搜档网
当前位置:搜档网 › 桩基础若干问题的探讨包括桩基础设计实例--论文定稿

桩基础若干问题的探讨包括桩基础设计实例--论文定稿

摘要

桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造,是最古老、最基本的一种基础类型,也是目前土木工程中利用最为广泛的一种,高层建筑占到70%以上。在工程的前期设计当中,利用土木工程力学方面的知识进行合理的桩基础设计是很重要、很有基础性意义的工作。如何选择合理的桩基础形式,对于保证安全,节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。而在后期将设计变现的施工过程中,按施工方法,桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。再细分,桩的施工方法超过300种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日新月异。本文就以下几方面对桩基础设计中值得注意的问题进行探讨:桩基础加固;某具体工程的桩基础设计;桩基础施工应注意的问题及未来的发展方向,以寻求实际中更好的桩基础方案。

关键词:桩基础、设计实例、桩基加固、施工操作、发展趋势

一.定义、特点简介

(一)简介

桩基础是由桩和承台构成的深基础。由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中,桩基础应用广泛。

(二)特点

(1)桩支承于坚硬的(基岩、密实的卵砾石层)或较硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力层,具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力,足以承担高层建筑的全部竖向荷载(包括偏心荷载)。(2)桩基具有很大的竖向单桩刚度(端承桩)或群刚度(摩擦桩),在自重或相邻荷载影响下,不产生过大的不均匀沉降,并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。(3)凭借巨大的单桩侧向刚度(大直径桩)或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力,抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载,保证高层建筑的抗倾覆稳定性。(4)桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩,在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下,桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力,从而确保高层建筑的稳定,且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等,其适用条件和要求在《建筑桩基技术规范》中均有规定。

桩基础可以采用不同的材料(木、现场灌注;打入法、压入法),可以支撑在不同的土层中,可以作为各类工程结构物的基础(建筑物的低桩承台、桥梁或码头的高桩承台),因而其受力性状各不相同,承载能力相差悬殊,施工工艺和设备极其多样。桩基技术极为复杂,发展空间相当广阔,成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力分支领域,50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果,成为我国工程建设的有力支柱。

二.某工程桩基设计实例

本人所在四川某地的一高层建筑工程,该工程楼层为地上20层,建有地下室1层。

(一)工程地质条件

由专业勘察机构得出相关勘察报告:

al)

(1)填土(Q

4

该层为建筑垃圾及粘性素填土,厚度为2—7.5米,力学性能较差,埋深5.0米以下的粘性素填土建议承载力特征值为70

kP。

a

al)

(2)粉质粘土(Q

4

软塑状,中压缩性,分布不均匀,承载力特征值为150

kP,埋藏深,不选

a

作基础持力层。

al)

(3)粉质粘土(Q

3

硬塑状,中压缩性,厚度大于2.50米,承载力特征值为223

kP,不选作基

a

础持力层。

al)

(4)细砂(Q

3

中密状,厚度0.6-1.8米,承载力特征值为280

kP,不选作基础持力层。

a

al)

(5)粘土(Q

2

硬塑状,低压缩性,承载力特征值为295

kP,个别孔缺失,埋藏深,不选

a

作基础持力层。

al)

(6)细砂(Q

2

该层厚度较大,承载力特征值仅为240

kP,埋藏深,不选作基础持力层。

a

al)

(7)圆砾(Q

1

该层呈中密状,厚度大于5米,场地内分布稳定,承载力特征值为350

kP,

a

可作为该高层建筑良好的基础持力层。

al)

(8)粘土(Q

1

kP,可该土层呈硬塑状,低压缩性,厚度大于2米,承载力特征值为315

a

作为该场地高层建筑物基础持力层的下卧层。

al)

(9)砾砂(Q

1

kP,可作为该建筑该土层呈中密状,厚度达4.60米,承载力特征值为360

a

物基础持力层的下卧层。

综上所述,该工程为二级工程,场地为二级场地,地基属二级地基,岩土工程勘察登记为二级。

(二)各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数 如下表: 力学 指 标 土层 名称 厚度(m )

承载力 特征指值f k (Kpa)

预制桩q sik (Kpa )

