夯扩桩在高层建筑中的应用

资源类型:pdf 资源大小:365.00KB 文档分类:工业技术 上传者:于善波

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【作者】 曾俊容  蓝琼 

【关键词】夯扩桩 技术可行性 静载试验 

【出版日期】2005-04-30

【摘要】通过分析夯扩桩在花都地区应用的技术可行性和经济合理性,结合花都合和新城桩基础工程实例介绍夯扩桩的设计及施工方法,并根据单桩竖向抗压静载试验结果,得出了夯扩桩适用于高层建筑桩基础工程的结论。

【刊名】广东建材

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1 夯扩桩简介 夯扩桩是在沉管灌注桩的基础上,桩端混凝土经过锤击夯 扩形 成扩 大头 来达到 提高 桩端 阻力 和桩承 载力的一种新颖扩底桩。该工艺采用外管和内夯管套合施工法。当沉管达到设计深度后,抽出内夯管,在外管内灌注扩大头混凝土,然后插入内夯管,锤击内夯管,将管内的混凝土夯出管外形成扩大头。扩大头形成后,再浇灌桩身混凝土。拔管时,借助于安装在外管上的振动锤,使得桩身混凝土在振动中成型,弥补了一般沉管灌注桩易产生缩颈、断桩、桩身夹泥等缺陷,从而提高了桩身质量。 夯扩桩适应性强,一般适用于地表下 5~28 米为软弱土层或不均匀软弱土层,而下部有一层性质相对较好的桩端持力层的地质条件。夯扩桩的缺点是噪音大,振动较强,不适应市内施工。 花都 区 的市 郊( 如:镜 湖工 业 区、芙 蓉镇 、北 兴镇 、狮 岭镇 等 ) 第四 系 上部 土 质较 软, 主 要为 素 填 土、软塑~可塑状的粉质粘土或松散状的粉细砂层,下部主要为中粗 砂或砾砂 层,呈稍 密~ 中密 状态,第四 系下 部为土质较好的残积层或基岩。花都地区由于岩性以灰岩为主,故 一般 高 层建 筑 小于 20 层 ,若采 用 复合 地 基(如 :搅拌桩),其承 载力稍低,成桩 质量不太 稳定,地 基沉降量较大,建 筑物最终沉 降量为 20~60mm,且由于 基岩面起伏较大,灰岩地区溶沟、石芽等较发育,若采用管桩则易出现断桩或难以收锤,故花都地区需要寻求一种承载力较高,造价较低,成桩质量好,沉降量较小的桩型。 本文结合夯扩桩的成桩工艺,介绍广州市花都区合和新城(第一 A 期)(2-G01A 及 2-G02A)商住楼桩基工程设计、施工情况。2 工程概况及方案的选择 广 州 花 都 合 和 新 城 ( 第 一 A 期 )(2-G01  mA 及2-G02A)商住 楼,位 于花 都 区 迎宾 大 道 南 侧 ,拟建 建 筑物为 14 层,建筑面积 25934m2,建筑结构为框架结构,基 表 1 场地岩土分层及其主要力学性质指标 沉管灌注桩、预制桩地层代号岩性 状态 分层序号 层厚(m) fak(kPa) Es(MPa) q (kPa) sa q (kPa) pa Qml素填土 松散 1 0.7~3.10 中、粗砂松散 2-11.00~2.80 140 20~25 粘土或粉质粘土 可塑 2-20.60~5.90 170 5.0 30~35 粘土或粉质粘土 硬塑 2-31.80~6.00 220 6.0 35~40 粉土 稍~中密 2-41.40~3.80 160~220 5.5 30~35 中、粗砂中密 2-51.45~6.15 240 30~35 Qal 粉质粘土或粘土 可塑 2-60.90~4.40 180 5.0 30~35 粉质粘土硬塑 2-72.50~2.80 220 6.0 35~40 粉土 中密 2-80.80~2.70 220 6.5 30~35 1500~1800 中、粗砂中密 2-91.20~13.80 260 40~45 3700~4200 砾砂 中密 2-10 4.70~18.70 280 50~55 4000~4500 Qel粉质粘土硬塑 3 0.30~9.20 220 35~40 C 微风化灰岩 坚硬 4 4000础类型为桩基础,要求单桩承载力设计值为 1500kN。 Ra= RU          ⑴ K2.1 工程地质概况 式中: 根据场地勘察钻孔资料,拟建场地岩土分层及其主 Ra—单桩竖向承载力特征值(kN);要力学性质指标见表 1。 Ru—静载荷试验确定的单桩竖向极限承载力;2.2 桩基础方案选择 K—安全系数,取 2; 根据场地岩土工程条件,拟建建筑荷载及建筑物要 也可由经验公式估算单桩竖向承载力:求的 单桩承载 力设 计值 较高,结合 地区 经验 ,可 供选用 Ra= π D2βqpa+πdΣqsiali      ⑵的桩基础类型有预应力管桩和夯扩桩二种方案。 