靜壓樁的壓樁力與承載力關系分析
摘要：隨著人類對環保意識的不斷增強，靜壓法將逐漸取代錘擊法，而靜壓預應力管樁具有能承受較大的負荷、質量穩定、造價低等優點，近年來在國內很多地區得到廣泛應用，本文結合中山固萊爾陽光板有限公司廠房A,B工程靜壓樁樁基檢測不合格問題，清楚靜壓樁的壓樁力和承載力關系的重要性，分析靜壓樁施工的機理，探討了靜壓樁的壓樁力與承載力關系。
關鍵詞：靜壓樁、壓樁力；承載力
引言：靜壓法施工是使用施工機械將混凝土預制樁壓入土層中的一種施工方式，以這種方式進行施工的樁被稱為靜壓樁。與其它樁相比，靜壓樁的優點很多，諸如施工無振動、無噪音，適宜在精密儀器用房、危房及河口堤岸附近地區施工。在施工過程中，可實時顯示和記錄壓樁阻力，可對整個施工過程進行定量觀察；還可以控制終壓值，對單樁承載力進行預估。
一、清楚靜壓樁的壓樁力和承載力關系的重要性
靜壓預應力管樁（以下簡稱靜壓管樁）施工終壓力和豎向極限承載力的關系是施工單位和設計單位十分感興趣的問題，確定靜壓樁豎向極限承載力與施工終壓力的經驗公式主
要有以下兩種用途：一是在設計初步或開工前試樁階段估算單樁豎向承載力特征值（作為輔助方法和補充手段）：已知樁的終壓力（Pze）樁的入土深度及樁周土質情況，可以很快估算出該樁的豎向極限承載力（Qu），從而可求得該樁的豎向承載力特征值Ra；二是選擇施工用的壓樁機、確定終壓控制標準（一種簡便的初估手段）：已知樁的入土深度（根據工程地質資料預估）土質情況及樁的豎向承載力特征值，可很快求得需要的終壓力，因此，弄清靜壓管樁施工終壓力和豎向極限承載力的關系，對靜壓樁的進一步推廣應用有著重要意義。
二、靜壓樁的壓樁力與承載力關系
由靜壓樁的沉樁機理及承載機理，靜壓樁的壓樁力與極限承載力之間存在著某種數學關系。據《建筑樁基技術規范》JGJ94—2008[5]規定的方法，根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系確定單樁豎向極限承載力的標準值，計算如下：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp（1）
式中：qsik—樁側第i層土的極限側阻力標準值；qpk—極限端阻力標準值；li—樁穿越第i層土的厚度；u—樁身周長；Ap—樁身截面積。
由上述論述，靜壓樁在壓入過程中需要克服的力包括壓樁端阻力和樁側動摩阻力，故
而，靜壓樁的壓樁力終值Pend應該是壓樁端阻力與動側摩阻力兩者之和。用公式可作如下表示：Pend=mQpk+nQsk（2）
其中：Qpk—樁端阻力；Qsk—樁側阻力；m—樁端阻力折減系數；n—動摩擦力與靜摩擦力的比值。
為了尋求壓樁力終值與靜壓樁承載力終值之間的關系，選取了若干工程實例進行比較研究，當m值取0.82，n值取0.43時，最符合工程的實際情況。
從（2）式來看，成樁后的單樁承載力中，當樁端承載力Qpk所占比例大于34.4%時，則沉樁阻力以樁端阻力為主，當樁側摩阻力Qsk占比例大于65.6%時，沉樁阻力以動側摩阻力為主。總之，在樁基施工時，可根據勘查報告所提供的地基土性質預估單樁極限承載力，再將預估單樁樁端極限承載力Qpk和樁側摩阻力Qsk代入式（2）式推得壓樁力，從而作為樁基施工時確定壓樁力及沉樁設備的參考依據。
