黃志尚
（廣西城鄉規劃設計院，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，是由專業廠家生產，采用先張法預應力和摻加磨細料、高效減水劑等先進工藝，將混凝土經離心脫水密實成型，經常壓、高壓兩次蒸汽養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境下保持完好，大大減少裂樁，斷樁事故的發生。
2．PHC樁由專業廠家大批量自動化生產，樁身質量穩定可靠。
3．PHC樁穿透力強，足夠的壓力下，可穿越較厚的砂質土層，確保樁端嵌固于較好的持力層。
4．靜壓施工時，施工現場簡潔，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
根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系確定靜壓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《建筑樁基技術規范》（JGJ94-94），樁數不超過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，樁端阻群樁效應系數、承臺底土阻力群樁效應系數；
rs、rp、rc———分別為樁側阻抗力分項系數、樁端阻抗力分項系數、承臺底土阻抗力分項系數。
在實際工程中，相當數量的樁基基樁數都會超過3根，按公式（3）的適用條件，雖然規范給出了ηs、ηp、rs、rp、rc等系數的經驗值，但基樁是端承樁還是非端承樁，卻不好判斷。由于地質情況千差萬別，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，有的可能表現為端承型特征，有的表現為摩擦型特征。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；
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象,尤其是在省際交接地區。如，因為運輸成本的關系，廣西梧州地區所用的PHC管樁，通常都從廣東購進，即管樁生產制作按廣東標準，而設計有可能按國標或廣西區標選取，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生豎向裂縫。在抱壓壓樁力作用下，管樁內側壁在力的作用點處產生拉應力，外壁在力的作用點處產生遠大于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，進行統計分析。
（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《建筑樁基技術規范》（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，孔徑應按規范嚴格控制，但取土深度較難把握，按規范的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據和經驗，根據地質情況綜合分析，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）有諸多優點，但在設計和施工中，仍然存在承載力確定依據不統一、施工終壓力取值難確定及相鄰基樁端標高差異引發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]建筑樁基技術規范（JGJ94-94）．
[2]建筑地基基礎設計規范（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程（DB45/T36-2002）．
[5]先張法預應力高強混凝土管樁（閩02G119）．
