夯扩桩设计及其在工程中的应用

资源类型:pdf 资源大小:269.00KB 文档分类:工业技术 上传者:王文川

文档信息

【作者】 钟金根  周娟  徐俊文 

【关键词】夯扩桩 特性 承载力 施工控制 

【出版日期】2005-04-30

【摘要】该文简要介绍了夯扩桩的工程特性及设计承载力的计算,并提出了在施工时应注意控制解决的常见问题。

【刊名】广东水利水电

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1 夯扩桩工程特性锤击夯扩沉管灌注桩(夯扩桩)是利用内击锤或内夯管与沉管的共同作用,在沉管达到设计持力层深度之后,在管内灌入混凝土进行夯扩,在夯扩能量的作用下迫使灌入管内的混凝土形成了扩大端部分。由于端承载力与桩底面积成正比,所以端部所处的持力层在某种程度上得到了夯实,进而大大提高了桩端的承载力。夯扩桩以桩端扩大头支承为主,桩周摩擦力为辅,根据这一特点,为使这种桩型的长处得以发挥,必须使其扩大头置于特性较好、强度较高的土层中。夯扩桩的桩周摩擦力与普通沉管灌注桩基本相同,但对于压缩性小的土,夯扩效果较差;此外,施工机械的差别、夯击能量的变化、夯扩参数的不同等因素,对桩的承载力影响均很大。夯扩桩一般采用以干混凝土封底的无桩靴沉管方式,具有桩长与桩径可调节、施工准备周期短、造价低等优点。尤其在地基复杂、桩端持力层位置及承载力变化大的地基中,夯扩桩更具优越性。在夯扩桩的发展初期,采用锤击打入式的桩基施工,长度不超过15 m。随着施工桩机的更新与应用,大大减少了拔管阻力,目前夯扩桩施工长度已达30 m。2 夯扩桩的承载力估算由《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94),根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定夯扩桩的单桩竖向极限承载力标准值时,宜按下式计算:Quk = Qsk + Qpk = u ∑qsik li + qpkAp (1)式中 qsik为桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值; qpk 为桩极限端阻力标准值; li为桩穿越第i 层土的厚度; u 为桩身周长; Ap为桩端面积。桩端一次夯扩的扩大头直径为D = d0· (H1 + h1 - C1)·h1 (2)式中 d0为外管内径; H1为第一次夯扩工序中外管中灌注混凝土高度; h1 为第一次夯扩外管上拔高度,可取 H1/2; C1 为第一次夯扩内外管同步下沉至离桩底的距离,可取为0.2 m 。在工程实践中,夯扩头形状受土层的参数影响,常引入扩大头形状系数a,其值可取为0.8~1.2。当扩大头为圆球体时,a=1.0;当扩大头为竖向椭球体时,a<1.0;当扩大头为横向椭球体时,a>1.0。如《武汉市夯扩桩设计施工技术规定》(WBJ1-10-1993) 中, 一次夯扩头直径计算公式为 D = a1 · d0 ·(H1 + h1 - C1)·h1 , 在这个公式中即考虑了夯扩头直径计算修正系数a1。对二级以上建筑的夯扩桩桩基单桩竖向承载力标准值,还应根据静力触探、标准贯入和经验参数等估算,并参照地质条件相同的试桩资料综合确定,当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时,应由现场静载荷试验确定。采用静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准时,在同一条件下的试桩数量不宜少于总数的1%,且不应少于3根,工程总桩数在 50 根以内时不应少于2根。3 夯扩桩施工控制夯扩桩的施工除了按施工技术规范进行外,从设计的角度应重点控制以下几个环节:①灌料高度H1、H2,它是扩大头直径大小的物质基础;②对双管同步下沉的 h1、C1 值,应严格控制其施工误差在0.1 m以内;③冲击动锤锤重、锤落距及最后贯入度。