人工挖 孔桩q sik (Kpa )

预制桩q pk (Kpa)

人工 挖孔桩

q pk (Kpa) 重度 γ

(k/m 3

)

压缩模量

si E ()a MP

1填土 4.6 70 20 20 19 2粉质 粘土 0.5 150 56 56 400 800 20 85 3粉质 粘土

2.8

223 67 67 900 1800 20 93 4细砂 1.0 280 58 58 1800 3200 27 139 5粘土 0.9 295 58 58 900 1800 20 78 6细砂 4.0 240 67 67 1100 1200 20 139 7圆砾 8.6 350 110 110 2400 3500 27 180 8粘土 2.3 315 67 67 1400 2200 20 78 9砾砂 7.8

360

120

120

1800

3000

25

167

表2—1各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数

(三)基础方案设计计算

该大楼长74.6m 宽60.5m 。为框架结构,层高3.0m ,共20层,可知该场地类型为C 类。

(1)风荷载力计算

1 楼高:H=20×3.0=60m

2 柱子最大承担上部荷载面积s=6.9×4.2=28.98

3 单根柱子承担在房屋自重产生的荷载为P=28.98×20×18=10432.8KN

4 风引起的荷载计算

0k z s z w βμμω=

k ω——风荷载标准值 z β——Z 高度处风振系数

s μ——风荷载体型系数 z μ——风荷载高度变化系数 0ω——基本风压()2kN m

根据建筑规范查得九江0w =0.35 1.35z μ= 1z β= 迎风面:0.8s μ= 背风面:0.5s μ=- 则由此产生的荷载为:

w k =1×(0.8+0.5) ×1.35×0.35=0.614 KN/m 2

由标准值转为设计值:

1.4w k =1.4×0.614=0.860 KN

则风荷载产生的剪力为:

V=w k H*L=0.860×60×6.9=356KN

风荷载产生的力矩:

2211

0.860 6.96010681.222

k M L H KN m w ==???=?

由于该排有四个柱子且惯性矩(I)都相等故 每根柱子承担的剪力:

1

4

V=1356894KN ?= 每根柱子承担的力矩:

11

10681.22670.344M KN m =?=? (2)桩型选择和持力层确定

由上述计算数据结合各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数表,选择圆砾为持力层,为消除负摩阻力影响承台制于2号粉质粘土上,桩径为600×600,预制桩进入持力层深度为5d=3.0m ,桩长11.7m 。 (3)验算单桩承载力

确定单桩竖向极限承载力标准值uk Q

uk sk pk i pk p

sik

Q Q Q u L q A q =+=+∑

sk Q ——单桩极限摩阻力标准值(kN )

pk Q ——单桩极限端阻力标准值(kN )

u ——桩的横断面周长(m ) p A ——桩的横断面底面积(2m )

i L ——桩周各层土的厚度(m )

sik

q ——桩周第i 层土的单位极限摩阻力标准值(a

kP )

pk q ——桩底土的单位极限端阻力标准值(a kP ) ()2

2440.6 2.4()

0.60.60.36()

2.4 2.867 1.0580.967 4.058311024000.362059.9864292

3.9()

p uk u d m A d m Q kN ==?===?==??+?+?+?+?+?=+=

(4)确定桩数及桩布置

确定单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N 及其布置。

假设先不考虑群桩效应,估算单桩竖向承载力设计值R 为:

pk sk s

P

R Q

Q

γ

γ

=

+

R ——单桩竖向极限承载力设计值,kN

sk Q ——单桩总极限侧阻力力标准值,kN

pk Q ——单桩总极限端阻力力标准值,kN

s

γ——桩侧阻力分项抗力系数 p

γ

——桩端阻力分项抗力系数

查表得:s

p

γγ==1.62

2059.9864

1271.5533.31804.81.62 1.62

R kN =

+=+= 按轴力P 和R 估算桩数n 1为:

110432.8 5.781804.8

P n R ===

由于n 1>3,应考虑群桩效应和承台的效应确定R 。

姑且先取桩数n=6根,桩的布置按矩形排列,桩距330.6 1.8a s d m ==?=,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.6m ,布置如图3-3,则承台底面尺寸为:3.0m ×4.8m 。下面按桩数=6,求单桩竖向承载力设计值R :

p

pk

s

sk

c ck

s

p

c

R Q Q Q

ηηηγγ

γ

=+

+

其中:c

ck

ck

A n

q

Q =

2ck k q f =

i e

i

e c c

c c c

c c

A A A A ηηη=+

s

η——侧阻群桩效应系数 p η——端阻群桩效应系数 c

η

——承台土阻力阻群桩效应系数

i c η——承台内区土阻力群桩效应系数

e c η——承台外区土阻力群桩效应系数 c γ——承台土阻力分项抗力系数

ck

Q

——桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值

(kN ),

ck q ——承台底

2

1

承台宽度的深度范围内(m l 5≤),地基土极限抗力标准值,可按《地基规范》中相应的地基土承载力标准值乘以2取值,

(kN );

c A ——承台底地基土净面积(2m )

。 i c A ——承台内区的净面积 e c A ——承台外区的净面积 k f ——承载力特征值,a kP

查表得: 1.62s p γγ== 1.65c γ=

1.07s η= 1.65p η=

0.11i c η= 0.63e c η=

2260520ck a q kP =?=

52014.41069.86

ck Q kN ?==

()()22

4.80.630.610.0814.410.08 4.3i c e

i

c c c A m A A A m

=-?-==-=-=

4.3210.08

0.630.110.26614.414.4c η=?

+?= 2059.98641069.8

1.07 1.260.2661.62 1.62 1.65

R =?+?+

下面验算取6n =是否合适

承台重:

3.0

4.820 1.7612G kN =???= 10432.8612

5.02205

P G n R ++===

故取6根桩可以,确定承台底面尺寸及桩的排列如图:

图2-1 桩的布置及承台尺寸 (5)桩基中各单桩受力验算

单桩所受的平均竖向作用力为:

10432.86121840.72205.06

P G N R kN n ++===<=

桩基中单桩最大受力max N 为:

max 2

1

y i

n

j j M x P G N n x =?+=+∑ y M ——作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y 轴的力矩设计值 i x ——第i 桩至y 轴的距离,m

()max 2

2670.389 1.7 1.81840.72232.6 1.226464 1.8N R kN +??=+

==?

桩基中单桩最小力nin N 为:

2

11840.7391.9=1448.8kN 0y i

nin n i j M x P G N n x =?+=-=->∑

以上二项都满足要求 由于水平力89T kN =。

则与竖向的合力与铅锤线夹角89

tan 0.008510432.8

T P α=== 0.0095α=< ,故可以不验算单桩竖向承载力。 (6)承台的抗冲切验算

取承台1.7m ,钢筋混凝土保护层厚度100mm ,构造见图3—2,选用混凝土为30C 其21430t f kN m =。

6.1柱对承台的冲切验算

根据公式: 010h u f F m t ???≤αγ;i Q F F ∑-=1;2

.072

.0+=

λα;

式中:0γ——建筑桩基重要性系数,取0γ=1.1;

1F ——作用于冲切破坏上的冲切力设计值(kN )

,即等于作用于桩的竖向荷载设计值F 减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设计值之和;

t f ——混凝土抗拉强度设计值(kN )

; m u ——冲切破坏锥体2

0h

处的周长(m )

; 0h ——承台冲切破坏锥体的有效高度(m )

; α——冲切系数;

λ——冲跨比,0

h a =

λ,0a 为冲跨,即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离,按圆桩的有效宽度进行计算。当002.0h a <时,取0a =0.20h ;

当00h a >时,取0a =0h 。

10017001001600 1.6o h h mm m =-=-==

110432.8010432.8i F F Q kN =-=-=∑8001000120030006000 6.0m u mm m =+++==,

0a =1000mm ,

则:00h a =λ=10001600

=0.625,2.072.0+=λα=0.72

0.6250.2+=0.87

所以:0010.871430 6.0 1.611943.410432.84t m f u h kN F kN αγ=???=>= 满足要求。 6.2角桩冲切验算

对于四桩承台,受角桩冲切的承台应满足下式:

01111211022h f a c a c N t x y y x ???

????

???? ??

++???? ?

?