4 预应力管桩单桩极限承载力在 1020kN~2000kN 之 式中:间(根据邻区预应力管桩单桩抗压静载试验资料)从表 D—扩大头计算直径(m);2 中可以看出各桩承载力的 离散度较 大,且单 桩承载力 qpa,qsia—桩端阻力、桩侧阻力特征值(kPa);偏低,Ф400 预应力管桩费用为 165 元 /m,以微风化灰 β—桩 端 土 夯 实 综合 系 数 ,粘 性 土 取 1.1,砂 性 土岩( 分 层 序 号 4)为 持 力 层 ,设 计 桩 长 在 18~25 米 之 取 1.2;间。夯扩桩每米工程造价(不包夯扩桩头造价)Ф580mm li—桩周第 i 土层的厚度(m);为 150~170 元,以 硬 塑 状 粉质 粘 土(分 层 序 号 2~7) d—桩身设计直径(m);为持 力层 ,局部 以中 粗砂( 分层 序号 2~9)或 砾砂(分 2.3.2 扩大头直径层 序号 2~10)为 持 力 层 ,设计 桩 长 为 8~12m,单 桩设 桩端夯扩头平均直径可按下列公式估算:计承载力为 1500kN。通过预算,夯扩桩的工程造价比预 一次夯扩 D1=do H1+h1-c1⑶应力管桩降低 50%左右,故该工程采用夯扩桩。 h1 姨 表 2  临近工程预应力管桩静载试验结果汇总表 二次夯扩 D2=do H1+H2+h2-c1-c2 ⑷ h2试验 入土 单桩承 单桩极 最大 残余 承载力 姨 桩径桩号 桩长 载力设 限承载 沉降量 沉降量 设计值对应 mm 式中: # m 计值 kN 力 kN mm mm 沉降量 mm D1、D2—第一次、二次夯扩扩大头平均直径; 1 Φ400 20.0 850 1020 64.13 62.08 3.57 3 Φ400 20.0 850 1530 71.17 67.74 3.04do—外 管 内 径 , 外 管 内 径 一 般 取 桩 径 减 去 20~ 4 Φ400 19.0 850 1190 73.86 69.10 3.19 25mm; 5 Φ400 23.0 850 ≥1700 6.63 3.47 2.05H1、H2—第一次、二次夯扩工序中外管灌注混凝土高 6 Φ400 20.5 850 1190 83.94 79.50 3.01 度; 7 Φ400 19.0 850 1400 75.15 70.09 8 Φ400 18.0 850 1360 65.28 63.94 1.68h1、h2—第一次、二次夯扩工序中外管上拔高度,一 9 Φ400 19.0 850 ≥1700 5.40 2.10 1.51 般取 h1、h2 为 0.8~1.2m;10 Φ400 23.0 850 ≥1700 4.17 2.70 1.37C1、C2——第一次、二次夯扩工序工中内外管同步下11 Φ400 19.0 850 1800 68.87 63.9912 Φ400 19.0 850 ≥1700 5.15 1.37 1.602.3 夯扩桩的设计计算 根据 场地 地质资 料和 建筑 物上 部荷载 对桩 承 载力的 要求确 定桩 径为 Ф580,以 硬塑 状粉质 粘土( 分 层序号 2~7)为桩基础的持 力层,局 部以中粗 砂( 分层序号2~9)或砾砂(分层序号 2~10)为桩基础的持力层,桩长为 8~12m。2.3.1 单桩竖向承载力 单桩竖向承载力按下式计算- 50 -沉至离桩底的距离,可取 C1、C2 值为 0.2m(见图 1)。2.3.3 确定夯扩次数 在计算夯扩头的投料高度 H 时,一般考虑以一次夯扩达到所需的夯扩头直径。在施工过程中,当沉管达到设计的 持力 层, 而最 后三阵 的贯 入度 达不 到设计 要求时,才进行二 次夯 扩。一 次夯 扩的 收锤 标准为 :最 后三阵,每阵十锤 ,每阵的 贯入度 <10cm;二次夯扩 的收锤标准为:最后三 阵,每阵 十锤,每 阵的贯入 度在 10~25cm;第二次夯扩投料高度一般取 H2= H1。 2 32.3.4 确定桩身混凝土强度 本工程按 C25 的要求配制桩身混凝土。2.3.5 桩身配筋 纵 筋 采 用 6Φ14,箍 筋 采 用 Φ6、间 距 200~300mm的螺旋筋。每隔 2m 设一道 φ12 的焊接加劲箍筋。2.3.6 确定桩的中心距 一般情况下取 3.5d。2.3.7 各承台的桩数根据各柱的荷载确定 本工程 H1 取 2.50m,h1 取 1.20m,桩长取 8.00m,采用一次夯扩,根据以上公式计算单桩竖向承载力特征值Ra=1650kN,满足设计要求。4 基桩检测结果 根据中华人民共 和国行业 标准 《建筑基 桩

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