC 樁來(lái)代替ф 550mm 的 PC 樁。在布樁密集的大承臺(tái)基礎(chǔ)中，宜選用大直徑或厚管壁的管樁，如ф 500100PHC 樁，單樁設(shè)計(jì)承載力約為 2021～ 13 2300kN，ф 500～ 125 厚壁 PHC 樁，單樁設(shè)計(jì)承載力可提到 2400～ 2600kN,而ф600110 PHC 樁，更可高達(dá) 2800～ 3000kN，用ф 500125 厚壁樁 或ф 600 管樁代替ф 500100管樁，用樁數(shù)量可減少，樁間距可增大，樁就容易打下去。遇有棱鏡體狀的砂夾層，施工時(shí)宜先打砂夾層上的樁，后打無(wú)砂夾層的樁，這樣，有可能使管樁都打到設(shè)計(jì)持力層?？傊?，應(yīng)針對(duì)具體情況，在設(shè)計(jì)手段和施工方法上采取一些有效措施，盡可能減少在有夾層的場(chǎng)區(qū)內(nèi)打樁所遇到的麻煩。 三、石灰?guī)r地層不宜應(yīng)用 因?yàn)樵谑規(guī)r上的覆蓋 土 層中，堅(jiān)硬土層或密實(shí)砂層是不多見(jiàn)的，很少可作為預(yù)應(yīng)力管樁的持力層。而石灰?guī)r是水溶性巖石，不存在強(qiáng)風(fēng)化層，基巖表面就是裸露的新鮮巖石，抗壓強(qiáng)度高達(dá) 100MP 以上。在這樣的工 程地質(zhì)條件下，最高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力管樁也會(huì)很快就被打斷，所以應(yīng)當(dāng)嚴(yán)禁以石灰?guī)r作為打入式管樁的持力層。如果石灰?guī)r層上面有合適作管樁持力層的巖土層，則另當(dāng)別論。 四、 從松軟突變到特別堅(jiān)硬的地層中不宜應(yīng)用 大多數(shù)石灰?guī)r地層屬于“從松軟突變到特別堅(jiān)硬的地層”，對(duì)花崗巖、砂巖、泥巖來(lái)說(shuō)，這些巖石類基巖有強(qiáng)、中、微風(fēng)化巖層之分，預(yù)應(yīng)力管樁以這些基巖的強(qiáng)風(fēng)化層作樁端持力層是相當(dāng)理想的。但有些地區(qū)的基巖中沒(méi)有強(qiáng)風(fēng)化層或強(qiáng)風(fēng)化巖層中只有薄薄的幾十厘米，且基巖上的覆土層比較松軟，在這種“上軟下硬、軟硬突變“的工程地質(zhì)條件下打樁，管樁將 輕易穿透覆蓋層后立即碰到中風(fēng)化巖面。這種缺一層強(qiáng)風(fēng)化巖或缺一層所謂的”緩沖層“的工程地質(zhì)條件，是不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁的。 預(yù)應(yīng)力管樁在達(dá)到持力層之前的幾米土層如堅(jiān)硬土層，密實(shí)砂層或強(qiáng)風(fēng)化 巖層 中貫入，是一個(gè)能量聚積的過(guò)程，樁錘敲打以下管樁，管樁就 向 下貫入一下，也就是將樁尖四周和樁底下的土擠壓一下，如此不斷錘擊，不斷貫入，不斷壓實(shí)，最后到達(dá)持力層，滿足承載能力的要求而收錘。在錘擊過(guò)程中，大部分錘擊能量是用來(lái)克服樁周摩擦阻力和壓縮樁底土層，只有一小部分錘擊能量使樁身產(chǎn)生塑性壓縮，因此樁身完整而不破損，如果樁尖穿越軟 弱松土后不是進(jìn)入有彈性的強(qiáng)風(fēng)化巖層而是一下子遇到堅(jiān)硬的中風(fēng)化巖層，那么管樁就會(huì)發(fā)生斷裂。原因就是沒(méi)有這一”緩沖層“，樁尖一下子碰到中、微風(fēng)化的硬巖層，而樁身四周又都是摩擦力很小的軟弱土層，強(qiáng)大的打樁沖擊力會(huì)全部傳向樁尖，并由樁尖處巖面再以波形式反射回來(lái)，使樁身混凝土受壓破壞。 實(shí)際上，基巖上部完全無(wú)強(qiáng)風(fēng)化演出呢過(guò)的情況是比較少見(jiàn)的，在一些厚淤 14 泥軟土地區(qū)，強(qiáng)風(fēng)化巖層較薄的情況卻比較多見(jiàn)。