以上關系式表明，如果樁尖持力層為粘性土層，靜壓樁壓樁力值與承載力值的數值比應控制在 0.82～0.43 之間。這就是說，預制樁的壓樁力與承載力之間的比值應介定于有限的范圍之內，不能無限增大，也不能隨意縮小。如果超出了這一特定范圍，應及時查明原因，施工人員在施工中也要謹慎，積極采取措施來保證工程施工的安全和質量。從有關資
料來看，在同一土層中，樁的壓樁力變化幅度很小，樁尖阻力以克服樁體沖剪土體向下穿透時的樁端阻力為主，壓樁時所記錄的壓樁力值可以證明這一點。壓裝力值與深度的遞增沒有直接的關系，當樁尖達到土層的分界面時才會發生相應的變化。在靜壓預制樁樁基工程中，由于工期比較緊迫，往往未經試樁和靜載荷檢測就進行施工，這時候就需要重視壓樁機的選型問題。在實際工程中，大型樁機不夠經濟，小型樁機的壓樁力又不足，難以滿足設計要求。因此，我們可以先計算出壓樁力，然后據此選擇合適的樁機。
三、案例分析
3.1項目概述
本工程為框架二座5層廠房：廠房A:11096.52㎡,廠房B:9964.6㎡。本工程原設計采用靜壓預制預應力管樁￠400*95AB型PHC樁，Ra=1200KN，樁凈長預計為23-26米，樁端持力層為（2-4）圓礫，進入深度≥1米，總樁數395根。中山固萊爾陽光板有限公司廠房A,B工程靜壓樁樁基檢測不合格問題的處理。
3.2事件描述
本工程于2016年4月28日開始試壓樁，配有320型靜樁機，當試樁的廠房B 29號樁終壓力達到2800KN時，并復壓無沉降跡象，達到設計要求的穩壓條件，實際樁長才16.2米,
未達到設計要求樁長,經設計單位核對勘察報告,該深度所屬的圓礫層可選作持力層,可繼續施工。樁基礎14天后全部施工完畢，全部入土深度為16米左右，終壓值2800KN。于2016年5月26日做高應變檢測時，廠房A共做11條，其中一類樁2條，二類樁9條，不合格原因為承載力不足，未達到設計要求。
3.3原因分析
根據壓樁記錄廠房A的入土深度最長20米左右，最短16米左右，廠房B的最長22米，最短只有13米左右，根據地質資料，該深度為圓礫層，靜壓樁不能穿透為正常現象，對于檢測反映樁承載力不足問題，因為靜壓樁承載力由摩擦力和端承力組成，摩擦力方面，因樁入土深度過短，摩擦力不足，端承力方面，初步懷疑壓樁過程中因樁機前后行走，互相擠壓影響造成部分樁位上浮現象，導致檢測時該部分樁端承載力不足。
3.4解決方案
經各責任主體協商，于2016年6月18日進場錘擊樁機，錘重6.2T,對廠房A55號樁進行接樁進行復打,按設計要求最后三陣錘每陣貫入度小于4㎝的標準試打,在原17米的基礎上打至26.6米,達到原設計要求,達成協議,采取以下方案處理:1、經各責任主休協商同意，不再擴大檢測。2、本工程所有樁位采用6.2T錘復打，對于樁頭完整的，采用焊接接樁；對于樁頭
不完整的，按廢樁處理，按設計變更補樁。處理完成后，按規范進行大小應變檢測樁承載力及樁身質量，滿足設計及規范要求。
四、結語
靜壓樁的壓樁力主要與樁端土的抗沖剪阻力、側壁動摩阻力有關，一般來說，端承樁的壓樁力與承載力的比值要較摩擦樁的大。靜壓樁的壓樁力和承載力之間的相關性可以進行定量估算，如果是同一工程，可以通過靜壓樁的壓樁力和樁端土的端阻力推算出單樁承載力。以持力層為粘性土為例，其壓樁系數一般在0.50～0.70之間，方樁的長徑較小及液性指數較大的時候壓樁系數則比較小，反之則偏大。為了確保安全，壓樁系數不能小于0.50。因此，對二者的關系進行研究，可以為靜壓樁的合理、安全施工提供參考。
參考文獻
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