“工”字形異形截面樁的工程設計及應用

蘇琳琳

“工”字形異形截面樁的工程設計及應用

蘇琳琳

預制樁因其施工快速，施工質量可靠的特點，在工程中得以廣泛應用。方樁性能好，但造價高；管樁省材、造價低，但其水平承載力極低。而異形截面樁是將常規的樁截面做成異形截面，利用其橫截面周長大的特點，增加摩擦型樁的單樁豎向承載力。廣西隆安某項目采用“工”字形截面樁作為工程樁。本文結合這一工程實例，對異形截面樁進行深入應用研究。

一、工程設計實例

1.工程概況

廣西隆安某項目為四層框架結構，房屋高度14.9米。矩形平面（16.5x26.6），平面規則、豎向構件連續，利于抗震。地區抗震設防烈度為7度（0.15g），場地類別為Ⅱ類。

場地地基由填土①和黏土②-1、黏土②-2層組成。填土①層：回填時間超過10年，基本完成自重固結，可以提供一些樁側摩阻力，qsik=25kPa，層厚4.5～9.2m；黏土②-1層，呈堅硬～硬塑狀態，qsik=86kPa，qpk=2200kPa，層厚1.8m～7.7m；黏土②-2層，呈硬塑～可塑狀態，qsik=70kPa，qpk=1500kPa，勘察未揭穿該層。

2.基礎設計

選擇靜壓預制樁方案，以黏土②-1或黏土②-2層作為樁端持力層。采用工字形截面450x450x190x130，如圖1。結合場地土層條件，考慮預制樁制作及施工方便，在不接樁的情況下，充分發揮樁摩擦力，最后確定設計樁長11米。

按《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）第5.3.5條，估算出本項目的單樁豎向承載力特征值為767 kN，設計取值700kN。采用PKPMJCCAD軟件基礎布置如圖2。承臺下布樁，共65根樁。

圖1 異形樁截面

圖2 基礎布置圖（共65根樁）

二、“工”字形異形樁與方樁、管樁在本項目中的應用比較

1.三種截面的幾何及力學特性對比分析

圖3 三種截面

表1 幾何及力學特性表

可見，工字形樁擁有截面周長長、較大的主截面慣性矩的幾何及力學特征優勢。

2.三種樁截面在本項目中的基礎應用設計

在本項目場地，采用上述三種截面，按樁基規范JGJ94-2008第5.3.5條，針對同一勘探孔點（取最不利點）、相同樁長（11米），得到不同的單樁豎向承載力標準值R：

表2 三種不同截面形狀的單樁豎向承載力標準值

用400x400方樁（R=570Kn）和閉口管樁（Φ400、R=448Kn），采用PKPMJCCAD軟件分別對本項目進行基礎設計，基礎布置如圖4、圖5。

圖4 方樁基礎布置圖（共77根樁）

圖5 管樁基礎布置圖（共94根樁）

3.三種樁截面在本項目中基礎應用的造價比較

對三種樁型的基礎（樁+承臺）分別進行了預算，其工程總造價如下表：

樁型 基礎總造價 對比工字形異形樁 367658元 1方樁AZH-40-11A 421013元 1.15管樁PHC400A95 420535元 1.14

從對比看到，相同設計條件下，本項目采用“工”字形截面樁時，基礎（樁+承臺）的總造價最低。與預制方樁和管樁比較，采用“工”字形截面樁基礎造價降低了14～15%。因目前尚是試驗和技術創新階段，當這一技術工藝成熟，成為工廠化的產品，相信異形樁的單價會隨之下降，其技術經濟效應將明顯。

三、異形樁的應用前景

異形樁是在普通灌注樁和靜壓樁基礎上發展起來的一種較有前途的新樁型，也是一種節能節材的新樁型。異形樁截面樁側摩擦力大，是經濟可行的摩擦樁，同時也擁有較大的主截面慣性矩，獲得較大的主截面慣性矩，可把它應用于基坑支護，成為一種新型的支護樁型。

（作者單位：廣西建筑科學研究設計院）