论文导读:多节挤扩灌注桩是一种变截面桩,是在传统灌注桩工艺中增加了一道挤扩工序。从桩身形成过程上看,桩在侧面型腔的完成中,不是靠切削排土完成的,而是通过液压工作臂对于L壁的土体进行挤压完成的,经挤压后的土体、岔、盘周围一定范围内,土体密实程度可得到提高(硬粘土及无粘性土尤为明显),承力盘周围土体被横向挤密加固,形成一个自内向外的加固挤密因,改善了桩身与桩基的应力分布,改善受力条件,达到提高单桩承载力的目的.所以,从理论上讲,多分支,多承力盘桩使直于L桩变成变径的多支点摩擦端承桩,桩土共同作用能力增强,使桩具有较高的抗压或抗技能力,其承载力提高程度是十分可观的,同时,也达到了减少沉降的目的。
关键词:多节挤扩灌注桩,单桩承载力,完整性测检
1.基本原理阐述
在建筑业中,由于工程设计越来越高的建筑物,业主则在最狭窄的情况下选择开发场地,而政府部门则要求更加注意环境保护和更好地利用劣质地基,这些综合要求使打桩和地基改进处理技术在世界上呈现出蓬勃发展的态势,岩土工程界专家正迎接要求坚实地基和狭窄场地的挑战。
国内岩土工程界专家和工程师们多年来也采用多种专业方法,如:人工挖孔桩、夯扩桩、孔底压浆法灌注桩、支盘桩等,都在一些工程中取得了较好的效果。多节挤扩灌注灌注桩是贺德新先生总结了国内外桩基的优点,发明创造出全智能多功能液压挤扩装置,通过这种技术很好的完成了多节挤扩灌注灌注桩。
多节挤扩灌注桩是一种变截面桩,是在传统灌注桩工艺中增加了一道挤扩工序。它是在钻或冲孔后,向孔内下入专用的液压挤扩装置,通过地面液压站控制该机的三个弓压臂沿径向的扩张和收缩,按承载能力要求和地层土质条件,在桩身不同部位挤压出互为120度三叉分布于水平轴的扩大锥形岔腔(简称承力岔)或近似圆锥盘状的扩大头腔(称为承力盘)后,然后放入钢筋笼,灌注混凝土,形成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的桩型,由于充分利用了桩身上下各部位的硬土层,多节挤扩桩的承载力大大提高明,沉降减小,技术经济效果显著。此项技术受到国内岩土工程界专家的关注和好评,国内大型建筑公司也纷纷要求使用合作,政府部门对该技术支持与推广,所以此项技术有强大的生命力和发展前途。它已不是一项单纯的专利技术,它具有潜在的、巨大的经济价值、成熟的实用型新技术。尤其是在中国为拉动经济而对基础建设项目大力投入的今天,它的价值就更为突出。
2.多节挤扩灌注桩适用条件及设计参数的选用
多节挤扩桩的承力盘和承力岔的设置对土层有一定的要求,承力盘应设置在可塑~硬塑状态的粘性土中,或稍密~密实状态的粉土和砂土中,底承力盘也可设置在中密~密实状态的卵砾面层、强风化岩或残积土层的上层面上。
桩径可选用φ450~φ1000mm,承力盘(岔)的公称挤扩直径可扩为φ1000~φ2000mm。相邻桩的中心距对于钻孔多节挤扩桩须≥3d且≥1.5D(D为承力盘直径),对于沉管多节挤扩桩应当穿越非饱和土同前,当穿越饱和土则须≥3.5d且≥1.75D。承力盘(岔)的竖向最小间距对砂土不小于3D,对粉土不小于2.5D,对粘性土不少于2D,桩根长度一般不小于1.5d。桩身构造详见图一。
3.桩的构造:
多节挤扩桩的桩身强度的计算要求及桩身配筋构造要求基本同于《建筑桩基技术规范(JGJ94-94)第4.1节桩的构造各项要求,只是对桩身配筋率略有调整。因其桩身直径为450~1000mm,故截面配筋率可取0.65~0.45%(小直径取高值,大直径取低值)。
4.桩基计算
多节挤扩桩基采用以概率理论为基础的极限状态设计法,以可靠指标度量桩基的可靠度,采用以分项系数表达的极限状态设计表达或进行计算,根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,桩基需进行下列计算:(1)桩基竖向抗压或抗拔承载力的计算和水平承载力计算;(2)对桩身及承台承载力的计算;(3)对桩端以下存在软弱下卧层时,应验算软弱下卧层的承载力;(4)对位于坡地、岸边的桩基应验算整体稳定性;(5)验算桩基的抗震承载力;(6)对于桩根部存在软弱下卧层的一、二 级建筑桩基应验算沉降;(7)对水平荷载较大或对水平变位要求严格的一级建筑桩基应验算水平变位。
本文仅就单桩竖向抗压承载力计算来阐明多节挤扩桩的计算原理。桩的单桩竖向极限承载力标准值:
Quk=μΣqsikLi+ΣψpjqpikApi+qpkAp
式中:Quk-单桩竖向极限承载力标准值(KN);
u-主桩桩身周长(m);
qsik-桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,如无当地经验值时,可参照JGJ94-2008表5.3.5-1取值(kPa);
Li-桩穿越第i层土的厚度,计算时应减去盘根高度(m);
qpik-桩身上第i个承力盘或岔处层土的极限端阻力标准值,如无当地经验时,可参照JGJ94-2008表5.3.5-2钻孔桩取值(kPa);
Api-扣除主桩桩身截面积的盘或岔的水平投影面积(㎡);
Ap-主桩桩端截面积(㎡);
qpk-桩端处土的极限端阻力标准值,如无当地经验时,可参照JGJ94-2008表5.3.5-2钻孔桩取值(kPa);
ψpj-承力盘或叉极限端阻力标准值的修正系数,可按下表一取值。
表一 支盘极限端阻力标准值修正系数ψpj
支盘支承处土的名称 |
硬塑粘土 |
可塑粘土 |
粉土 |
粉砂 |
细砂 |
中粗砂 |
ψpj |
0.6~0.8 |
0.8~1.0 |
0.8~1.0 |
0.8~0.9 |
0.6~0.7 |
0.4~0.5 |
5.与人工挖孔桩的技术经济比较
人工挖孔桩系指采用人工进行挖掘成孔,配以简易的施工机具,将孔挖到设计要求的硬持力层,孔底部分根据要求还可扩大,经过清孔后吊置钢筋笼,在孔内灌注混凝土而成的大直径桩。
人工挖孔桩特点是桩基承载力高,施工简易,造价较低,但其在施工中存在着以下几个常见弊病:
(1)地下水位较高时,土层中如含有粉细砂或淤泥质土,易形成涌砂或流砂现象,严重时造成塌孔,威胁施工人员的安全。
(2)下挖的土层中如含承压水,水量较大时,易造成塌孔及漫水过快,使施工人员来不及撤离。
(3)为避免塌孔须人工降低地下水位,尽可能降到设计桩底标高以下,那么一个桩位就成了一个深井降水井,大面积大深度的降水将导致周围土体的地下水位下降而形形成土体固结沉降,易造成邻近建筑物的倾斜、不均匀下沉及危险情况发生。这样的事故在南京地区常有发生。
(4)采取行之有效的护壁措施可以减轻涌沙及涌泥现象,如设置高强砼护壁,甚至钢套笼,但这样即造成人工挖孔桩的造价大幅上升,失去了其造价低廉的这一明显优质。发表论文。
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