淺談PHC樁在工程設計、施工中應注意的一些問題

李玉汕

(福建省建筑輕紡設計院  350001)

一、前言

    近些年來，隨著我國繹濟建設的不斷發展，預應力高強混凝士管樁(PHC樁)，作為種新的樁型，在我國廣大地區以驚人的速度得到推廣、應用。經過多年的工程實踐，我國對PHC樁的設計、施工及其質量控制也取得了較為成熟的經驗，我國有些省份還編制了PHC樁的標準設計圖集。這種樁型不但在民用建筑，還在工業建筑等相關行業得到推廣應用，為什么能在短短數年內得到如此快速發展．就其原因，該樁型的優點主要表現如下幾點：

    1.施工現場噪聲低、震動小、施工現場文明、無需砂石、水泥、無泥漿污染：

    2.單樁承載力高，樁身砼強度等級C80，具有高強性能、耐打、穿透力強；

    3.施工方便、速度快、工期短、運輸方便、接樁快速、由于在工廠預制利用先進的生產工藝和設備、質量容易控制、直觀：

    4.由于在工廠生產．有多種不同規格．不同長度，可供選擇，對不同地質條件，適應性強，其單方造價比實心砼預制樁和沖(鉆)孔灌注樁低。

    雖然PHC樁具有上述優點，但在工程設計和施工中仍然存在許多問題，特別是在某些地質條件下并不適用，如深厚飽和軟上中擠土效應，持力層上部存在一定厚度的硬夾層土諸如較為常實的砂土、孤石、碎卵石時的沉樁問題等等。

二、設計施工中應考慮的一些問題

    1.持力麒選擇

    樁端持力層選擇的一般原則是：

    a.具有一定埋深和厚度的硬粘性土、中密狀態以上的砂土、碎卵石層、全風化巖層、強風化巖層；

    b.當持力層下存在軟弱下臥層時，樁尖以下硬持力層厚度≥4d(d一樁徑)[1]；

    c.當持力層以上土層中存在厚度較大的硬夾層如密實砂土、碎卵石層時，可以采用預引孔解決。

    2.沉樁方法選擇

    目前施工 PHC樁，可采用錘擊法和靜壓法。當采用錘擊法施工時，樁錘的大小、應根據工程地質條件、樁的種類，樁的密集程度，單樁豎向承載力及施工條件等因素綜合考慮，并盡量應用重錘低擊的原則，以提高錘擊貫入效果，降低樁身錘擊碰力，減少樁身損壞，終孔可根據持力層巖性，以控制最后貫入度20-50mm/10擊。當采用靜壓法施工時，壓樁機，應按照設計要求的總重量配足壓重，其所配夾具應具有足夠的剛度和硬度,夾片內的圓弧與樁徑應嚴格匹配，夾具在工作時，夾片內側與樁周應完整貼合，呈面接觸狀態，且應保證對稱向心施力，嚴防點接觸和不均勻受力，施上沉樁控制標準應以到達的樁尖持力層，最終壓樁力為主要控制指標，終壓力可根據場地十層的地質情況按l.5-2.0倍單樁豎向承載力特征值取值。當樁端位于中壓縮性粘土，粉質粘土，且持力層臥以上為軟弱上時，終壓力取小值，當管樁穿過有定厚度的硬夾層或以堅硬粘土，密實的碎卵石，砂土作為持力層時，終壓力可取大值，當樁端位于一般土層時，可取中值。

    目前在城市市區為降低噪音、震動，多以靜壓沉樁為主，在郊外，當場地表層新近填土較厚。或持力層以上土層中存在厚度較大的硬夾層時，可選錘擊沉樁法施工。

    3.樁基擠土效應

    PHC樁屬擠土樁．沉樁過程中會對樁周土體及其相鄰建筑物產生重要影響，主要表現有以下幾個方面：

    a.使樁周土體產生位移．過量的土體位移會對臨近建筑物，構筑物，地下旨線產生不利影響．導致墻體開裂，傾斜、道路開裂、隆起、管線彎曲、斷裂等，同時造成對先期沉入的樁的偏移，翹曲，接樁處斷裂．較大的土體垂直隆起造成先期沉入樁的上浮，形成懸樁；

    b.在樁周土體中形成較大的超靜孔隙水壓力，降低土的不排水抗剪強度，促使樁周鄰近土體因不排水而破壞：

    c.沉樁時，樁對樁周土體產生攏動，尤其對于具有一定結構強度的軟粘土，土體的原始結構被破壞，其工程性質較沉樁前有較大的改變，土的強度降低。隨著時間的推移，由于土體的觸變效應和超靜孔隙水壓力的消散，土體強度會有所提高。為了防止以上問題的出現，可采取以下措施：

    a.合理安排打樁順序：一般采用先深后淺，先長樁后短樁，先大徑后小徑，先施工大承臺樁后施工小承臺樁，先中間后兩邊，先內后外的原則：

    b.控制打樁速率，特別是在軟土地質條件下，更要控制日打樁數量；

    c.采用頇鉆孔，為了防止樁間的擠土效應太大，或土質太硬而使樁身較短，施工中往往采用引孔壓樁的工藝，即先鉆比管樁略小規格的鉆孔，深度是樁長的(2/3 I)L，然后將管樁沿預鉆孔壓下去一這樣可緩解土壓力，減輕可能產生的超靜孔隙水壓力；