大量的工程實(shí)踐表明：當(dāng)強(qiáng)風(fēng)化巖層厚度小于 50cm 時(shí)，采用打入式管樁的效果與無(wú)強(qiáng)風(fēng)化巖層的效果差不多，所以也不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁 。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)化巖層厚度 2m 以上時(shí)，采用預(yù)應(yīng)力管樁一般是不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題的。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)化巖層厚度只有 ～ 時(shí)，能否采用預(yù)應(yīng)力管樁要具體分析，如果強(qiáng)風(fēng)化巖層上面至少還有 2m 厚的堅(jiān)硬殘積土層，采用預(yù)應(yīng)力管樁也是可行的。如果強(qiáng)風(fēng)化巖層上完全是松軟土層，最好采用其他樁型，若非采用預(yù)應(yīng)力管樁不可，應(yīng)適當(dāng)降低設(shè)計(jì)承載力，或采用靜力壓樁的施工方法。在這樣特殊的工程地質(zhì)條件下施打預(yù)應(yīng)力管樁，關(guān)鍵要控制掌握好最后三陣貫入度和最后一米錘擊數(shù)，總錘擊數(shù)不是一個(gè)控制因素。如果把總錘擊數(shù)也作為一個(gè)施工控制要素，那么，有可能把本來(lái)不應(yīng) 該打破打爛的管樁也打得破爛不堪，造成人為的工程質(zhì)量事故。 靜壓樁簡(jiǎn)介 靜壓樁施工工藝 優(yōu)缺點(diǎn) 隨著人們環(huán)保意識(shí)、工程質(zhì)量意識(shí)的日益增強(qiáng)，尤其是在市區(qū)場(chǎng)地條件狹小和周圍環(huán)境限制的場(chǎng)地越來(lái)越多，錘擊法施工在噪聲等環(huán)保方面的缺點(diǎn)日益突出，為靜壓樁施工提供了廣闊前景，靜壓法施工因具有無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊力等優(yōu)點(diǎn)及適應(yīng)對(duì)綠色巖土工程的要求得以應(yīng)用越來(lái)越普遍。 靜壓法施工是通過(guò)靜力壓樁機(jī)自重及樁架上的配重作反力將預(yù)制樁壓入土中的一種沉樁工藝。早在 20 世紀(jì) 50年代初，我國(guó)沿海地區(qū)就開(kāi)始采用 靜力壓樁法；到 80 年代，隨著壓樁機(jī)械的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)得到進(jìn)一步推廣；到 90年代，壓樁機(jī)實(shí)現(xiàn)系列化，且最大壓樁力大道 8000kN，它既能施壓預(yù)制方樁，也可施壓預(yù)應(yīng)力管樁。適用的建筑物已不僅僅是多層和中高層，也可以是 20 層及以上的高層建筑。 靜壓法通常適用于中高層高壓縮性黏性土層，在基層地區(qū)或礫石分布地區(qū)實(shí)用性較差，因此，當(dāng)樁以基巖、卵礫石為持力層或須穿透一定厚度的卵礫石、砂性土夾層時(shí)，必須根據(jù)樁機(jī)的壓樁力與終壓力及土層分布的形狀、厚度、密度、樁型、樁的構(gòu)造、強(qiáng)度、樁截面規(guī)格大小與布樁形式、地下水 位高低以及終壓前的穩(wěn)定次數(shù)等綜合考慮其適用性。 15 樁在壓入土體時(shí)，樁尖“刺入”土體中，原狀土的初應(yīng)力狀態(tài)受到破壞，造成樁尖下土體的壓縮變形，土體對(duì)樁尖產(chǎn)生相對(duì)阻力，隨著樁貫入壓力的增大，當(dāng)樁尖處于土體所受應(yīng)力超過(guò)其抗剪強(qiáng)度時(shí)，土體發(fā)生急劇變形而達(dá)到極限破壞，土體產(chǎn)生塑性流動(dòng)（黏性土）或擠密側(cè)移和下拖（砂土），此時(shí)，樁身必然會(huì)受到土體的強(qiáng)大法向抗力所引起的樁周摩擦阻力和樁尖阻力的抵抗，當(dāng)樁尖的貫入壓力大于沉樁時(shí)的這些抵抗阻力，樁將繼續(xù)“刺入”下沉；反之，則停止下沉。 