受各种因素影响,夯扩桩在施工中常会碰见一些不可预见问题,具体表现及处理办法如下:1) 管内进水止淤失效产生原因: ①止淤干混凝土量不足; ②内管底板直径偏小与外管内径的间隙过大。处理办法: ①添足止淤干混凝土量; ②加大内管底板直径。2) 地面隆起产生原因: ①桩间距过小; ②桩长过短; ③地基中孔隙水压力不易消散。处理办法: ①调整桩间距,减少桩数; ②调整设计桩长; ③采取塑料板或砂井等排水方法以降低孔隙水压力。3) 钢筋笼下沉和笼顶低于设计标高产生原因: ①钢筋笼预留长度不够; ②混凝土超灌量不够; ③桩身混凝土塌落度过大。处理办法: ①积累施工经验,做好试成桩 (下转第73页)工作,较准确地掌握混凝土超灌量和钢筋笼高度; ②掌握好混凝土塌落度。4) 钢筋笼上浮产生原因: ①混凝土中粗骨料粒径过大; ②钢筋笼箍筋间距过密; ③钢筋笼制作质量不好。处理办法: ①控制好粗骨料粒径不大于40 mm; ②对钢筋笼调整箍筋间距,控制好制作质量。5) 桩身缩颈产生原因: ①拔管过快或内夯管未压在混凝土上; ②桩间距过小; ③混凝土塌落度不好。处理办法: ①控制好拔管速度、内夯管匀速下压; ②调整桩间距或跳打; ③控制好混凝土塌落度。6) 断桩产生原因: ①桩间距过小; ②混凝土初凝后,在桩附近堆放重物或车辆行走; ③混凝土塌落度过小,形成脱空。处理办法: ①跳打:跳打须待相邻桩达到设计强度的 70%以上进行; ②注意保护现场; ③增大混凝土塌落度。7) 夯扩困难产生原因: ①进入持力层过深; ②投料高度 H过大,拔管高度h过小。处理办法: ①调整进入持力层的深度; ②减少投料高度或增大拔管高度或增加夯扩次数。4 工程实例江西省新余市某8层商住楼,工程地质勘察揭示拟建场地各地层工程特性自地表向下依次为:层1为素填土,松散较软,承载中密,层厚>12 m,fak =280 kPa,qsik =60 kPa,桩端极限端阻力标准值为2 500 kPa。根据地质资料分析对比,基础决定采用锤击夯扩沉管灌注桩,桩端持力层选用层4中砂层,混凝土 C25,设计桩径377 mm,一次夯扩后扩大头的直径 D≥650 mm,计算单桩竖向极限承载力标准值如下:Quk= Qsk + Qpk = u ∑qsik li + qpkAp=π0.377×(40×3.6+50×3.2) +π0.652 ×2500/4= 360+830 = 1 190 kPa单桩竖向承载力设计值R = Quk/γsp =1190/1.75=680 kPa工程实际设计中桩基采用C25 混凝土,以中砂层为持力层,桩身长约11 m,桩身配纵筋6 12,螺旋箍筋 6@250,加劲箍筋 12@2000,桩顶1.0 m范围内箍筋加密 6@150 。通过经济分析,采用夯扩桩比普通桩基可节约投资 20%~30%,并且缩短了施工周期。竣工后通过沉降观测,最大沉降量为18 mm,沉降差也满足规范要求。5 结语1) 夯扩桩类比同类型桩基更能最大发挥承载力作用,且施工周期短,节约投资。2) 对于压缩性小的土(如可塑状粘土),夯扩效果差;此外施工机械的差别、夯击能量的变化、夯扩参数的不同等因素,对桩的承载力影响较大。3) 夯扩壮操作工艺较复杂,工序较多,对施工的技术参数控制较严,宜由成熟的专业队伍施工,并不断总结经验。夯扩桩设计及其在工程中的应用@钟金根$新余钢铁有限责任公司设计院!江西新余338001 @周娟$新余钢铁有限责任公司设计院!江西新余338001 @徐俊文$新余钢铁有限责任公司设计院!江西新余338001夯扩桩;;特性;;承载力;;施工控制该文简要介绍了夯扩桩的工程特性及设计承载力的计算,并提出了在施工时应注意控制解决的常见问题。[1] JGJ94-94,建筑桩基技术规范[S]. [2] 史佩栋,等.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社.

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