浅谈新型桩挤扩支盘灌注桩设计(精)

一、 前言 土木建筑设计与 施工中, 当建筑 物上 部结 构荷 载 较大, 天然地基上的浅基础沉降量过大, 或地基稳定 性 不能满足 地基基 础设计承 载力和 变形的要 求时, 可 将 地基下部 较坚硬 的土层作 为基础 的持力层, 采用桩 基 础将上部结构的荷载传递到地基深处承载力较大的 土 层上, 或者是使软土层被挤密实, 以提高土的承载力 和 密实度。 灌注桩包括人工挖孔 桩和 机械 钻孔 桩两 大类。 挤扩多分支承力盘混凝土 灌注桩( 简称支盘桩) 是在 等截面钻孔灌注桩基础上 发展 起来 的一 种新 型桩, 是北京俊华地基基础工程 技术 集 团 发 明 的 专 利 技 术, 挤扩 支盘 灌注 桩外 形 图如图 1 所示。挤扩支盘 图 1 挤扩支盘灌注桩外形图 桩从桩身伸展出去的盘支 提供了比该段桩身侧摩阻力大得多的盘支底阻力, 从而 大大提高了桩的承载力, 减少了桩基沉降。 二、 挤扩支盘桩的特征 灌注桩按其成桩过程对桩侧土体的影响程度, 可分 为普通灌注桩、 挤扩支盘桩和沉管灌注桩等三大类。挤 扩支盘桩由桩身、 底盘、 中盘、 顶盘及 数个分支 所组成。 按照土质情况, 在硬土层中设置分支或承力盘是在普通 圆形钻孔中用专用设备通过液压挤扩而形成的。在支、 盘挤成空腔同时 也把周围的 土挤密。经过挤密的 周围 土体与腔内灌注的钢筋混凝土桩身、 支盘紧密的结合为 一体, 发挥了桩土共 同承力的作 用, 提高了桩的侧 摩阻 力和支承阻力, 从而使桩承载力大幅度增加。 挤扩支盘灌注桩是采用普通钻机成孔, 通过专用挤 扩装置液压挤密成支或承力 盘, 属于部分挤 土灌注桩。 在所需挤扩支或盘的土层, 支盘成型设备加较大的油缸 压力( 10M Pa~ 28M Pa) , 最大挤 扩压 力可 达 300t, 对 土 强力挤密成分支或 承力盘。因 此不 仅加 大了 桩侧、 桩 端承 载 面积 ( 以 直 径 600mm 支 盘 为 例, 一个挤扩成 1. 6m 承力盘的 面积是桩身截面面 积的 7 倍) , 同时还对分支或承力盘 上下的 桩周 土进 行了 挤密 加固, 提 高 了地基土的承载力和桩 侧摩阻 力, 如图 2 所示。 图 2 挤扩支盘桩承力
五、 结束语 支盘桩技术在工程 施工 中的应 用, 为 桩基 工程 技 术尤其是 钻孔灌 注桩技术 带来了 革命性的 变化, 该 技 术的先进性和科学性是显著的。就目前 国内外同类 技 术的研究 和应用 来看, 挤扩 支盘灌 注桩技术 具有施 工 机具简单, 适应土层 广泛, 能 充分 利用地 基承 载土 层, 工程造价低, 可大量节省钢材和水泥, 能 有效减少桩 的 直径和桩长, 提高桩 承载力, 减少 沉降量, 抗水 平力 和 抗拔力好, 施工周期短和低公害等众多优点, 具有潜 在 而巨大的 经济利 用价值, 受 到工程 技术人员 和专家 们 的极大关注和欢迎。 支盘桩技术作为一项新型工程技术, 近十几年 来, 众多专家、 学者和 工程技术 人员做 了大量的 技术开 发 和研究工作, 为支盘桩的技术进步、 应用 和推广做出 了 贡献。随着对支盘桩 的不断 深入 拓展与 研究, 必将 促 进这项技 术的完 善和提高, 为我国 建筑地基 基础工 程 开创新局面。 参考文献: [ 1] 张海乔, 挤 扩灌. 注桩技 术的 应用[ J] . 天津 建设 科 技. 2008, ( 4) : 28- 30 [ 2] 吕海滨, 张 学忠. 浅谈挤 扩灌 注桩竖 向抗压 承载 力 施工 影 响 因 素 [ J] . 山 西 建 筑. 2010, 36 ( 4) : 128 - 129 [ 3] 吴永红, 马占强, 李来明. 挤扩灌注桩 技术规程及 若 干关键技术[ J] . 天津建设科技. 2004, 14( 4) : 7- 8
科技动态与观察
浅谈新型桩挤扩支盘灌注桩设计
天津市 海岸带工程有限公司 陈 力 摘要 : 桩基础是最古老的基础之一 , 支盘桩技术在工程施工中的应用 , 为桩基工程技术 尤其是钻孔 灌注桩技 术 带来了革命性的变化 。 实践表明 , 支盘桩在许 多方面表现出了其他 桩型无可比 拟的优点 , 具有潜 在的 、 巨大的工 程 实用价值 。 关键词 : 支盘桩 灌注桩 配筋 承台