一般情況 下，在密實(shí)砂層內(nèi)壓入到一定深度后，阻力增大到一定程度，樁就難以繼續(xù)壓入。但在軟土體的結(jié)構(gòu)，樁尖處土體在擾動(dòng)重塑、超靜孔隙水壓力作用下，使樁周一定范圍內(nèi)土體的抗剪強(qiáng)度大幅度降低，產(chǎn)生嚴(yán)重軟化（黏性土）或液化（松散粉土或粉細(xì)砂），出現(xiàn)土重塑現(xiàn)象，樁側(cè)摩擦力隨之大幅度降低形成滑動(dòng)摩阻，從而可容易的連續(xù)將靜壓樁送入很深的地基土層中。施工中因接樁或其他因素影響而暫停壓樁的間歇時(shí)間的長(zhǎng)短雖對(duì)繼續(xù)下沉的樁尖阻力無(wú)明顯影響，但對(duì)樁側(cè)摩阻力的增加影響較大，樁側(cè)摩阻力的增大值與 間歇 時(shí)間長(zhǎng)短成正比，并與地基土層特性有關(guān)，因此，在 靜壓法沉樁中，應(yīng)合理設(shè)計(jì)接樁的結(jié)構(gòu)和位置，避免將樁尖停留在硬土層中進(jìn)行接樁施工。 壓樁過(guò)程中止后，土體中孔隙水壓力隨時(shí)間的延續(xù)逐漸消散，樁周隨之產(chǎn)生徑向固結(jié)，土的密度增大，導(dǎo)致側(cè)摩阻力恢復(fù)和增加，故一根樁的壓入應(yīng)一次完成，中間停歇時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則當(dāng)樁側(cè)摩阻力恢復(fù)到一定程度后將難以繼續(xù)壓入。 靜壓樁是擠土樁，壓入過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致樁周圍土的密度增加，其擠土效應(yīng)取決于樁截面的幾何形狀、樁間距以及土層性能。 主要優(yōu)點(diǎn) （ 1） 低噪聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染，可以在 24 小時(shí)連續(xù)施工，縮短建設(shè)工 期，創(chuàng)造時(shí)間效益，從而降低工程造價(jià)。 （ 2） 樁的單位面積承載力較高；由于其屬擠土樁，樁打入厚其周圍的土層被擠密，從而提高地基承載力。 （ 3） 樁身質(zhì)量保證和檢查；樁身混凝土的密度大，抗腐蝕性強(qiáng)。 （ 4） 打樁的施工工序比較簡(jiǎn)單，施工工效高，同時(shí)場(chǎng)地整潔、施工文明程度高。 （ 5） 由于送樁器與工程樁樁頭的接觸面吻合較好，送樁器在送樁過(guò)程中不會(huì)左 16 右晃動(dòng)和上下跳動(dòng)，因而可以送樁較深。 （ 6） 施工中由于壓樁引起的應(yīng)力較小，且樁身在施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，樁頭一般都完好無(wú)損，復(fù)壓較為容易。 （ 7） 根據(jù)壓樁力、土質(zhì)特征及施工經(jīng)驗(yàn)，可初步估算單樁極限承載力。 主要缺點(diǎn) （ 1） 預(yù)制樁是擠土樁，施工時(shí)易引起周圍地面隆起，有時(shí)還會(huì)引起已施工 鄰 樁上浮，對(duì)周圍建筑環(huán)境及地下管線有一定影響。 （ 2） 施工場(chǎng)地的地耐力要求較高，在新填土、淤泥土及積水浸泡過(guò)的場(chǎng)地施工易陷機(jī)。 （ 3） 過(guò)大的壓樁力（夾持力）易將樁身（特別是管樁）夾破夾碎，或使樁出現(xiàn)縱向裂縫。 （ 4） 受起吊機(jī)設(shè)備能力的限制，單節(jié)樁的長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)（一般不超過(guò) 10 米）；長(zhǎng)樁需接樁是，接頭處形成薄弱環(huán)節(jié)，如不能保全樁長(zhǎng)的垂直度，則將降低樁的承載能力，甚至還會(huì)在打樁時(shí)出現(xiàn)斷樁。 （ 5） 不易穿透較厚的堅(jiān)硬地層，當(dāng)堅(jiān)硬地層