+

≤ααγ; 2

.048

.011+=

x x λα;

2

.048

.011+=

y x λα;

式中:1N ——作用于角桩顶的竖向力设计值(kN );

y x 11,αα ——角桩的冲切系数;

y x 11,λλ ——角桩冲跨比,其值满足0.2~1.0,x 1λ=

h a x

1,y 1λ=h a y 1; 21,c c ——从角桩内边缘至承台外边缘的距离(m )

,此处应取桩的有效宽度;

21,c c y x a a 11,——从承台底角桩内边缘引一045冲切线与承台顶面相交

点,至角桩内边缘的水平距离;当柱或承台边阶处位于该045线以内时,取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。

1max 2232.6N N kN ==

1700x a mm = 10y a = 120.9c c m == 01600h mm =,

x 1λ=1700

0.4381600x a h =

= x 1λ=10

01600x a h =

= 取:10.2y λ= 10.48

0.750.4380.2x α=

=+ 10.48

1.20.20.2

y α==+

所以:111211

022y

x x y t a a c c f h αα??

???

?+

++??? ? ????

?

??

010.70.750.9 1.20.91430 1.624976.42185.1kN N kN γ???

?=?++?? ??????

?==

满足要求

所以承台不发生冲切破坏。 (7)承台剪切验算

对于柱下正方形独立承台,只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。《桩基规范》规定,剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的斜截面,抗剪验算应满足:

00x x V V γ≤

00y y V V γ≤

式中:x V ——垂直于x 方向斜截面的最大剪力值,可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和(kN );

y V ——垂直于y 方向斜截面的最大剪力值,可取抗剪计算截面一

侧的桩顶净反力设计值总和(kN );

x V 0——垂直于x 方向的斜截面抗剪承载力设计值(kN )

0y V ——垂直于y 方向的斜截面抗剪承载力设计值(kN )

x V 0=0h b f y c ???β,

0y V =0c x f b h β???,

β——剪切系数,当0.34.1≤≤λ时,5

.12

.0+=

λβ; 当4.13.0<≤λ时,3

.012

.0+=

λβ;

λ——计算截面剪跨比,x V =

0h a x

,0

y y a h λ=。当3.0<λ时,取λ=0.3, 当3>λ,取λ=3;

c f ——混凝土轴心抗压强度设计值(kPa ); 0h ——承台计算截面的有效高度(m )

; x b ,y b ——承台计算截面处的计算高度(m )

。 对 于Ⅰ-Ⅰ截面抗剪验算:

2.4y c b B == 0γ=1.0 max 222232.64465.2x V N kN ==?=

11010000.6251600x x a h λ=

== 0.2

0.130.6250.3

β=

=+

0000.13143000 2.4 1.67138.64465.2x c y x V f b h kN V kN βγ=???=???=>= 于Ⅱ-Ⅱ截面抗剪验算

Ⅱ-Ⅱ截面左侧共3根单桩其反力为:

12232.6N kN =,21840.7N kN =,31448.9N kN =; x V =1232232.61840.71448.95222.2N N N kN ++=++=

110

200

0.1250.31600

y y a h λ=

=

=< 取1y λ=0.3

0.2

0.20.30.3

β=

=+ 4.8x c b L m ==

0000.2143000 4.8 1.621964.8x c y y V f b h kN V βγ=???=???=>

满足要求

图2-2 桩基的平面及剖面图

(8)沉降计算。

桩基的最终沉降量表达式为:

'

S S e ??=ψψ =()()110m n

ij ij i j i j

e j j

i

si

z z P E ααψψ---??∑∑

式中:S ——桩基的最终沉降量(mm );

'S ——按分层总和法计算经验系数(mm );

'S ψ——按分层总和法计算经验系数,当无地区经验时,可参考:非

软土地区和软土地区桩端有良好持力层时,ψ=1;软土地区,且桩端无良

好持力层时,当l ≤25m ,ψ=1.7;当l >25m ,ψ=100

720

9.5--l l ;

'

S l ——桩长(m );

e ψ——桩基等效系数

e ψ——桩基等效系数。定义为:群桩基础按明德林解计算沉降量

m S 与按布氏解计算沉降量B S 之比,可按下式简化计算:

210)1(1c n c n c b b e +--+

=ψ,c

c

b L nB n =,

式中:0c ,1c ,2c ——反映群桩不同距径比d S d ,长径比d L

,及承台的长

宽比c

c

B L 等因素的系数,可查《基础工程》的附录Ⅳ表。c L ,c B ,n 分别

为矩形承台的长、宽及桩数。

b n ——矩形布桩时的短边布桩数,当布桩不规则时可按c

c

b L nB n =

,近似,当b n 计算值小于1时,取b n =1

m —— 角点法计算点对应的矩形荷载分块数

0j P ——角点法计算点对应的第j 块矩形底面长期效应组合的附加

力,kN

n ——桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数

si E ——等效作用底面以下第I 层土的压缩模量(a MP )

;采用地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量

()1,ij i j z z -——桩端平面第j 块何在计算点至第i 层土,

第1i -层土底面的距离(m )

()1,ij i j αα-——桩端平面第j 块荷载计算点至第I 层土,第1i -层土底

面深度范围内平均附加应力系数,可按规范附录G 采用矩形基础中心点沉降

'

S S e ??=ψψ =11

04n i i i i e i

si

z z P E ααψψ---???∑

式中:i α,1i α-——根据矩形长宽比

a b 及深度比2i i c z z b B =,112i i c

z z b B --= 查附录G 地基沉降计算深度n z ,按应力比法确定,且n z 处的附加应力z σ与土的自重应力c σ应该符合下式要求:

0.2z c σσ=

由于:

4.8

1.63.0

c c L B == 11.719.50.6l

d =

= 3a s d = 查表得:0C =0.113 1C =1.510 2C =6.434

()21

0.1130.2391.51021 6.434

e ψ-=+

=-+

计算各层土的自重应力:

si i i h σγ=

si σ——第i 层土底的自重应力,a kP

i γ——第i 层土的重度,在地下水位以下用浮重度i γ'

hi ——第i 层土的厚度,m

11119 4.687.4s a h kP σγ=?=?=

212

287.410 2.8115.4s s a h kP σσγ'=+?=+?= 3332115.4171132.4a s s h kP σσγ'=+=+?=

4344132.4100.9141.4a s s h kP σσγ'=+=+?= 545

5141.4104181.4a s s h kP σσγ'=+=+?= 6566181.417 3.0232.4a s s h kP σσγ'=+=+?=

各层地基附加应力计算:

11n p p h γ=-;F G

p A

+=

;zi si n K p σ= n p ——基底附加应力,a kP

zi σ——第i 层土底附加应力,a kP

si K ——竖直均布压力矩形基础角点下的附加应力系数,

它是m ,n 函数,其中a m b =,z

n b

=,a 是矩形的长边,b 是矩形的短边,而z 是从基础底面

起算的深度。

10432.8612766.914.4

a p kP +==

n p =766.987.4679.5a kP -=

位置 深度

()i z m

i

z b

a b

ks

4s n z k p σ=

()a kP

自重应力

s σ()a kP

1 0 0 1.6 0.2500 766.9 87.4

2 2.8 2.3

3 1.6 0.0916 279.2 115.

4 3 3.8 3.17 1.6 0.0580 177.9 132.4 4 4.7 3.92 1.6 0.0283 86.8 141.4

5 8.7 7.25 1.

6 0.0089 27.3 184.1 6

11.7

9.75

1.6

0.0047

14.4

232.4

表2-2 各层土的自重应力与附加应力成果表

5号位置细砂底的自重应力的0.2倍与附加应力相当

50.20.2184.136.2s a kP σ=?=

z σ=27.3a kP

故沉降计算截止到5号细砂

查规范附录G 得,当2,3,4,5位置上的2α=0.176,30.1506α=,

40.1312α=5α=0.0825

11

04n

i i i i e i si

z z s P E ααψψ---=???∑

2.80.1760

3.80.1506 2.80.1760

410.239766.993139s ??-??=????+

?

4.70.1312 3.80.15068.70.0825 4.70.131278139?-??-??

+

+??

