黃志尚
（廣西城鄉(xiāng)規(guī)劃設計院，廣西 南寧 530022）

【摘 要】文章就在預應力高強混凝土管樁（PHC樁）應用中，設計和施工遇到的問題進行了分析和探討。
　　【關鍵詞】PHC樁；應用；問題；探討
【中圖分類號】 TU473.13;TU753.3 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1007-7723（2005）12-0138-02

【收稿日期】2005-09-23

一、前言
　　預應力高強混凝土管樁，即PHC樁，是由專業(yè)廠家生產(chǎn)，采用先張法預應力和摻加磨細料、高效減水劑等先進工藝，將混凝土經(jīng)離心脫水密實成型，經(jīng)常壓、高壓兩次蒸汽養(yǎng)護而制成的一種細長空心等截面預制混凝土構件。與其它樁型相比，PHC樁主要有以下特點：
　　1．樁身強度高：PHC樁均采用C80以上的混凝土，采用先張法預應力制作，因而承壓力高，能抵抗較大的抗裂彎矩。具有較強的工作性能，樁身能在嚴劣的施工環(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，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，在工程中得到廣泛應用。但是，在設計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)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系確定靜壓PHC樁的單樁豎向極承載力標準值時，可按下式估算：
　　 Quk=Q sk+Qpk=μp∑qsikli+qpkAp （1）
式中μp—樁身周長；
　　 qsik—樁側第i層土的極限側阻力標準值；
li—樁側第i層土的厚度；
　　 qpk———樁端極限端阻力標準值；
　　 Ap—樁端面積。
　　 根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-94），樁數(shù)不超過3根的樁基，基樁的豎向承載力設計值為：
　　 R=Qsk/rs+Qpk/rp （2）
　　 而對于樁數(shù)超過3根的非端承樁復合樁基，宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應，其復合基樁豎向承載力設計值為：
　　 R=ηsQsk/rs+ηpQpk/rp+ηcQck/rc （3）
式中 Qsk、Qpk—分別為單樁總極限側阻力和總極限端阻力標準值；
　　Qck—相應于任一復合基樁的承臺底地基土總極限阻力標準值；
　　ηs、ηp、ηc—分別為樁側阻群樁效應系數(shù)，樁端阻群樁效應系數(shù)、承臺底土阻力群樁效應系數(shù)；
　　rs、rp、rc———分別為樁側阻抗力分項系數(shù)、樁端阻抗力分項系數(shù)、承臺底土阻抗力分項系數(shù)。
　　在實際工程中，相當數(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，單樁豎向承載力設計值如何計取，才能較為準確，有待完善。
　　（二）樁身結構豎向承載力設計值的確定問題
　　按國標，樁身結構豎向承載力設計值的計算公式為：
　　 Rp=Apfcψc （4）
　　而按福建及其他一些地區(qū)標準，則考慮預壓應力的影響，樁身結構豎向承載力設計值的計算公式為：
　　　 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度設計值；
ψc—為工作條件系數(shù)；
δpc—為樁身截面混凝土的有效預加應力。
　　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模型做精確試驗來確定，因此各地的理解不同，取值也不盡相同。按《建筑地基基礎規(guī)范》（GB50007-2002）中預制樁取為0.75，國際《預應力混凝土管樁》（03SG409）中取為0.7，上海標準取為0.6～0.7，而福建標準取0.6～0.75，并且還考慮了樁身有效預加應力的影響。這樣，就會造成各地管樁生產(chǎn)廠家出品的管樁，給出的力學性能指標存在差異，給設計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，因為運輸成本的關系，廣西梧州地區(qū)所用的PHC管樁，通常都從廣東購進，即管樁生產(chǎn)制作按廣東標準，而設計有可能按國標或廣西區(qū)標選取，標準不同，得出的力學指標也不同。因此，有待進一步研究，統(tǒng)一標準。
　　（三）施工終壓力問題
　　施工終壓力應大于單樁豎向極限承載力標準值（Quk）且不致樁身破壞，又能確保樁身穿越不良土層進入合適的持力層，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)側壁在力的作用點處產(chǎn)生拉應力，外壁在力的作用點處產(chǎn)生遠大于C80混凝土抗拉強度標準值的拉應力，致使管擴開。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度。
但是，在實際施工中，由于壓樁的擠土效應，一定數(shù)量的基樁壓入后，土體中應力顯著提升，后壓樁的樁基豎向極限承載力標準值Quk隨入土基樁數(shù)增加而不斷增大，為使每根基樁都達到終壓條件，壓樁力也應跟隨變化。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)，進行統(tǒng)計分析。
（四）常見的施工問題
　　（1）允許施工終壓力下，樁端達不到持力層。壓樁的擠土效應，或者樁端持力層的覆土很厚，致使施工時Quk＞Pfmax，都會出現(xiàn)基樁樁端達不到持力層的情況，處理的方法一般是采用預鉆孔取土。根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-94），預鉆孔沉樁，孔徑約比樁徑小50～100mm，深度宜為樁長的1/3～1/2。進行預鉆孔時，孔徑應按規(guī)范嚴格控制，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，根據(jù)地質(zhì)情況綜合分析，才有可能較準確地確定滿足終壓條件的預鉆孔取土深度。
　　（2）同一承臺相鄰基樁樁底標高相差過大。造成這種情況的原因很多，也很復雜，壓樁的擠土效應、預鉆孔取土深度取值不當、持力層面起伏變化過大等因素，都會引起樁端參差不齊。相鄰基樁樁底標高差異過大，樁底高的基樁樁端應力對低樁端的基樁產(chǎn)生側向影響是肯定的，問題在于這種差異值達到多少時，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，需要進行研究和完善。否則，機械地一律采用周邊補樁的辦法來處理，顯得依據(jù)不足，也使工程造價提高，造成浪費。
　　（3）樁頂短接樁。這種情況，一般都在基坑開挖后進行，所以接樁質(zhì)量不易保證，對結構抗震也極為不利。
三、結 語
盡管預應力混凝土高強（PHC樁）有諸多優(yōu)點，但在設計和施工中，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高差異引發(fā)的影響界限不明確等問題，有待于進一步研究和完善。
【參考文獻】
[1]建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-94）．
[2]建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）．
[3]預應力混凝土管樁（03SG409）．
[4]預應力混凝土管樁靜壓施工規(guī)程（DB45/T36-2002）．
[5]先張法預應力高強混凝土管樁（閩02G119）．