挤扩支盘灌注桩可适用于一般粘性土、 砂性土、 粉 土等均匀或软硬交 互的 土层, 以 及黄土、 膨胀 土、 残积 土、 回填土、 强风化岩 等其他 可以 形成桩 孔的 地基 上, 且地下水位上下均可选用不同的适用工法进行施工。 三、 挤扩支盘灌注桩的构造 与普通灌注桩相同, 支盘 桩一般 采用 钢筋 混凝 土 构造, 在制作好符合要求的钢筋笼后, 再浇灌混凝土。 ( 1) 配筋。挤 扩支 盘桩配 筋与普 通灌 注桩 基本 相 同。 配 筋 率。 轴 向 受 压 桩 的 配 筋 率 不 应 小 于 0 25% , 考虑受弯时配 筋率不宜 小于 0. 4% ; 纵 向主 筋 直径不宜小于 12mm; 当主桩 直径为 600~ 1200mm 时, 截面配筋率可取 0. 4% ~ 0. 65% ; 对 于受水 平荷 载 特别大的 支盘桩 和抗拔支 盘桩, 应 根据计算 确定配 筋 率。 主筋长度。对于抗压桩, 宜沿桩身进行分段变截 面配筋, 钢筋截面变化处宜设置在盘底面 500mm 以下, 且不宜小于桩 长的 2/ 3。沿桩 长全长配 筋不 宜少于 全 部纵向主筋的 1/ 3。对 于承受 负摩阻力 和位 于坡地 岸 边的支盘桩, 应通长配筋。抗拔桩也应通长配筋。 箍 筋配置。箍筋采 用 6. 5~ 8 @ 200~ 300mm, 宜用螺 旋 式箍筋; 受水平荷载较大的桩基, 桩顶( 3~ 5) d( d - 桩身 直径) 范围内 箍筋 应适当 加密; 当 钢筋 笼长 度超 过 4m 时, 应每隔 2m 左右设一道 12~ 18 的焊接加劲箍筋。 ( 2) 混凝土材料。 一般情况下, 混凝土强度等级不 得低于 C15~ C20; 水下灌注混凝土时, 强度等级不得低于 C20~ C25; 遇有特殊地质条件时, 强度等级不得低于 C30。 主筋的混凝土保护层厚度一般不小于 35mm; 水下灌注 混凝土时, 保护层厚度不得小于 50mm。 ( 3) 承台。 桩 基 承 台的 构 造尺 寸, 要满 足 抗 冲 切、 抗剪切、 抗弯和上部结构的需要。承 台最小宽度 不 应小于 500mm, 承台边缘至 桩中心 的距离不 宜小于 桩 的直径或边长, 且边缘挑 出部分不 应小于 150mm。 对 于条形承台梁边缘挑出部分 不应小 于 75mm 。条形 承 台与柱下独立桩基承 台的厚 度不应小 于 300mm; 柱 下 单桩基础, 宜按连接柱、 连系梁的构造要 求将连系梁 高 度范围内桩的圆形截面改变成方形截面。 承台混 凝 土。承台混凝土 强度 等级不 宜小 于 C20, 采 用 级 钢 筋时, 混凝土强 度等 级不 宜低 于 C20。承台 底面 钢 筋 的混凝土保护层厚度不宜小 于 70mm 。当设 素混凝 土 垫层时, 保护层厚度可适当 减少, 但 不应小于 400mm; 垫层厚度宜为 100mm, 强 度等级 宜为 C10。 承台 的 钢筋配 置。承台 梁的纵 向主 筋直径 不宜小 于 12, 架 主筋直径不宜小 于 10, 箍筋 直 径不 宜小 于 6; 柱 下 独立桩基 承台的 受力钢筋 应通长 配置, 最里 面三根 钢 筋相交围成的三角形应位于截面范围以内; 箱型承台 ( 下转第 13 页)
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河南科技 2010. 5 下
水杂混溶 乙醇混 合汽油后, 将激活 金属的 酸腐蚀和 电 化学腐蚀问题。当汽 油中不 含水 分时, 酸 性腐 蚀是 很 弱的, 主要是活性 硫化物 引起的 铜片 腐蚀。然 而当 水 杂混溶在乙醇混合之后, 将引起酸的电离, 使活泼金 属 的酸腐蚀加剧, 并激活其他腐蚀行 为。为此, 可以参 照 美国专利 使用金 属腐蚀抑 制剂, 针 对乙醇 混合汽油 容 易溶合水杂的特性, 根据金属腐蚀机理, 对乙醇的腐 蚀 金属性能进行改善。 ( 4) 检测橡胶材质, 避免乙醇混合 汽油对橡胶适 应 性影响。乙醇混合汽油不是对所有的橡胶部件的适 应 性都会产生影响, 也是按照材质来区分的, 有一些材 质 的橡胶部件如氯丁橡胶、 丁腈橡胶、 顺丁橡胶、 硅 橡胶、 氟橡胶、 聚四氟乙烯、 尼龙、 缩 醛树 脂可以 有效 抵抗 乙 醇混合汽油的影响。