=5.1mm

即:s=5.1mm 小于规范容许值 (9)桩基的配筋计算

混凝土采用15C ,钢筋用335HRB

()0.9u c y s N f f A ?''=+

u N ——轴向压力承载力设计值; 0.9——可靠度调整系数

?——钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数

根据试验结果及数理统计可得下列经验公式: 当8~34l b

=时:

? =1.1770.012l b

- 当35~50l b

=时:

0.870.012l b ?=-

《混凝土设计规范》中,对于细长比l b 较大的构件,考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用下对构件的不利影响较大,?的取值比按经验公式所得到的?值还要降低一些,以保证安全。对于细长比l b 比小于20发构件,考虑到过去使用经验,?的值略微抬高一些。“规范”采用的?值见表6-1

c f ——混凝土的轴心抗压强度设计值 A ——构件截面面积

y f '——纵向钢筋的抗压强度设计值; s A '——全部纵向钢筋的截面面积

当纵向钢筋配筋大于3%时,式中A 应改用()A A '-

11.7l m = 19.5l

b =

查表得?=0.75

9.1求纵筋s A ':

已知矩形混凝土上截面面积:

A=600×600=3600002mm

34112232.6107.236100.93000.90.75s c y N A f A f ??????'=-=-?? ?

?'?????

=23852mm 9.2计算配筋ρ':

2385

0.0066360000

A A ρ''=

===0.66% 故选用8根二级钢筋 2513s A = 配筋图如下

图2—3 桩基的配筋图

三.桩基础在地基加固中的作用

(一)简介

当天然地基不足以满足工程要求而考虑采取地基加固处理措施时,往往会同时采取某种基础工程方案的适宜性,并在对各个方案进行技术经济对比,选择最优的一种。

在地基加固处理方案中,用振冲法形成的碎石桩(墩),以及采用桩墩支撑基础以取代天然地基的方案是极为常见的现象。所以,基础方案的论证常是地基评价的自然延伸和必然结果。地基与基础两者从结构工程角度来说是可以截然化分的,但从岩土工程角度来说,经常是不可分的。

桩基础是表明地基与基础一体性最突出的实例。在建筑结构设计中,通常是把“桩”作为基础分离的独立构件,并且必须设置桩承台,以便处理基础与桩身的连接问题,所以,从结构设计角度来看,不论什么形式的桩基(包括石灰桩等)均应属承托基础的物质。但是,从土力学角度来看,桩基又把上部建筑物的荷载全部传递给岩土地基,使地基强度与变形经受着考验。因此,桩基又可看成是基础。在实际工程中,上述两种观点的矛盾就在具体设计中通过桩与土的协同作用、桩基与基础的协同作用,而统一起来了。

(二)主要技术要求

在目前技术条件下,可供选择的方案很多,如打桩、基础换填土、整体式基础等,究竟选择哪种方式,要根据工程地质特征、业主经济能力、设计部门能力、工程所在地的经验、施工单位能力等进行选择。而在诸多方案中预制桩和混凝土灌注桩方案被较多采用。但不论采用何种方案,必须考虑技术与经济的最佳组合。

桩型项目允许偏差项目允许偏差

1、横截面边长

2、桩顶对角线之差

3、保护层的厚度

4、桩身±5

10

±5

不小于

1、直径

2、管壁

厚度

3、抽心

圆孔中心线对

桩中心线

4、桩尖

±5

-5

5

钢筋混凝土实

心桩

弯曲矢高

5、桩尖

中心线

6、桩顶

平面对桩中心

线的倾斜

7、锚筋

预留孔深

8、浆锚

预留孔位置

9、浆锚

预留孔径

10、锚筋

孔的垂直度1%桩长且不

大于20

10

<=3

0~+20

5

±5

<=1%

中心线

5、下节

或上节桩的法

兰对中桩中心

的倾斜

6、中节

桩两个法兰对

桩中心线倾斜

之和

10

2

3

表3-1 预制桩制作允许偏差

号成孔方法

桩径偏

(mm)

垂直度

允许偏差

(mm)

桩位允许偏差(mm)

