錘擊式沉管灌注樁以其諸多優(yōu)點,成為多層住宅、綜合樓的首選樁型。但其自身也存在一些缺陷和在設(shè)計施工中難以操作的指標,灌注樁沉管貫入度的控制便是其中之一。本文通過工程實例,介紹錘擊式沉管灌注樁貫入度設(shè)計的一般方法,指出存在問題,初步分析問題原因,提出解決問題的實用方法。
一、問題的提出
一般認為,樁的貫入度與其極限承載力有直接關(guān)系。貫入度通常依據(jù)現(xiàn)有的打樁動力公式結(jié)合當?shù)爻晒?jīng)驗確定。但灌注樁沉管的貫入度與樁承載力的關(guān)系是否可以用簡單的經(jīng)驗公式確定,或者簡單地套用當?shù)爻晒?jīng)驗,以及貫入度是否為一項控制性的設(shè)計指標,對于這些問題,筆者認為有必要作進一步的探討。
目前,采用灌注樁的一般是9層以下的二級建筑物。由于國家規(guī)范對二級建筑物沒有規(guī)定要進行現(xiàn)場試驗確定單樁承載力,而是“應(yīng)根據(jù)靜力觸探、標準貫入、經(jīng)驗參數(shù)等估算,并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料,綜合確定”,因此這類建筑很少在設(shè)計施工前進行樁的現(xiàn)場試驗,設(shè)計人員依據(jù)現(xiàn)有的打樁動力公式結(jié)合當?shù)爻晒?jīng)驗確定貫入度。在施工時,對于以摩擦為主的摩擦樁,大多數(shù)情況下沉管達不到設(shè)計要求的貫入度,此時通常采用四種方法解決:1)加深樁長;2)復打樁;3)擴大樁徑;4)加樁。每種方法(有時兩種、三種方法同時采用)都會增大工程量,增加成本。當工程驗收時,單樁承載力檢驗合格,證明設(shè)定的貫入度沒有問題,又可作為經(jīng)驗被采用。因此,如何把握貫入度,對于工程的安全性、經(jīng)濟性都有較大意義。
二、單樁豎向承載力的計算
1、荷載傳遞機理樁在荷載作用下,樁身上部首先受到壓縮,一部分荷載往下部樁身傳遞,另一部分則在樁與樁周土之間形成摩阻力。當荷載分級逐步加到樁頂時,樁身上部受到壓縮而產(chǎn)生相對于土的向下位移,與此同時,樁周表面受到土的向上摩阻力,樁身荷載通過樁周摩阻力傳遞到樁周土層中去,致使樁身荷載和樁身壓縮變形隨深度遞減。隨著荷載的增加,樁身壓縮量和位移量增加,樁身下部的摩阻力隨之進一步發(fā)揮出來。當樁周摩阻力全部發(fā)揮達到極限狀態(tài)后,若繼續(xù)增加荷載,則荷載量將全部由樁端土承擔。樁的這種傳遞理論,是符合靜壓試樁實際的,且已為許多樁的荷載試驗所證實。
2、單樁豎向極限承載力標準值單樁豎向極限承載力標準值按下式計算:Rk=u∑qsikli+qpkAp(1),式中Rk——單樁的豎向承載力標準值;qpk——極限端阻力標準值;Ap——樁身橫截面面積;u——樁身周邊長度;qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值;li——按土層劃分的各段樁長。
貫入度的設(shè)計一般依據(jù)現(xiàn)有的打樁動力公式,主要有格爾謝凡諾夫公式、工程新聞修正公式、海利公式和廣東打沉管灌注樁公式等。上述經(jīng)驗公式是根據(jù)功能原理和實驗推導出來的,適用對象為預制樁(包括鋼管樁);而灌注樁與預制樁在施工方法上有很大區(qū)別,如果套用上述經(jīng)驗公式設(shè)計灌注樁的貫入度,顯然不恰當。在工程實踐上,這種方法往往過于保守,結(jié)果使工程成本增加。