    d.挖槽或鉆孔取土，減少擠土效應，一般可在打樁場地外圍挖防擠(防震)溝：

    e.設置排水砂井或塑料排水板以消除部分超靜孔隙水壓力，藏少擠士現象：

    f.壓樁過程中應加強鄰近建筑物，地下管線的監測、監護。

    4.接樁的質量控制

    上下節樁拼接成整樁時，宜采用鋼端板焊接接樁，當每節樁樁項沉至距地面0.5-l.Om時，即可進行接樁,接頭強度不應小于管樁樁身強度、管樁焊接前應檢查上下端是否清理干凈，焊接時最好兩個焊工同時進行，先在坡口圓周上對稱點焊4-6點，焊接道數不少于3道，內層焊渣必須清理干凈以后方可施焊外層，焊縫應飽滿連續，焊縫高度以將端板周圍的U型焊縫接口焊滿為直。為保證焊縫質量，掉縫應在自然條件下冷卻8分鐘以上，方可繼續沉樁，嚴禁用水冷卻或立即沉樁。當沉樁最后樁頂標高高于設計標高，應進行截樁．樁頂嵌入承臺內深度為50-100mm，截樁應用截樁器，嚴禁用大錘橫向敲擊，沖撞、嚴禁用壓樁機行走推力強行將樁折斷。截樁后，可將承臺連接鋼筋插入營樁內，爾后灌注C30微膨脹細石砼，一般樁芯砼長l500mm，配≥6Φ16連接縱向鋼筋，Φ8@100箍筋，以加強樁芯砼與樁身的整體連接，當場地新近填土較厚時，宜適當加長樁芯砼。當樁頂標高低于設計標高時，根據現場實際情況，可用人工挖孔樁進行接樁．對于抗拔樁，應將樁本身的縱向鋼筋全部錨入承臺內，樁長應預留該部分長度。

    5.斷樁處理

    當場地衰層為新近填士較厚，由于壓樁機行走不慎，極易引起樁產生橫向裂縫而斷裂，或由于樁基動測發現樁在淺部存在明顯缺陷或嚴重缺陷，均應在斷裂部位用PHC樁環形切割機切割．或采取工具鋼套箍，緊箍在切口下部樁身上，再沿套箍鑿出一道溝槽，然后再進行擴大，切斷。截樁后對下部樁再進行二次動測，若余下樁動測結果屬于Ⅰ、Ⅱ類樁，即可按人工挖孔樁的形式進行接樁。

三、PHG樁存在的一些問題

    PHC樁雖然較其他樁型．具有很多優點．但筆者認為該樁型仍存在以下幾方面問題．值得探討與進步改進完善。

    1.當地下水或土壤對砼或鋼結構或砼結構中的鋼筋具有強腐蝕時，由于PHC樁管壁較薄，不應采用；當地下水對砼或鋼結構或砼結構中的鋼筋具有中等腐蝕或弱腐蝕時，在工程上通常對樁身、端頭板及其連接件采用涂刷瀝青或環氧樹脂的辦法，但在沉樁過程中，防腐涂料往往被土壤刮失，效果甚微，嚴重影響樁的使用壽命。

    2.當樁尖持力層為起伏較大的巖層．其界面坡度大于10％，特別是持力層以上土層為深厚軟弱土時，樁尖無法嵌入巖層，其在水平力作用下易打滑，因此不應采用PHC樁。

    3.PHC樁由于樁壁較薄，承受水平荷載能力差，在水平力作用下容易產生橫向裂縫，甚至斷裂，在深基坑開挖中由于開挖高差等原因引起土體變形造成管樁的橫向裂縫，因此該樁型不宜用于高樁承臺基礎，也不宜用于承受水平力較大的低樁承臺基礎，特別是承臺底面定范圍內存在軟弱土層，極易引起樁的斷裂，失穩。

    4.當PHC樁穿過定厚度的硬夾層如密實的碎卵右、砂土，需要考慮硬上層厚度越大沉樁就越困難．錘擊應力或壓樁力就越大，當樁沉入碎石，卵石或強風化基巖時，需要考慮沉樁時樁身承受較高的錘擊壓力或壓樁力，在施工中,往往可能在抱壓部位產生豎向裂縫，過度的錘擊或靜壓可能使樁身出現裂縫而破壞。

    5.在沿海地震區，地層上部存在深厚淤泥等軟弱土層．樁的長細比L/d>80，且單樁的接頭數量多于3個，應慎用PHC樁。

四、結束語

    PHC樁因具有單樁承載力高．單價低，現場施工文明、無污染、無噪音、樁身質量可靠，使用方便、靈活；施工進度快，周期短，適用性廣等諸多優點．近年來在我國廣大地區得到飛速發展，但它存在沉樁過程容易引起樁身斷裂，抵抗術平荷載能力差，防腐蝕問題較難解決等缺點。因此我們在設計，施工過程中，應根據所建建筑的上部結構特點，荷載情況、工程地質條件、現場場地情況等綜合考慮，選好樁的型號，樁殳持力層，沉樁方法，安排好打樁順序，控制接樁質最．以確保樁基的施工質量，最大限度地發揮PHC樁的各種優點。

參考文獻：

[1]JGJ94—94，建筑樁基拄術規范[s]

[2]DBJTl3-57，先張法預應力高強混凝土管樁[s]

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)