单桩、条

形桩基沿垂

直轴线方向

和群桩基础

中的边桩

条形

桩基础

沿轴线

方向和

群桩基

础中间

1泥浆

护壁冲(钻)孔桩

d<=100

0mm

-0.1d

且<=-50

1 d/6且不

大于100

d/4

且不大

于150

d>1000

mm

-50 100+

0.01H

150+

0.01H

2捶击d<=500-20 1 70 150

(振动)沉管、振动冲击沉管成孔mm

d>500m

m

100 150

3螺旋钻、机动洛阳

铲钻孔扩底

-20 1 70 100

4人工

挖孔桩

现浇混

凝土护壁

±50 0.5 50 150

长钢套

管护壁

±20 1 100 200 表3-2 混凝土灌注桩施工允许偏差

(三)桩的特点和适用条件

(1)预制桩的特点

1.1 桩的单位面积承载力较高。由于其属挤土桩,桩打入后其周围的涂层被挤密,从而提高地基承载力。

1.2 桩身质量易于保证和检查;适用于水下施工;桩身混凝土的密度大,抗腐蚀性能强;施工功效高。因其打入桩的施工工序较灌注桩简单,工效也高。

1.3 预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压入桩时的应力设计的,远超过正常工作荷载的要求,用钢量大。接桩事,还需增加相关费用。

1.4 捶击和振动法下沉的预制桩施工时,震动噪音大,影响周围环境,不宜在城市建筑物密集地区使用,一般需改为静压桩机进行施工。

1.5 预制桩是挤土桩,施工时易引起周围地面隆起,有时还会引起已就位邻桩上浮。

1.6 受起吊设备能力的限制,单节桩的长度不宜过长,一般为10余米。长桩需接桩时,接头处形成薄弱环节,如不能确保全桩长的垂直度,则将降低桩的承载能力,甚至还会在打桩时出现断桩。

1.7 不宜穿透较厚的坚硬地层,当坚硬地层下仍存在需穿过的较软弱层时,则需辅以其他施工措施,如采用预钻孔(常用的引孔方法)等

(2)预制桩适用条件

2.1 持力层上覆盖为松软土层,没有坚硬的夹层。

2.2 持力层顶面的土质变化不大,桩长易于控制,减少截桩或多次接桩

2.3 水下桩基工程

大面积打桩工程。由于此桩工序简单,工效高,在桩数较多的前提下,可抵消预制价格较高的缺点,节省基建投资。

2.4 工期比较紧的工程,因已在工厂预制,缩短工期。

桩在现场预制时,应对原材料,钢筋骨架,混凝土的强度进行检验;采用工厂生产的成品桩时,桩进场后应进行外观及尺寸检查,也可以在现场支模预制。施工中应对桩体垂直度,沉桩情况,桩顶完整状况,接桩质量进行检查。对电焊接桩,重大工程应做%10的焊缝探伤检查,施工结束后,应对桩体质量作检验。(四)灌注桩的特点及适用条件

(1)灌注桩的特点

1.1 适用于不同土层

1.2 桩长可因地改变,没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达

2.0米,有的桩长可达88米,如上世纪80年代修建的济南黄河斜张桥的钻孔灌注桩直径为1.5米,长达82—88米。

1.3 仅承受轴向压力时,只需要装置少量构造钢筋。需配置钢筋笼时按工作荷载进行布置,节约了钢材(相对于预制桩是按吊装,搬运和压桩应力来设计钢筋)

1.4 单桩承载力大(采用大直径钻孔和控孔灌注桩时)

1.5 正常情况下比预制桩经济

1.6 桩身质量不易控制,容易出现断桩,缩颈,露筋和夹泥的现象

1.7 桩身直径较大,孔底沉积物不易清除干净(除人工挖孔灌注桩外),因而单桩承载力变化较大

1.8 一般不易用于水下桩基,容易出现不良现象。但在桥桩(大桥)施工中,有采用钢围堰(大型桥梁)中进行水钻灌注桩施工,如南京长江二桥桩施工时,采用大直径围堰,然后再围堰中进行水钻灌注桩施工工艺,确保桩基施工的质量。(2)灌注桩的使用条件

2.1 沉管灌注桩此类桩的适用条件基本同于预制桩。现已广泛用于南京的多层住宅中,有时采用单打,有时采用复打工艺,主要依据土层的松软程度和单桩承载力来决定。

相关主题