由于橡胶部件很难区分是什么 材 质, 乙醇 混合汽油 是否对 在使用的 橡胶部 件的适应 性 产生影响, 这些都需要用专业技术去检测, 针对乙醇 混 合汽油只 对个别 材质的橡 胶部件 造成影响 的特性, 在 使用乙醇混合汽油之前, 可以先去检测橡胶的材 质, 检 查所用的 橡胶部 件是不是 受乙醇 混合汽油 的影响, 当 然对于长 期要使 用的橡胶 部件, 尽 量选择 可以抵触 乙 醇混合汽 油影响 的橡胶, 有些已经 被汽油 溶胀的部 件 就给予及时的更换。 ( 上接第 10 页) 顶、 底板的配筋, 应综合考虑承受整体弯曲钢筋的配 置 部位, 以充分发挥 各截面 钢筋的 作用。当 仅按 局部 弯 曲作用计算内力时, 考虑到整体弯曲的影响, 钢筋配 置 量除符合 局部弯 曲计算要 求外, 纵 横两方 向支座钢 筋 尚应有1/ 2~ 1/ 3 且配筋率分别不 小于 0. 15% 、 0. 10% 贯通全跨配 置, 跨 中 钢筋 应 按实 际 配筋 率 全部 连 通。 桩与承台的连接。桩顶嵌入承台的长度对于大直 径 桩, 不 宜 小 于 100mm; 对 于 中 等 直 径 桩 不 宜 小 于 50mm 。支盘桩顶主筋应伸入承台内, 其锚固长度不 应 小于 30 倍主筋 直径, 对于抗 拔桩 基不应 小于 40 倍 主 筋直径。 承台之间的连接。柱下单 桩宜在桩顶两 个 互相垂直的方向上设置连系梁。当桩与柱的截面直 径 之比大于 2 且 柱底 剪力和 弯矩较 小时 可不设 连系 梁; 两支盘桩承台, 宜在其短向设置连系梁, 当短向的柱 底 剪力和弯 矩较小 时可不设 连系梁; 有抗震 要求的柱 下 独立支盘桩承台, 纵横方向宜设置连系梁; 连系梁顶 面 宜与 承 台 顶 位 于 同 一 标 高, 连 系 梁 宽 度 不 宜 小 于 200mm, 其高度可 取 承台 中 心距 的 1/ 10 ~ 1/ 15; 连 系 梁配筋应根据计算确定, 不宜少于 4 12。
多个支盘的作业, 然 后安放 钢筋 笼、 清孔, 灌注 混凝 土 成桩。泥浆护壁成孔 支盘桩 施工 工艺过 程为: 泥浆 护 壁成孔 磨孔及清孔 支盘 挤扩成形 沉放 钢 筋笼 吊放导管并浇注混凝土。
四、 支盘桩施工工艺 就目前支盘桩工 程应用 的实际 状况 来看, 工程 施 工主要采用 的是 干作 业成 孔 和泥 浆 护壁 成 孔两 种 工 艺。其中, 泥浆护壁成孔工艺占据了 绝大多数, 因而 泥 浆护壁成孔的支盘桩施工技术是比较成熟的技术。 当地下水位较高 时, 通常 利用孔 内地 层中 的粘 性 土, 原土造浆以泥浆护壁成孔, 根据地质情况选择持 力 层设置分支及承力盘, 按盘支设计深度, 下入全液压 支 盘成形机, 操作液压工作站, 将弓压 臂挤出, 收回, 反 复 转角, 经多次挤压成盘, 再由上层至下或由下至上完 成
三、 小结 综合所述, 乙醇混合 汽油 性能的 弊端 会让 油箱 以 及油路中 的杂质 软化溶解 到乙醇 混合汽油 里, 改变 了 乙醇混合汽油的成分, 乙醇混合汽油混溶水杂之后, 就 会让汽油燃烧不稳定, 同时还会侵蚀金属, 对个别的 材 质的橡胶 部件适 应性产生 影响, 大 大降低了 乙醇混 合 汽油的使用效果。所 以, 只要 我们 在使用 乙醇 混合 汽 油过程中, 严格控制油箱、 油路内的 清洁、 无水杂, 笔 者 人为我们 一定能 有效控制 使用乙 醇混合汽 油的弊 端, 提高使用率。 参考文献: [ 1] 吴飞. 中国资源材料研究[ D] . 长安大学, 2004 年 [ 2] 张晓尔. 混合型 汽油性 能研 究[ J ] . 湖 南交 通科 技, 2003 年 04 期 [ 3] 刘可. 乙醇汽油性能弊 端对策选择 方法[ J] . 广东 公 路交通, 1997 [ 4] 崔淑华. 汽 车代 用燃料 的发展 现状 及趋势, 黑龙 江 交通科技, 2004, 121( 3) [ 5] 江章虎. 9. 3 号汽 油样 品组 分的 GC - M S 分 析分 析 测试学报. 2003, 22( 5) [ 6] 沈秒晶. 中国环保能源. 中国标准出版社, 2005, 3